基于單片機的非接觸式紅外體溫計設(shè)計

1、. 本 科 畢 業(yè) 論 文非接觸式紅外體溫計的設(shè)計Design of Contactless Infrared Thermometer System學(xué)院名稱：專業(yè)班級：學(xué)生XX：學(xué) 號： 指導(dǎo)教師XX：指導(dǎo)教師職稱：年 月畢業(yè)設(shè)計論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人X重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計論文，是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進展的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得XX工學(xué)院及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過奉獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作

2、 者 簽 名： 日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日期：使用授權(quán)說明本人完全了解XX工學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計論文的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計論文的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽效勞；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡木植炕蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期：目錄摘要IAbstractII引言1第一章 系統(tǒng)主要芯片介紹21.1 STC89C52芯片簡介21.2 紅外溫度模塊簡介31.2.1 TN901紅外測溫模塊31.2.2 紅外測溫原理31.2.3 紅外測溫模塊的工作時序41.3

3、LCD1602顯示器簡介4第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計62.1 系統(tǒng)總體構(gòu)造圖62.2 單片機的主控電路設(shè)計62.3 紅外溫度傳感器模塊電路的設(shè)計72.4 LCD1602設(shè)計原理圖82.5 按鍵電路的設(shè)計82.6 系統(tǒng)其它硬件電路92.6.1 系統(tǒng)的電源電路92.6.2 系統(tǒng)晶振電路92.6.3 報警電路的設(shè)計10第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計113.1軟件編譯KeilC51開發(fā)環(huán)境113.2系統(tǒng)軟件設(shè)計要求及任務(wù)113.3 系統(tǒng)主程序流程圖113.4紅外測溫流程圖12第四章 制作與調(diào)試154.1 軟件調(diào)試154.2 硬件調(diào)試154.3 系統(tǒng)誤差分析及處理164.4 系統(tǒng)的制作與調(diào)試16結(jié)論18致謝19參考文獻

4、20附錄21. v.非接觸式紅外體溫計的設(shè)計摘要：本文針對傳統(tǒng)的測溫儀器自身存在的諸多缺點以及在現(xiàn)實生活中所暴露的使用不便，缺少平安性等缺陷，提出了一種非接觸式紅外測溫系統(tǒng)設(shè)計方案。該系統(tǒng)是以STC89C52作為紅外測溫傳感器數(shù)據(jù)傳輸和控制核心。此外，還設(shè)計了報警模塊、顯示電路、功能按鍵等外圍模塊。本系統(tǒng)實現(xiàn)了對實時溫度的顯示，以及對后者過限時報警，同時還能對溫度測量報警的上下限進展調(diào)節(jié)。它的最大的創(chuàng)新不僅僅是因為可以測量根本的溫度，更在于它可以控制繼電器電路使溫度在測量X圍內(nèi)。它的平安性，方便性更有利于普通百姓的使用。本次紅外測溫系統(tǒng)的設(shè)計簡化了電路構(gòu)造，提高了測溫的穩(wěn)定性及可靠性。該系統(tǒng)具

5、有反響速度快、傳輸效率高、測量精度高、可靠性高等優(yōu)點。關(guān)鍵字：STC89C52；報警；紅外測溫Design of Contactless Infrared Thermometer SystemAbstract：In view of the traditional temperature measuring instrument , there are many shortings, And in real life it exposes much inconvenience,lacks of safety ,so i put forward this design of contactless

6、 infrared temperature measurement system .The system is based on single chip microputer STC89C52 that as being the center of infrared measuring temperature sensor datas transmission and regulation.In addition, it is also equipped with alarm circuits,key switch, liquid crystal display output andkey c

7、ircuits.This system realize real-time temperature display, and give an alarm when the temperature beyond limitation configured, surely the limitation can be changed else.The system's biggest innovation not only in the realization of basic functions temperature measurement,but also can control a

8、relay circuit to get the temperature in measuring range.Its safety, convenienceare more helpful of the use of the mon people.The designof infrared temperature measurement system simplifythe circuit structure, improve the stability and reliability of measuring temperature.The great reactionspeed, hig

