【《基于西门子PLC的自动体温测量门禁系统设计》12000字（论文）】

基于西门子PLC的自动体温测量门禁系统设计目录第一章绪论 1第二章应用技术以及方案设计 3第三章硬件设计 53.1主要器件选型 53.1.1PLC控制器选择 53.1.2温度传感器的选择 73.1.3语音播报芯片选择 83.2电路设计 83.2.1红外传感电路 93.2.2信号处理电路 93.2.3语音播报模块 113.2.4PLC通信电路设计 123.2.5RS232与单片机的连接 153.2.6自动门的电路图 16第四章软件设计 174.1STEP7简介 174.2门禁管理程序设计 204.3上位机软件设计 224.3.1流程图 224.3.2监控系统设计要求 23第五章系统调试 24第六章结语与展望 27参考文献 28摘要人们的日常生活水平正在随着现代智能科技技术的发展不断地提高，在未来，智能化建筑将会在人们的生活和工作中发挥越来越重要的作用。在智能化建筑领域中，体温测量门禁系统占据有着非常重要的意义和市场价值，它除了对人们的出入进行着控制和管理，还可以对进出的人员进行体温的实时监控与记录，起到了安全防范的作用。本文结合SIMATICS7-1200给出了一套体温自动测量门禁系统的设计。该系统采用非接触式红外温度传感器MLX90614，在一米内依次对排队进入人员进行温度采集，随后将传感器采集到的信号通过运放电路进行放大、然后经过有源滤波电路处理后进行模数转换并完成相应的数据处理，将温度误差控制在±0.5℃。完成对处理器的软件部分编程，处理后的实时温度通过语音播报进行实时提示，同时体温数据将通过以太网上传至计算机进行保存以便后续的查询。此款门禁系统的优点是在原有的智能门禁系统上增加了红外测温功能，能够防止不具备进入当钱设施条件或体表温度较正常水平偏高或偏低的人员进入，已经应用于部分医疗系统，对防止新冠肺炎和其他疾病的传播具有重要的意义。关键字：可编程控制器；体温测量；西门子；门禁系统第一章绪论随着社会科学技术和人工智能化水平的不断发展，人们的安全意识也日益提高，门禁系统已经与人们日常的私密生活和安全工作环境密切相关，已逐渐成为现代智能化科技建筑必不可少的安全设施之一。体温是人体最基本也是最易观察其变化的重要生命体征之一，它是反映人体状态是否健康正常的重要指标。体温调节中枢通过控制神经系统、体液细胞等人体机能，使人体体表温度在不同的自然环境下能够时刻保持在一个相对恒定的正常范围内。只有当体温维持在人体细胞工作的正常温度范围内，身体才能够持续稳定地保持在正常的新陈代谢和相关的生命活动中。当病原菌入侵身体时，身体的某个部位就会发生变化，以此完成对抗病菌的功能，使身体恢复到之前的健康状态。在经过神经的内分泌调节后，身体很可能会产生激烈的反应，然后可能会导致体温发生显著的升高或下降变化。因此设计一种基于PLC的人体体温自动测量门禁控制系统，对于新冠肺炎疫情期间大量人体体温的实时监测，防止新冠病毒的传播具有重要的意义。对比传统的水银温度计，其有许多水银温度计无法比拟的优点：首先，水银温度计大多是由玻璃等易碎材质制作而成的，极其容易造成损伤或破裂，从而导致水银的泄漏，进而让人在无形中引起水银中毒，水银温度计对人类的健康也会构成一定的风险，特别是对电阻率较低的婴儿。其次，水银温度计在测量体温时需要人工计时，这个行为浪费了大量的时间和人力，极大程度上延误了急诊病人的病情。第三，水银温度计一般都是采用的肉眼观测，非常不方便，而且容易因为工作人员的疏忽而造成测量误差，可能会导致严重的后果，此外，水银温度计大多是可重复使用并且和人体直接接触测量的，如果消毒方面不彻底，就极易发生交叉感染事件，增加社会医疗系统的压力，特别是一些传染型疾病通过水银温度计进行交叉感染的风险更高。基于这些缺点，欧盟和其他一些国家已经全面禁止销售和使用水银温度计。红外线温度计大大弥补了水银温度计的这些不足之处。红外测温装置具有制作材料安全、测温时间短暂、数字或语音广播功能和非接触式测温等优点，使得红外测温装置的也因此应用越来越广泛。