设计-5.29改后学生姓名学号

毕业设计外TitleDesignofFastBodyTemperatureDetectionSystemBasedonInfraredInordertoachieverapidandaccuratemeasurementofbodytemperaturewithinacertainrange,anon-contactinligentinfraredthermometerbasedontheinfraredsensorMLX90614andthemicrocontrollerSTC89C52RCwasdesigned.TheinfraredthermometeriscomposedofatemperaturemeasuringmoduleinfraredsensorMLX90614,acorecontrolmodulesinglechipSTC89C52RC,adisplaymoduleLCD1602,analarmmoduleLEDlampandavoicemoduleM3.Amongthem,theinfraredsensorcompletesthetemperatureacquisitionofthe object,thecollectedtemperaturedataistransmittedtothesingle-chip puterthroughtheSMBusprotocolforprocessing,andtheprocesseddataisdisplayedusingtheLCD1602.Inordertomaketheinfraredthermometermoreinligent,atthesametimewhenthedataisdisplayedthroughthevoicemoduleM3voicebroadcastmeasurementdata,andgiveappropriateguidanceandadvice.Whenanabnormalinfraredsensorresultsininaccuratemeasurementdata,thealarmlightisonandthealarmmodulesendsarmsignaltoremindthemeasurement neltore-measure.Thesystemalsoaddsthefunctionofrecordinghistoricaltemperaturedatatofacilitatethemeasurement neltoviewthehistoricaltemperatureofthemeasuredobject.KeyWords InfraredtemperaturemeasurementVoicebroadcast主程序设 按键程序设 语音模块程序设 程序设 显示模块程序设 红外传感器程序设 本章小 结 致 参考文 附 引课题研究的背景和，在的日常生活中温度计具有不可替代的地位可以通过对一个人的体为了能够更加精准方便测量的体温值因此人们发明了温度计[1]。目前，国内常用的体温计主要有：玻璃水银体温计、电子数字体温当给测量体温时温度计中的感受到的温度后，它的体积就会因为受热而渐渐膨胀从而使体温计玻璃管内的水银柱高度发生变叉而且易挥发并且若处理不当较为严重。2007年7月中旬，出售含的水银温度计顺利通过了欧盟，这一的制定，减少了水银温度计对自然环境与的会造成巨大的危究免遭于水银的。到2017年，WHO预计全世界减少一半多的含的产品。同时，出售含水银的体温计这一也在顺利通过。，（electricity和它辐射的能量具有一定的关系因此可将物体辐射的红外线转换为一定的式测得的体温，不会对人的身体产生的和交叉。并且完成的非高分辨率、低误差和使用方便、长适用场合多等显著优点。了传统水银温度计测温时间长等问题，只需要短短几秒中，就可以准确测出数据的记录，可体温曲线的变化情况。