9、h transmission efficiency, high accuracy and high reliability is also its advantage.Key words：STC89C52; alarm; infrared temperature measurement. v.引言隨著經(jīng)濟的開展，社會生活水平的提高，人們對自身身體情況愈來愈重視。體溫是人體生命活動最根本的特征，也是觀察人體機能是否正常的重要指標(biāo)之一?，F(xiàn)在各種流行病比擬多，傳染性比擬強，傳統(tǒng)的接觸式測溫系統(tǒng)有很大的局限性，特別是在高發(fā)病的場所諸如學(xué)?；蛘呖瓦\中心等等。目前，傳統(tǒng)的測溫儀器存在的缺陷開場被人們所認(rèn)識

10、，測量準(zhǔn)確度低，等待時間長，使用不當(dāng)還會發(fā)生意想不到的事故等。非接觸式紅外測溫系統(tǒng)的開發(fā)，將能很好的代替?zhèn)鹘y(tǒng)測溫儀器，彌補他們的缺乏與使用的不便。它的響應(yīng)時間快、非接觸、使用平安及使用壽命長等優(yōu)點，更適合兒童在平時的生活中獨立完成體溫測量。當(dāng)今社會，紅外測溫技術(shù)已在工業(yè)、石化、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、平安監(jiān)控與防X和科學(xué)研究等領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用，在傳統(tǒng)的測溫系統(tǒng)中注入現(xiàn)代科技的元素，它所具備的響應(yīng)時間快、非接觸、使用平安及使用壽命長等優(yōu)點，較傳統(tǒng)溫度儀器更加能滿足人們生活生產(chǎn)的需求，必定會占領(lǐng)相當(dāng)大的市場，受到人們的青睞5。近20年來，我國的紅外測溫技術(shù)得到迅速的開展,并逐步應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域。紅外檢測

11、技術(shù)，它是一種在線監(jiān)測不停電式高科技檢測技術(shù)，能對電氣設(shè)備的故障缺陷及絕緣性能做出可靠的預(yù)測，滿足了現(xiàn)代電力企業(yè)對電力系統(tǒng)的可靠運行的要求。此無線測溫系統(tǒng)包括硬件電路局部和軟件局部。硬件電路采用STC89C52單片機作為控制核心，主要包括以下幾個局部：紅外測溫電路、報警電路，顯示電路，按鍵電路和繼電輸出控制電路等。軟件設(shè)計主要包括：主程序、紅外測溫模塊、報警模塊、功能按鍵模塊、顯示模塊、繼電輸出模塊等子程序。該系統(tǒng)在工作時，操作者先將紅外測量儀對準(zhǔn)被測量者，接通電源，等待2秒鐘，隨后紅外傳感器就會把溫度信號傳送到STC89C52中進展處理，然后送1602顯示。該系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)報警的上下限，當(dāng)實時

12、溫度低于設(shè)定溫度，綠燈亮，蜂鳴器響；高于設(shè)定溫度蜂鳴器響，紅燈亮；正常溫度蜂鳴器不響，黃燈亮。另外，該系統(tǒng)還可以測量物體溫度，當(dāng)物體溫度過限時，繼電器會閉合，同時觸發(fā)相應(yīng)的自己設(shè)定的動作來使目標(biāo)溫度控制在要求X圍內(nèi)。第一章 系統(tǒng)主要芯片介紹1.1STC89C52芯片簡介STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。STC89C52單片機引腳構(gòu)造如圖1-1所示4。圖1-1STC89C52引腳構(gòu)造圖STC89C52單

13、片機芯片的引腳介紹如下：管腳18：P1口，8位準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動4個LS型TTL負(fù)載。管腳9：RESET復(fù)位鍵，單片機的復(fù)位信號輸入端，對高電平有效。當(dāng)進展復(fù)位時，要保持RST管腳大于兩個機器周期的高電平時間。管腳10，11：RXD串口輸入TXD串口輸出。管腳1219：P3口，P3.2為INT0中斷0，P3.3為INT1中斷1，P3.4為計數(shù)脈沖T0，P3.5為計數(shù)脈沖T1，P3.6為WR寫控制，P3.7為RD讀控制輸出端。管腳2128：P2 口，8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總線高8位復(fù)用，可驅(qū)動4個LS型TTL負(fù)載。管腳29：PSEN片外Rom選通端，單片機對片外Rom操作時29腳(PSE