特别是在此时新型冠状病毒肺炎暴发期，红外测温仪相较于其它传统测温计具有更加明显的优点。目前市面上较为常用的非接触式红外温度计主要包括以下三种：红外耳温计、红外前额温度计以及红外热像仪。红外耳温计使用时，传感器需要对准鼓膜，如果在测量过程中操作不当，就会导致测量得出的温度不准确，甚至可能会造成伤害;红外前额温度计操作方便，但易受到所处环境温度变化以及与使用者之间距离的影响，测量得出的温度数值准确度一般不高;红外热像仪测温得出的数据精度高，但价格较为昂贵，大众很难接受，所以不易在大众之间普及。因此，针对这些情况来设计出一种方便、快速、准确的非接触红外测温系统是具有重要意义和积极作用的。第二章应用技术以及方案设计根据本次系统设计的要求，主要目的是实现基于PLC的自动体温测量门禁系统，并且通过计算机相关界面可以实时监测和查询相应时间段的人体的温度，具体系统结构流程图见图2-1。本次选题设计的基于PLC的自动体温测量门禁系统的主要系统祖成包括：读卡器模块、红外温度传感模块、PLC模块、语音播报模块以及相应的上位机模块。图21系统结构总体的系统结构主要包括：负责采集温度信号的主电路、信号之间的转换、数据的处理分类、温度播报、模块间的数据传输等功能，因此可以将该系统的硬件电路大致分为以下几个模块：（1）信号采集由于红外温度传感器具有准确、安全、快速等多个优点，所以在系统设计时决定采用此传感器用来进行实现采集温度信号的功能。通过红外线温度传感器测量的结果，可以准确地感知外界环境的温度和被测物体的温度，接着再利用内部调节电路，将外界的环境温度信号和被测物体的温度分别转换为电阻信号和电压信号，最终发送到后续的调节电路用以展开完成后续相应的数据分析和处理。（2）模拟信号处理由于红外温度传感器和其他的测量装置处在的环境具有压力大、温度高、磁场强等多种恶劣条件，所以输出信号中经常伴随有大量的噪声，而且红外温度传感器测量被测目标后所得到的电压信号的单位绝大多数都是毫伏级甚至于微伏级的，所以首先需要滤除所测得的传感器信号中伴随的噪声，然后再通过放大滤波处理电路来收集有用的电信号，最后再进行后续的相关信号处理。传感器输出的绝大部分情况下是直流信号和电阻值，所以该部分电路主要是为了达到将该系统中的微弱直流信号进行低通滤波和放大的作用。（3）数据处理测温所得数据通过处理器处理之后，通过语音播报播出得到的测温数据，同时将这些得到的数据上传并存储到数据库中，当上位机需要对某个时段进行查询的时候，上位机就将当前需要查询信息的指令发送给PLC，随后PLC就将自身存储的数据以标注的格式输送出去，传送给上位机以供使用者查询。因本次设计中经过严格考察和认真仔细地考虑后所决定采用的西门子1200PLC对于本次设计需求的温度测量功能和数据处理功能已经可以满足测量精度的要求，因此在该部分数据处理电路中已无需另外加AD，可以直接使用西门子PLC进行相关的实践操作。（4）温度播报采用ISD1420语音芯片对被测物体温度的变化进行实时的播报，实现人工和机器的数据智能交互，方便工作人员在进行设备巡查时了解其温度信息。（5）数据传输与通信因为本次课题设计和实践中只设计和制作了一个对外界温度进行测量的测温点，所以该系统在运行过程中并不存在多点通信导致信号发生混乱的问题。因此只要串口中断信号顺利地传输到PLC当中时，上位机就会将存储区中存储的温度数据进行读取和运用，之后由上位机来完成后续相应的数据处理。（6）上位机软件功能上位机软件部分主要用来实现数据的接收和处理以及温度实时显示等功能，由串口通信设置、温度数字化显示、曲线变化绘制等几部分组成。通过上位机可以实时的对人体温度进行监控，语音识别芯片对当前被测量物体的实时温度进行播报，以实现对当前目标温度的显示。第三章硬件设计系统硬件电路的设计主要包括主控电路的设计以及传感电路的设计、控制模块电路的设计，以及后续的体温实时监控系统的设计，以下是对各个部分电路进行详细的设计以及分析。3.1主要器件选型3.1.1PLC控制器选择随着科研人员对PLC控制技术的不断探索发展与技术完善，许多复杂的控制功能已经可以完美地实现并完成：条件控制功能，也可以称为逻辑控制功能或顺序控制功能，是指将传统继电器触点的串联和并联用PLC的三种不同命令功能来代替，以此来实现开关之间的控制。