非接触式智能红外体温计是利用红外辐射测温的原理实现温度的测量的非接触式智能红外体温计较电子数字温交叉等缺点。测温的发展现状以及趋、和水银温度计测量温度时需要与接触，容易产生交叉且快速性较低，在2003年的（SARS）和2009年的H1Nl型的爆发期间，高快速性、高准了减缓流感的扩散，许多国家都尝试用非接触红外温度计来检测机场、仪实时测量患者测温，来判断他们是否患有重大。即便如此，由于流感的传 、避免日益增长的流感的。只有如此，才能在第一时间内发现体温异常者在早期将发现的者延迟流感的从而杜绝流感在爆发时期检测体温。然而一些非接触的红外温度计在临床医学领域中的测温效果和传统温度计测量结果一定会取代传统的水银温度计和电子数字温度计。测温仪经历了较长时间发展历程。20世纪早期，最早的红外测温仪只能对被测20世纪六十年代左右，我国成功制造出首台红外光电测温仪，它的测量速、20世纪九十年代，我国的红外测温仪有了显著的发展与进步，也开始使用红外辐射测温原理进行温度检测，通过反射、折射等光学方法对被测对、上世纪初利用红外辐射测温原理进温的理论已经逐渐成熟又经全辐射测温仪的原理是把光谱中的所有辐射的光线按照波长由小到大的顺序对其的辐射功率进量从而确定被测对象的温度情况单色测温仪原理是将被测上世纪五十年代中期，Pyatt提出了一个建议，打算将三种具有不同波长段到1980年左右，多种光谱共同测量的测温辐射技术达到了。20世纪七十年代末期，CashdollaPyatt和它波长具有的函数关系的测温计测量粉尘的温度情况在波长为1.01.81.92M，与此同时还可以通过使用滤波片形成更高Svet和他的团队研制成功了四种波长的测温计，可以更20世纪八十年代初期，JonesGardner6种波长的测温和人Hoch带领他们的团队也成功研制出了6种波长的测温计，和以往的6准的对被测对象进行温度测量，分辨率可达0.01，并努力使分辨率达到0.005。同一时期，Cashdollar也研制出了6波测温计，采用铅铯测温器，对粒子及非固态物质进行温度测量，他们选择的波长分别是：2.3、1.57、4.42、3.84、5.0、4.5720Hiernaut6波长的测2K—5000K的温度范围内光谱进行温度测量，被测对象的温度精度0.005,0.01—0.05。20世纪九十年代早期，Levendis3种颜色的辐0.50、0.60、0.65、0.70、0.800.90。，20世纪80年代中期，在我国的光学内成功研制出了3波长HDW-1型红外测温仪。在80年代末期联合大学提出了用多种光束进行温度检测。但是，多波长测温理论始终没有付诸于实践，仍然是传统的单色、，20世纪九十年代初期我国民和欧洲G.Ruffino一起合作成功研制了358波长的高温计，并成功将其运用到了火箭上。多波长红外测温技术更进一步的成熟成功研制出可隐身测量发射装置的高研究的任务和需要达到的性能指测体温装置并对设计出的温度检测系统进行实际分析寻找影响测量温度精度的原因。为了使设计的红外快速检测体温系统更加智能化丰富设计系统内容设计中可增加对历史数据的和语音播报温度并提建采用单片机作为控制，实现要求具体如下：完成温度检测系统的设计，可适当丰富智能红外快速检测体温系统，增加历史体温数据记录功能，体温播报功能，温度测量异常警功能。依据控制流程给出流程图和程序代码，完成毕业设计任务及要求课题研究内容及结构安，根据课题的实际要求情况首先对红外传感器快速检测体温系统设计做简单的概要介绍了解传统体温计在检测体温的优缺点以及近年来体温的焊接工作程序的设计以及对程序的调试等工作，最终完成一个具有，，第一章为引言，主要介绍本设计的发展现状和研究意义体温检测的发，模块及语音模块的特点和工作情况让对本系统的硬件电路部分有了初系统的各部分硬件电路进行了编程并对程序的主要部分进行了简单的介绍本章小2.3定的单色辐出度与单色的吸收比成正比，其比值是一个只取决于波长和温度T的普适函数，数学意义上的定义公式（2.2）如下。e1(,T)e2(,T)eB(,T)