14、N)輸出低電平。管腳30：ALE/PROG地址鎖存器。管腳31：EA rom取指令控制器 高電平片內(nèi)取 低電平片外取。管腳3239：P0口，雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線低8位及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用口，可驅(qū)動8個LS型TTL負(fù)載。 管腳40：電源+5V。1.2紅外溫度模塊簡介1.2.1 TN901紅外測溫模塊TN901紅外傳感器輸出的是數(shù)字信號，TN901傳感器芯片管腳如圖1-2所示：圖1-2TN9紅外測溫模塊接口管腳5是V為電源引腳VCC，VCC一般為3V到5V之間的電壓，一般取3.3V；管腳4為D是數(shù)據(jù)接收引腳，沒有數(shù)據(jù)接收時D為高電平；管腳3為C為2KHz Clock輸出引腳；管腳2為

15、G是接地引腳；管腳1是A為測溫啟動信號引腳，低電平有效6。1.2.2 紅外測溫原理紅外測溫傳感器是接收目標(biāo)物體的熱輻射并轉(zhuǎn)換為電信號的器件。所有物體都會發(fā)出紅外線能量，物體越熱，其分子就愈加活潑，目標(biāo)輻射波長越短，它所發(fā)出的紅外線能量也就越多。紅外溫度模塊中的光學(xué)裝置，可以收集物體的輻射紅外線能量，并把該能量聚焦在探測器上，能量經(jīng)探測器轉(zhuǎn)化為電信號，并被放大、顯示出來8。由普朗克黑體輻射原理：光學(xué)常數(shù)輻射出射度斯蒂芬-波爾茲曼常數(shù)被測對像的輻射率紅外溫度計的輻射率被測對像熱力學(xué)溫度紅外溫度計熱力學(xué)溫度通過紅外傳感器接收到的能量峰值信號，經(jīng)過單片機即可計算出目標(biāo)溫度。探測器輸出的信號與目標(biāo)溫度呈

16、非線性的關(guān)系，所以需要對其進展線性化處理。線性化處理后得到物體的表觀溫度，然后對其進展輻射率修正，轉(zhuǎn)化成真實溫度，由于調(diào)制片輻射信號的影響，還需作溫度的補償，即真實溫度加上環(huán)境溫度才能最終得到被測物體的實際溫度3。1.2.3 紅外測溫模塊的工作時序TN9紅外傳感器向單片機發(fā)送一幀數(shù)據(jù)共有5個BYTE組成，如表1-1所示。表1-1 信息格式ItemMSBLSBSumCRItem：“L(4CH)：Tobj (目標(biāo)溫度)，“f(66H)：Tamb (環(huán)境溫度)MSB：8 bit Data最高有效位LSB：8 bit Data最低有效位Sum：Item+MSB+LSB=Sum CR：0DH,完畢信息單

17、片機在時鐘的下降沿接收數(shù)據(jù)，一次溫度測量需接收5個字節(jié)的數(shù)據(jù)，這五個字節(jié)中：Item為0x4c表示測量目標(biāo)溫度，0x66表示測量環(huán)境溫度；MSB為接收溫度的高八位數(shù)據(jù)；LSB為接收溫度的低八位數(shù)據(jù)；Sum為驗證碼，接收正確Sum=Item+MSB+LSB；CR為完畢標(biāo)志，當(dāng)CR為0x0dH時表示完成一次溫度數(shù)據(jù)接收。1.2.4 紅外測溫模塊溫度值計算無論測量環(huán)境溫度還是目標(biāo)溫度，只要檢測到Item為0x4cH或者0x66H，同時檢測到CR為0x0dH，它們的溫度計算方法都一樣。計算公式為：實際溫度值=temp/16-273.15。其中273.15為華氏轉(zhuǎn)攝氏的單位轉(zhuǎn)換差值7。Temp為十進制，