定时/计数控制功能，PLC的定时/计数控制的功能是利用PLC自身提供的定时器和计数指令来完成某些操作的定时或计数控制，用以取代传统电路里使用的时间继电器箱与计数继电器。数据处理功能，数据处理功能是指数据与软、硬件之间的传输、比较、算术的运算、逻辑语言运算、编码和解码等功能都可以在PLC中进行。步进控制功能，步进控制功能是指当PLC在对多个过程进行控制时利用步进指令来实现，只有完成前一个操作过程，下一个控制操作才能够继续进行运行，此功能可以完美地取代由硬件组成的步进控制器，使运行的电路更加简便。[4]。远程输入输出功能，远程输入输出功能是指利用PLC的远程I/O单元模块将散布在较远距离外的各种输入输出设备与PLC主机相连接并加以控制，可以接收输入信号并发出输出信号。通信联网功能，通信网络功能是指利用PLC与上位机或网络的互相连接来实现远程I/O控制或数据之间的交换，从而完成某些大型系统的复杂控制。监控功能，PLC的监控功能是指PLC能够自行对系统各部分的运行状态及运行过程进行监视，当发现运行状态与正常情况不符时，PLC将报警并记录系统中的异常情况，甚至可以自动终止程序的运行以确保设备和人员的安全，防止财产的意外损失。它还可以自行调整或直接修改控制程序中定时器和计数器的设置值，或强制调整输入输出状态以此使程序能够进入完美的运行状态[6]。PLC的硬件部分主要包含到以下五个部分，分别为CPU、RAM、I/O接口，供电电源部分以及编程器。软件部分按功能可以大致分为以下两大部分：（1）监控程序：系统里自带的应用程序，用于控制监测PLC的运行状态。（2）用户程序：该程序用于给使用者编制使用，用以调整改变被控制系统的运行和停止状态。无论何时，在具体的设计计划开始前对PLC做出准确的选型应用都属于应用程序设计中不可或缺的重要环节。我们在满足系统要求的基本运行功能需求的基础上，同时也要考虑该设计中所使用的硬件的成本的合理性，因此我们在对具备最佳性价比的PLC进行考察并做出最终选择时，应具体从以下几个方面进行着手：（1）选择I/O点数。PLC的大小与输入输出点的个数是紧密相关的。在对设计所需输入输出点的个数做出相应的选择时，应需预留设计实际所需输入输出点数的15%~20%用于后期系统升级或加装其他功能时的使用。（2）选择内存容量的大小。通常情况下，PLC的内存容量是无法进行改变的，对此，选择所需PLC时需考虑到其大小是否够用并留有充足的内存以备后用[7]。（3）选择PLC的使用功能。1）对于一些通过开关量来进行控制的应用系统，其通常对于控制速度没有什么特别要求，因此，这种情况下一般选择低档机即可完美运行。2）对于部分通过模拟量来进行控制的应用系统，通常以A/D、D/A转换的低档机为主。3）对于部分功能要求较高的应用系统，通常其控制要求也相对其他系统较高，对此，能够视情况选用中小型类的PLC来组成分布式控制系统。4）选择设备时需要同时考虑PLC的运行速度。在PLC的运行过程中时常出现从输入信号到输出控制都存在一定程序响应延迟的情况，该种情况属于PLC运行过程中的正常状况，但部分高精度运行设备在实时响应方面存在较高的要求，这时我们选取使用设备时便需考虑这种情况，尽量地避免滞后现象，通常滞后时间需小于几十毫秒[8]。（4）选择特殊I/O模块。在选择输入/输出模块和输出形式的过程中，需要将控制系统中输入/输出信号的类型、具体设备的参数要求和技术要求纳入相关的参考范围，然后进行后续对设备的选择。除此之外，若控制系统对温度、位置、PID以及波形控制等功能方面有具体要求，便需考虑采用更为智能化的控制模块。以输出方式来看，PLC能够细分为三种类型，分别为晶体管输出型、继电器输出型和双向晶闸管输出型。在此之中，双向晶闸管输出和晶体管输出不但有着很高的开关频率，同时响应速度快，能够很好地满足在感应负载条件下地使用，但其过载能力不高，性价比相对较低。