(,T

（Ba1(,T a2(,T aB(,TB其中eB(,T)aB(,T2.4式，这个定律是热辐射的最基本定律普朗克定律，并在1901年。普朗克定2.3M (,T)M

eT

（式中，是指定的辐射波长，T是黑体热力学的温度，C2hC2，Chc C1、C2分别是第一和第二辐射常数

MB(,T)h是普朗克常数，c为真空中光的的速度，k是常数2.5黑体辐射度到最大值Mm时，这时候它的波长也达到最大值m，这时黑体的2.4mT

（其中，bm,TK，便可以知道此时黑体的热力学温度T影响红外测温因，为了提高红外检测体温的精度，接下来这一小节来一下影响红外，H2O、CO2、O3。，第三和红外传感器之间的距离长短也会对红外测温的精度产生一定的影响温度的不同，向外辐射的波长也不相同，辐射波长的衰减程度也不相同通常情况下距离红外传感器越远测量误差会越大测量精度会越低，。，，因此根据以上分析需要在不同的外界环境温度不同的测量距离下，，系统整体主要模块包括：微控制器模块单片机（STC89C52RC、红外传感器模块（M33.3V33oC时，显示温度数据测量异常，提示重新测量。2.1所示。2.1本章小系统硬件设控制模STC89C52RC单片机具有、高速、低功耗等优点，属于51单片机的增强型，可任意选择6机器/时钟周期和12机器/时钟周期，完全兼容8051单内置4KB的E2PROM,4个外部中断，三个16位的定时计数器（T0、T1、全双工串行口，MAX810，174512B的RAM,8K字节的ROM4～7Ma(2mACPU0Hz可选择节电模式。掉电模式下（＜0.1uA，冻结振荡器，可保存RAM中的内容，单片机所有工作停止，可由外部中断或硬件复位触发。P3，复位后P0口是漏极开路输出，作为I/O口用时，需要外加上拉电阻，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻。单片机STC89C52RC3.1机STC89C52RC3.2 图3.1单片机STC89C52RC的引脚 图 电源引脚：VCC（40引脚）为电源电压（一般接+5V电压GND（20引脚）控制引脚：REST（9引脚）为复位引脚，需要至少持续两个及以上机器周ALE（30引脚）PSEN（29引脚）为外部程序器读选通信EA（31引脚）为程序器的内外部选通信号，接高电平时，选通程序器，低电平时，选通外部程序器。晶振引脚：XTAL2(18引脚)：振荡器反相放大器输入可编程I/O引脚（P0.0～P0.7P2.7每个引脚置高电平时，P0口只可作为高阻抗输入，其它I/O口由于上拉电32都可以驱动4个TTL负载。另外特别说明一下P0口、P2口、P3口，在外部程序器ROM和数据器RAM时,P0口可提供低8位地址和8位数据分时复用总线，P28位地址总线，P3I/O口不具备电源电本系统中除了红外传感器MLX906143.3V5V5V3.3V的供电电路。220V的交流电经过一个变压220:88V的交流电，然后在通过一个整流桥将交流电整流成78055V的稳压电源。将3.3电源电路（3.3）如下所示。3.3按键电I/O口的使用数量，I/O4*4=16个按键，相比独立按键的数量多I/OI/O口线，所以常常采用查询式方法判断按键是否被按下。按钮和数据下移按钮，不管采用独立式按键还是矩阵式按键，都是占用4根I/O10ms的延时，再判断一次。3.4复位电位电路有两种工作方式：上电复位和手动复位。复位原理：使单片机引脚RST上电复位工作原理，VCCC8R9出现电压，RESTC8充满，R9S1C8C83.5

3.5时钟电①时钟方式：就是通过一个自激振荡器产生时钟信号的方式，自激振荡器的构成：XTAL1XTAL2两端连接两个电容和一个晶振。电容可对晶体振荡增加起振时间，过小又会降低性，所以一般选择的电容的容量为30pF左，XTAL2XTAL1直接输入时钟信号。但若是采用外部时钟方式产生时钟信号源电路和时钟方式相比较为复杂，所以本设计选用的是时钟方式。时钟电路如图3.6所示，3.6电本设计采用的电路功能是当红外温度传感器发生故障时通过使蜂鸣器鸣叫来提示测量注意，以便采取有效的处理。电路中使用三极管进行电流放大是因为单片机正常工作模式下I/O口电流约为4mA～7mA于5V蜂鸣器来说，工作电流一般为20多mA，因此通常用三极管组成的放大电路放大单片机输出的I/O电流从而驱动蜂鸣器其中10K的电阻的作用是用来防止干扰的。电路如图3.7所示。图3.7电液晶显LCD1602进行液晶显示。下面LCD1602的特点进行一下简单的介绍。LCD1602是一个16*2的字符型液晶，可显示两行，共32个字符,封装图正面如图示，背面如图3.9所示。 图3.8封装图正 图3.9封装图背VSSVDD接+5VVO是液晶显示的偏压信号，接高电平时，对比度太弱，容易看不清；接低E是执行命令的使能引脚RW是读/写选择引脚RS是数据/D0—D7，并行数据输入/输出引脚 背光负极 背光正极液晶显示电路接线图（3.10）3.10红外传感3.11字信号通过Smbus协议传送给单片机。供电电源为3.3V，测量时，精度可3.11引脚及其功能如下表（3.1）表 MLX90614引脚及其功SCLSMBus接口的数据信号SMBusSCL、SDA管脚直接连接单片机的普通I/OSDA管脚MLX90614的输入输出接口是漏级开路（OD）结构，和单片机相连时，需要加上拉电阻。红外传感器和单片机的连接图（3.12）语音模为了使体温计更加智能化，本设计选用了语音模块M3，可以将测得的5V1A供电电源来供电；接单片机时，可进行二进制编码触发，A1-A5为编码接口，最多可以31首；3.13本章小STC89C52RC作为核控制单MLX90614的智能红外体温计。主要介绍了系统各部分电路的特点和工作情况电源电路作为供电线路为系统提供3.3V和5V模块和语音播报模块提醒测量重新测量。系统设主程序设1602NNNKey1

Key2按下 YNY YNY温 模式切

NKey3N

NKey4NYYY

YY

显 显4.14.1（LCD1602的初始化，MLX90614的初始化while(1)死循环中。在循环中示使用设备已初始化完成，当key1键按下的时候，设备进行体温测量并完key4key2再次被按下的时候，模式切换到初始状/****************************主函数void{uint //1602 //MLX90614{ 1602{A5=1;A4=0;A3=1;A2=0;A1=0;//读“欢迎使用 存在语音} //按键key1按下，进{ //读“您的体温是”{ 018} //程} key2 {display(Tem);k2=0;baojing=1;}}}按键程序NYNYNYNY4.2的主程序一直进行查询按键这几个I/O口的状态。当出现低电平时，单片机进行/*****************************按键程序void{key1=1;key2=1;key4=1;key3=1;//I/O //key1zisuo10if //zisuo1 }else //key2与zisuo20if{ //消抖后，key2与zisuo2还都为0，则表明 }else //key3与zisuo30if{ //消抖后，key3zisuo30 }else //key4与zisuo40if{ //消抖后，key4与zisuo4还都为0，则表明 } //完成按键按一下识别一下的功}语音模块程序设（00000B~1BA1~A5接口不同的电平，来确定出所选择的语音并播读出来。在此仅展示一下/*****************************读数字voidRead_Number(uint{{case0:A5=0;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;//单片机触发语音模块相应语音的方式是 //先输入触发语音的然后延时500毫秒以上A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;//再置高电平，完成触发break;//0放在了语音016 //1放在了语音 2放在了语音 //3放在了语音 //4放在了语音 //5放在了语音 //6放在了语音 //7放在了语音 //8放在了语音008 //9放在了语音default:} 图 程序设部设备（如SD卡。本设计在程序在建立了一个数组用来数据，设定可以10个数据，这已足够日常使用。将来的数据进行处理然后存入数10个数据时，第十一个数据该如何存放。本程序样有用的数据不会丢失且查看数据的程序会相对简单很多，程序的流程4.4void{uint //如果存满10个数据，进{ //留出第十位的空} //如果没有存满十位数据，进{}}NY图 程序的流程显示模块程序设LCD160216X2个字符，控制器内存在80X8位（80字节）的RAM。第一行的起始地址为00H，第二行的起始地址为40H。每一行有40个地址，只用前16个地址。使用1602首先就要进行4.5据图 void //{dis_cmd_wrt(0x01);//清dis_cmd_wrt(0x0c);//整体显示，光标不显示，不闪烁dis_cmd_wrt(0x06);//写入新数据光标右移，显示屏不移动dis_cmd_wrt(0x38数据总线8位，显示两行，5X7点阵/每个字符}voidchk_busy_ //LCD忙标志判{ //当最为0是从循环跳{ //}}voiddis_cmd_wrt(uchar //{LCDE=0;//下降沿，写命}voiddis_dat_wrt(uchardat)//{chk_busy_();//测 //看第一行是否写{P0=0XC0;写入命令，光标跳到第二行LCDE=0;//下降}P0=dat;写入数据LCDE=0;//下降}红外传感器程序设本设计采用红外温度传感器MLX90614，其采用SMBus协议进行通讯。SMBus由两根信号线组成：时钟信号线和数据线，容许CPU与各种接口器件以串行方式进行通信、交换信息，MLX90614的时序图（4.6。图 MLX90614的时序MLX906144.6SDA为低电平时，SCL由高电平跳跃到低电平，此为起始 //MLX90614{}MLX906144.6SCL为高电平时，SDA由低电平跳跃到高电平，此为结束 //MLX90614{}MLX90614时钟线SCL持续300ns低电平后，数据线SDA上的数据便可更新，在时钟线变为高电平瞬间捕获数据。程序如下/***********************发送一个位 {elseSDA=1 //SDA //SDA }8MLX90614SCLSDA的数值，SCLSDA/***********************接收一个位void{}8MLX90614温度数据的程序设如程图如图4.7。-/***********************读温度数据函数uint{ //tx_byte(0x00);//发送从机地址与读写位tx_byte(0x07);//读ROM的地址：0x07H tx_byte(0x01 DataL=rx_byte();//温度的低8位 DataH=rx_byte();//温度的高8位 //结return((DataH*256+DataL)*2);} //整合数据，返回温度PEC发送要ROM的地图 温度的流程本章小本章主要介绍了系统的设计部分首先对系统各部分模块流程图进行了传统体温计测量速度慢、分辨度低、稳定性差的问题，增加了语音播报和LED显示模块、测温模块、语音模块和模块的硬件设计和编程。块设计、模块设计和历史数据查看设计。当LCD1602显示出测量温度数据现测量的温度低于33oC这种情况警系统工作，灯亮，语音播报1cm之内的范围测量。