而继电器输出模块与其它两种相比较，性价比相对较高，能够较好地抵抗较强的电压和电流，但响应速度却不够快，难以在对精度有高要求的设备中使用[9]。（5）分析PLC对通信与组网功能的需求。若PLC需要和其他的设备进行通信，则需将PLC的通信网络功能也纳入到考虑范围之内，如其通信接口和接口数量的情况。经过长期地考察和研究，本次设计决定采用西门子S7-1200作为本系统的PLC控制器，以便于解决后续的通讯。西门子S7-1200PLC与其他PLC相比，其具有以下特点：因为SIMATICS7-1200控制器相对于其他控制器而言具有内部装置结构设计紧凑、进行模块化装配、功能相对较为全面等多个特点，因此可以应用在很多场合，可以有效地保障投资方的资产安全。由于其设计上的灵活，模块扩展极为方便，通讯接口符合工业通讯的最高标准，以及综合集成的过程功能，因此它可以在完整的综合自动化解决方案中作为一个组件集成。因结构设计等多种原因影响，允许添加在SIMATICS7-1200CPU上的通讯模块最多只能有三个。RS232和RS485是通讯模块串行通讯选择的协议，为PLC提供点到点的连接。扩展指令或库功能、USS驱动协议、ModbusRTU主站和从站协议为PLC通讯的组态和编程提供了技术上的支持，它们都可以在SIMATICSTEP7Basic工程组态系统中被查找并使用。为了实现对控制面板中的空间进行有效地节省，以便于更好地对有限的空间资源进行利用，工作人员在为所有的西门子SIMATICS7-1200PLC进行硬件设计时都力求紧凑，以达到最大的空间利用率。同时，信号模块和通讯模块在设计者节省空间的初衷与本就紧凑的空间设计基础下，体积在设计上也十分的紧凑小巧，更使得这个紧凑的模块化系统在很大程度上又大大减少了空间的消耗，从而为使用的工作人员或大型工厂提供更高的空间使用效率和灵活性。PLC模块在整个系统中起着最为关键的作用，不仅要实现电路的控制、而且还要进行相应的数据的处理传输。选型及数量如下表3-1所示。表3-1PLC设备选型设备名设备型号数量说明DI模块SM12217内部32通道的DI模块DI模块SM12211内部32通道的DI模块DO模块SM12226内部16通道的DO模块DO模块SM12221内部16通道的DO模块AI模块SM12314内部8通道的AI模块AO模块SM12324内部8通道的AO模块电源模块PM12071CPU电源模块，10A24V电源模块PM12072为ET200M模块供电S7-1200CPUCPU1212C1自带DP接口3.1.2温度传感器的选择传感器的选择对于本次设计能否成功完成是至关重要的，其直接关乎到系统数据输入的准确性，综合考虑各种因素，本选题需求的温度传感器需达到以下几个条件：具有良好线性度的同时也应该具有较好的绝缘性，以及在测量被测物体时仪器灵敏度高且测量使用时方便操作人员使用，性价比高。鉴于以上几点使用要求，经过慎重地考虑和选择，本选题决定采用MLX90614ESF-ACA-000-TU红外温度传感器。该型红外温度传感器为热电阻型，感应温度在-40℃~85℃之间，符合测量人体温度的要求，同时误差控制在±0.5℃以内，精度高、稳定性和重复性好，可以在三十米距离内，非常完好地向PLC模拟量输入模块输入传感器所测得的模拟量信号（模拟量是指一些连续变化的物理量，如电压、电流、压力、速度、流量等信号量，模拟信号是幅度随时间连续变化的信号，通常电压信号为0~10V，电流信号为4~20mA），以进行后续模拟信号向数字信号的转换（模数变换主要是对模拟信号进行采样，然后量化编码为二进制数字信号）。由此可见，本选题的温度传感器选择比较好，十分符合本次设计的要求，如图3-1所示。图3-1温度传感器3.1.3语音播报芯片选择选题设计中，结合具体需要，最终决定采用ISD1420语音播报芯片进行相应的温度提示。ISD1420是美国ISD公司出品的专门用来实现语音录放功能的比较优秀的优质单片机，它的内部构成主要为振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器，如图3-2所示。