可采取激光测距和红外传感器测温结合的方法远缺少精确的补偿电路，只有传感器的补偿和的测量补偿（多次谢指导老师是他的耐心鼓励孜孜不倦的教诲让我慢慢融入到学习工作中樊老师对于工作提供了足够的支持并给予要有足够的广阔的知识才能对整体进行把握。樊老师不仅从硬件上对我进行指导还在误差分析等方面都给予了我足够的支持樊老师渊博的知识丰富的科研实践经验使我受益良多，在此表示深深的谢意。的写作过程是枯燥和漫长的在其中与遇到了各种学习生活上的，感谢同学给予我无微不至的和帮助，有了的支持和帮扶，我才能效率的完成测温、误差分析，我在河北科技大学生活与学习都过的很。在此我要特别感谢朋友们对我持之以恒的理解支持鼓励以及帮助因为，参考文[1].非接触测温综合误差补偿技术的研究与实现[D].杭州电子科技大学,2013.附 unsignedint ucharunsignedsbit //1602sbitRW=P2^1;sbitLCDE=P2^0;sbitSCL=P1^6;//时钟线mlx90614sbitSDA=P1^7;//sbitkey1=P1^0;sbitkey2=P1^1;sbitsbitkey4=P1^3;//按键sbitA5=P2^7;sbitsbitA1=P2^3;//语音sbitbaojing=P2^2 xdatafloat uintbai,shi,ge,xiao1,xiao2;ucharflag1;intzisuo1=0,zisuo2=0,zisuo3=0,zisuo4=0,duyi=0;intk1=0,k2=0,k3=0,k4=0;//************数据定义****************bdataucharflag;//可位寻址数据sbitbit_out=flag^7;sbitbit_in=flag^0;uchar//************函数***************************************** //MLX90614发起始位子程序 //MLX90614 //MLX90614voidsend_bit(void); //MLX90614发送位子程序voidtx_byte(uchardat_byte); //MLX90614发送字节子程序voidreceive_bit(void); //MLX90614接收位子程序//voiddelay(uint //uint //void //LCDvoidchk_busy_(void); //LCD判断忙子程序voiddis_cmd_wrt(ucharcmd);//LCD写命令子程序voiddis_dat_wrt(uchar //LCD写数据子程 display(uint // display1(uint // dushu(uintTem); Read_Number(uintnumber); delay1(intvoidmain(){ //1602初始化 //MLX90614初始{ //k1k1的功能是开始测量体温一次；k2的功能是从测量的功能转换到查看历史数据；k3，k4的功能是调节数据的上下变换{A5=1;A4=0;A3=0;A2=0;A1=1;读“测量中”存在A5=1;A4=0;A3=0;A2=0;A1=1;读“测量中”存在A5=1;A4=0;A3=0;A2=0;A1=1;读“测量中”存在 //5for(j=0;j<=4;j++)//循环循环5{for(i=0;i<4- //内层循环循环5减去的循环的第几if //a[i]是不是大于{ //把a[i]和a[i+1]了} 间的数据的差值是否大于2摄氏度，如果大于将其舍去{if(tap6[2]-else}elseif(tap6[2]-elseif((tap6[2]-tap6[0]<200)&(tap6[4]- //读“您的体温是”语音{}{}{A5=1;A4=0;A3=1;A2=0;A1=0;读“欢迎使用”存在语音} //k3往前，k4{ //读“查看历史数据”存在语音}}}}}voidanjian(void){{}else{}else{}else{}}voiddushu(uint{uinta,b;a=Tem/100;//a为整数部分b=Tem-a*100;//b为小数部分{ A5=1;A4=0;A3=1;A2=0;A1=1;读“十”存在语音{}}{}

{}{ //} //读 //读“摄氏度}//******************************************voidRead_Number(uintnumber){{case0case1:A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=0;delay1(500);A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;break;case2:A5=1;A4=1;A3=1;A2=0;A1=1;delay1(500);A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;break;case3:A5=1;A4=1;A3=1;A2=0;A1=0;delay1(500);A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;break;case4:A5=1;A4=1;A3=0;A2=1;A1=1;delay1(500);A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;break;case5:A5=1;A4=1;A3=0;A2=1;A1=0;delay1(500);A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;break;case6:A5=1;A4=1;A3=0;A2=0;A1=