图3-2语音芯片3.2电路设计S7-1200系列PLC在完成输入电路的过程之中，主要是先把输入元件和对应的输入点连接起来，然后再通过输入继电器向PLC传递信息。输入元件的状态变化会直接导致输入继电器的状态也跟着发生相应的变化，于是PLC就可以在输入采样的阶段中获取所需要的信息[11]。输出接口电路一般大致分为三种类型，主要包含了晶体管输出、继电器输出和晶闸管输出。电气隔离是每一种输出电路都普遍采用的技术，电源的来源为外部，输出电流大小处于0.5-2A之间，负载性质是输出电流的额定值的主要影响因素。模拟量模块和开关量模块都具有大量的可选信号板，可以根据需要定制而不增加其体积。多达八个信号模块可以连接，而且还可扩张模块。一个单一的板可以连接到所有的CPU，所以可以通过添加数字或模拟输入/输出信号到控制器，而不改变其大小。输出回路为PLC的负载驱动回路。基于输出点来对负载与负载电源进行连接，构成完整的回路，通过PLC输出点开/关来对负载做出控制，驱动输出点动作负载。在选择负载电源规格的过程中，需以负载的要求和输出点的技术规格为基础[12]。3.2.1红外传感电路结合选型的传感器，对电路的原理图进行设计，给出了如图3-3所示的原理图设计，所获得信号通过TP-\TP+输出。图3-3传感器采集3.2.2信号处理电路对于传感器采样温度物理量需要转换成为电压信号供处理器使用，在本设计中最主要的难点就是将该电路的阻值信号进行转换，使其变为后续的电压信号进行利用，其原理如3-4所示，首先将该热敏电阻与一个固定阻值的电阻串联，以达到分压的效果，随后再取用一只射随器，将热敏电阻上的电压通过该元件输入MCU，用以防止该电路的模拟信号对数字信号进行干扰导致后续数据的不准确。图3-4电阻到电压转换对于采样信号小，易被干扰等特性，采用仪表前级放大电路INA128,具体设计电路如图3-5示。图3-5INA128仪表前级放大电路虽然此电路信号通过本次操作，已经被该仪表前级放大电路进行放大，同时也将一部分噪声信号进行了抑制，但考虑到电路之间存在的相互干扰以及在实际环境中可能受到的影响，结合实际情况，决定将一个低通滤波器加在信号放大电路之后，以达到滤除其他噪声的功能。考虑到滤波电路在本次设计中实现的难易程度，以及温度信号为一直流电压小信号，此处最后决定采用巴特沃兹低通滤波器，其原理如图3-6所示。图3-6巴特沃兹低通滤波器综上所述被测物温度电压信号前端处理电路设计如图3-7示图3-7滤波电路的处理3.2.3语音播报模块语音播报记事器的主要功能是实现语音存储与定时播放。要实现语音存储与定时播放的方法很多，可供选择的器件也很多。由于单片机等微控制器的出现和数字电路技术的发展，使得现在的语音存储与自动播放变得易于实现，如图3-8。图3-8ISD1420电路图3.2.4PLC通信电路设计SIMATICS7-1200PLC，抗干扰能力强，稳定性较好，并且具有良好的工业适用环境。在汽车工程，环境工程，采矿，化工等方面有着广泛的应用领域。下图3-9为SIMATICS7-1200PLC的外观图。图3-9S7-1200实物图CPU模块选型设计：CPU（CentralProcessingUnit）中文名字为“中央处理器”，是一块超大规模的集成电路。在计算机领域当中，CPU是计算机的运算核心，控制核心，存储核心。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。无独有偶，S7-1200PLC也有相对应的CPU模块，如图3-10所示：图3-10CPU模块实物图该PLC的CPU模块将微处理器，电源、数字量输入输出电路、模拟量输入输出电力、PROFINET以太网网口等功能集成到一个设计紧凑的微型外壳中，每块CPU内都可以安装一块信号板，安装以后不会改变体积的大小。同时S7-1200所集成的PROFINET接口用于与计算机编程，HMI界面设计，或与其他设备通信。S7-1200现在有5种型号的CPU见下表3-2。表3-2S7-1200CPU型号集合类型CPU1211CCPU1212CCPU1214CCPU1215CCPU1217CDI/DO点数AI/AO点数6入/4出2入8入/6出2入14入/10出2入14入/10出2入/2出14入/10出2入/2出SM模块扩展个数无2888工作存储器装载存储器50KB/1MB75KB/2MB100KB/4MB125KB/4MB150KB//4MBS7-1200PLC的CPU一共有5种不同的型号如上表所示，最终选择了1214C型号的CPU，该型号CPU又包含了三种不同的版本如表3-3所示。表3-31214C各版本参数版本电源电压DI输入电压DQ输出电压DQ输出电流DC/DC/DCDC24VDC24VDC24V0.5ADC/DC/RLYDC24VDC24VDC5-30V2AAC/DC/RLYAC85-264VDC24VDC5-30V2A本设计选用1214CDC/DC/RLY版本型号的CPU模块，其订货号为6ES7214-1HG40-0XB0。14个数字量输入（DI）接口，10个数字量输出（DQ）接口以及2个模拟量输入（AI）接口，电源电压为24V。PLC中的信号模块也叫I/0模块，顾名思义，就是将外部设备信号转为电信号输入PLC中，与其搭建桥梁。信号模块通常为了能够扩展，安装CPU模块的右边，而扩展能力最强的CPU可以再扩展8个信号模块，用来增加输入、输出点位数。本设计当中使用的CPU型号的信号模块为SM1232AQ4*14BIT,其订货号为6SE7232-4HD32-0XB0,共有14个DI口，10个DQ口，以及2个AI口，4个AQ口。如图3-11：图3-11SM模块实物图通信SM模块选型介绍：西门子S7-1200PLC具有非常强大的通信功能，通信模块通常安装于CPU模块的左边，最多可以添加三块通信模块，可以使用点对点通信、PROFIBUS通信、PROFINET通信。本设计选用的CM模块为：CM1241（RS422/RS485）通信模块，其订货号为：6ES7241-1CH32-0XB0接口使用的是9针D型母，如图3-12所示。图3-12RS232备注图3.2.5RS232与单片机的连接当用单片机和PC机通过串口进行通信，尽管单片机有串行通信的功能，但单片机提供的信号电平和RS232的标准不一样，因此需要用到MAX232芯片将RS232与单片机之间的电平进行转换，如图3-13所示。图3-13MAX232接线图3.2.6自动门的电路图电路设计中，除了主电路设计，还有部分控制电路。其中主电路是对设备进行通电运行，并安装熔断器、热继电器等电器元件对其进行保护。而控制电路是对设备进行操控，使其能够实现启停，延时等功能，如图3-14所示。图3-14自动门电路图KM0:反转接触器线圈KM1:正转接触器线圈KA:中间继电器线圈SQ1、sQ2:门的限位保护开关SB5:过载保护开关SB6:紧急停车保护开关SB7:启动/停止开关SB10:手动开门SB11:手动关门QF:低压断路器FR:热继电器第四章软件设计4.1STEP7简介西门子公司针对其工控产品开发了STEP7编程软件用于其众多系列PLC产品的编程，其中包括本文选用的S7-1200系列PLC设备。STEP7适用性强，个人PC可以通过MPI/PROFIBUS与PLC相连，输入、读取、修改其中的程序。STEP7软件主要组成部分见下图4-1所示：图4-1STEP7Basic/Professional主界面图（1）管理器。Manager负责集中管理项目的所有数据，可读/写的用户数据。（2）符号编辑器。它管理所有的共享符号，导入/导出功能很好用，可以把符号表给其它Windows工具使用。（3）编程语言。STEP7的编程语言包括以下五种：功能模块图语言（FBD）、梯形图语言（LD）、结构化文本语言（ST）、顺序功能流程图语言（SFC）及指令表语言（IL）。（4）网络组态。其功能是对机架上的硬件进行配置，配置参数和属性。（5）诊断硬件。用于检测PLC各个模块是否存在故障，记录模块的运行信息。4.1.1初始化程序设计（1）语音播报作用是将被测物体的实时温度信息播报出来，此次采用的是ISD1420语音识别芯片，具体程序如下：#ifndef_ISD1420_H_ #define_ISD1420_H_ #include<at89x51.h> #defineISD1420IOP1//播音地址端口Sbitplaye=P3^3;//开始播音口externconstunsignedcharspeak_world[]; voidspeak_isd1420(unsignedcharaddr); constunsignedcharspeak_world[]= {0x00,0x00,0x08,0x10,0x18,0x20,0x28,0x30,0x38,0x40,0x48,0x50,0x58}; voiddelay_ISD1420(unsignedintms)//延时K*1ms,12.000mhz {intj;while(ms--) {for(j=0;j<125;j++);}//一个for循环抵8条汇编}  Voidspeak_isd1420(unsignedcharaddr)//语音播报子程序addr播音地址{ISD1420IO=addr;//写地址playe=1; playe=0;//开始播音delay_ISD1420(800);} #endif 语音播报子程序#ifndef_SPEAKTEMP_H_ #define_SPEAKTEMP_H_ #include<at89x51.h> #include"ISD1420.h" #include"temp.h" voidspeak_temp(unsignedinttemp_t); voidspeak_temp(unsignedinttemp_t) //语音播报温度子程序{intdigit1,digit0; digit1=temp_t/10; //十位digit0=emp_t%10; //个位if(digit1==0) {speak_isd1420(speak_world[12]);//播现在温度是speak_isd1420(speak_world[digit0]);//播个位 speak_isd1420(speak_world[11]);//播度} else{ speak_isd1420(speak_world[12]);//播现在温度是speak_isd1420(speak_world[digit1]);//播十位speak_isd1420(speak_world[10]);//播十if(digit0!=0) speak_isd1420(speak_world[digit0]);//播个位speak_isd1420(speak_world[11]);//播度}playe=1;}（2）标准的Modbus口是使用RS-232C兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。控制器能直接或经由Modem组网。第1步，使用组态软件进行组态。实际上组态的过程就是对串口的配置。注意，组态中协议一定要设置成正确的设备协议，否则该串口可能初始化不正常。第2步，使用UltraEdit软件生成二进制文件。由于串口数据是按二进制格式发送，故数据文件也必须是二进制的。进入UltraEdit的二进制编辑模式，创建数据文件，写入栈地址设置码。第3步，使用ftp将生成的二进制文件传送至串口通讯装置。注意：必须使用ftp的二进制传送方式。第4步，使用通讯装置发送生成的二进制文件。首先，telnet远程登录SJ30,登录root用户，然后杀掉需设置栈地址的串口进程。最后，使用cat命令直接发送二进制文件。对串口进行相应的设置，具体的设置程序如下：voidCTestComDlg::SetCom(){CStringstrtemp;inti;UpdateData(TRUE);//读取编辑框内容 i=m_Ctrl..Cbo1.GetCurSel..()+1; if(m_TestCom.GetPortOpen()) m_Tes..tCom.SetPortO..pen(FALSE); m_TestCom.SetCo..mmPort(i);//选择com if(!m_TestCom.GetPortOpen()) m_TestC..om.Se..tPortOpen(TRUE); //打开串口 else AfxMessageBox("cannotopenserialport"); strtemp=m_Cbo2; m_Te..stC..om.SetSe..ttings(strtemp); m_Test..Com.SetInp..utMode(1);//以二进制方式检到数据 m_Te..stCom.SetRThr..eshold(1); m_TestCom.S..etIn..putLen(0);//设置当前接收区数据长度为0 m_TestCom.GetInp..ut();//先预读缓冲区以清除残留数据}4.1.2I/O分配表表4-1I/O分配表序号地址信号名称1I0.0总启动2I0.1总停止3I0.2读卡器通过4I0.3读卡器未通过5Q0.0电机启动6Q0.1电机停止7IW64温度传感器4.2门禁管理程序设计根据红外测温及身份识别程序的结果来控制各个设备的动作，能够进行信息查询和对持卡人员进行权限管理，如图4-1，4-2，4-3，4-4，4-5所示，其功能如下：（1）控制红外测温模块，并接收采集到的温度数据。（2）根据红外测温及身份识别程序的判断结果，发出相应的控制命令。（3）能实时监控门禁控制器所控制门的进出情况，提供对门禁日志的多种组合查询，针对一段时间内的出入记录、报警记录、系统事件多按多种方式统计查询并生成报表。图4-2门禁系统工作流程图4-3门禁系统程序图图4-4延时关门图4-5温度模拟量转化成数字量图4-6PLC的数据传输4.3上位机软件设计4.3.1流程图上位机主要负责对数据进行实时监控以及显示人体温度数据情况，主要包括向PLC接受指令，同时显示温度，图4-7给出了流程图。图47上位机与硬件电路通信程序整体流程通过上位机可以实现与电脑端进行通信，但是需要对相应的串口等进行设计。随着自动化技术与计算机技术的不断发展，控制系统逐渐向计算机远程控制方向发展。人机交互界面的设计关乎自动化控制的操作效果和效率，因此设计过程中应达到切合实际、显示直观、操作简单的基本要求。基础环境模拟试验系统遵照以上要求，设计了现场监控系统和远程站监控系统。现场站采用触摸屏用来作为现场监控设备。4.3.2监控系统设计要求为了能够保证组态界面的直观性、可用性和交互性，监控系统应当满足如下几点要求：（1）高速数据采集，高可靠性和完整性，具备运行状态监控功能，保证系统稳定、连续运行的技能。（2）先进性，集成性，能够支持各种测控系统的数据。（3）提供快速的分析工具，使操作人员能够更加轻松地完成数据查询、曲线记录、定制报表等数据存储和检索工作。（4）数据处理，并通过图形和动画等多种可视化视觉手段显示。（5）强大的报警管理功能，方便查询处理报警和事件。（6）数据的操作和处理具有权限限制，根据使用者的使用权限等级设计相应的监控系统的权限管理。（7）界面的合理化布局，由于整个控制系统较为复杂，并且数据量巨大，所以系统参数和数据的合理显示可以提高操作人员操作监控系统界面的效率和处理问题的能力。第五章系统调试系统调试是自动体温测量门禁系统交付客户前最重要的一道工序。自动体温测量门禁系统的仿真模拟涉及到多种设备的通讯连接和复杂控制，所以软件设计可能会存在诸多的不足有待完善。通过系统调试，可以快速地发现系统中所存在的问题并找出其相应的合适的解决方法。自动体温测量门禁系统调试主要包括PLC现场调试、PLC程序仿真、通信调试、PLC程序调试和系统联调等几个阶段，采用仿真软件进行程序仿真，对程序编写错误和程序运行逻辑错误进行了修正，以保证程序逻辑运行的正确性。通过仿真调试，可以缩短现场调试时间，保证现场调试的安全。下面为调试阶段的主要工作事项：PLC程序仿真：下载PLC程序前，首先通过使用西口子仿真软件进行程序仿真，对可能存在的程序编写错误、程序运行逻辑错误等问题进行纠错，保证程序逻辑运行的正确性。通过提前的程序仿真调试可大大地缩短现场调试时间及保证并提高现场调试过程中的安全性。PLC现场调试：首先检查PLC的安装、接线、供电的电源是否正常，各控制信号是否连