18、當(dāng)把它轉(zhuǎn)換成十六進制時高八位為MSB，低八位為LSB；比方MSB為0x10H，LSB為0x2bH，那么Temp為十六進制時是0x142bH，十進制時是5163，那么測得實際溫度值為5163/16-273.15=49.537。1.3 LCD1602顯示器簡介在本系統(tǒng)中，需要將實時時鐘與測量出來的溫度值顯示出來，LCD顯示器的微功耗，體積小，顯示內(nèi)容豐富，超薄輕巧的諸多優(yōu)點非常符合系統(tǒng)需求。本次使用的LCD1602顯示器模塊為5×7點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，內(nèi)帶ASCII字符庫。LCD1602模塊內(nèi)部可以完成顯示掃描，單片機只要向LCD1602發(fā)送命令和顯示內(nèi)容的ASCII碼。LC

19、D1602顯示器的工作電壓為4.55.5V，在本系統(tǒng)中，采用的電壓為5V，字符尺寸為2.95×4.35(WXH)mm。LCD1602顯示芯片引腳如圖1-3所示1。圖1-3LCD1602芯片引腳圖第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。 第3腳：V0為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時比照度最弱，接地電源時比照度最高，比照度過高時會產(chǎn)生“鬼影，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整比照度或者直接接地。第4腳：RS為存放器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平時選擇指令存放器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進展讀操作，低電平時進展寫操作。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平

20、跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第1516腳：空腳。LCD1602液晶顯示器存放器選擇控制如表1-2所示。表1-2 存放器選擇控制表RSR/W操作說明00寫入指令存放器D0D701讀取輸出的D0D7的狀態(tài)字10寫入數(shù)據(jù)存放器D0D711從D0D7讀取數(shù)據(jù)開場時初始化E為0，然后置E為1，再清0。讀取狀態(tài)字時，注意D7位，D7為1，制止讀寫操作；D7為0，允許讀寫操作。所以對控制器每次進展讀寫操作前，必須進展讀寫檢測。第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 本系統(tǒng)的硬件原理圖采用Altium Designer進展設(shè)計，Altium Designer主要運行在Windows操

21、作系統(tǒng)。這套軟件通過把原理圖設(shè)計、電路仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)溥壿嬜詣硬季€、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計者提供了全新的設(shè)計解決方案，使設(shè)計者可以輕松進展設(shè)計，熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計的質(zhì)量和效率大大提高11。2.1 系統(tǒng)總體構(gòu)造圖本系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計以STC89C52單片機為核心，外圍主要包括：TN9紅外傳感器模塊，報警電路，LCD1602顯示模塊，功能按鍵、晶振電路和繼電器輸出電路組成，如圖2-1所示。繼電器輸出電路 晶振電路 STC89C52 單片機LCD1602液晶顯示器 功能按鍵 報警電路 電源電路 紅外測溫模塊 圖2-1系統(tǒng)整體框圖2.2單片機的主控電路設(shè)

22、計在本系統(tǒng)的設(shè)計中，從價格，熟悉程度以及滿足系統(tǒng)的需求等方面考慮采用了51系列STC89C52單片機。單片機為整個系統(tǒng)的核心，控制整個系統(tǒng)的運行，其接口電路如圖2-2所示。圖2-2 STC89C52接口電路STC89C52單片機連接系統(tǒng)的各個模塊，P0口接上LCD1602顯示器模塊的數(shù)據(jù)線，P1.0，P1.1作為LCD1602的控制信號；P2.0，P2.1，P2.2接紅外測溫模塊；P1.2，P1.3和P1.4分別接紅、綠、黃三個LED指示燈；P1.5接繼電器輸出電路；P3.2，P3.3，P3.4，P3.5接4個功能按鍵。由于P0口為開漏式，只有一個模式管，故在設(shè)計中加了一個上拉電阻J2，為的是

23、增加P0口的驅(qū)動能力。2.3紅外溫度傳感器模塊電路的設(shè)計本系統(tǒng)采用的是TN9紅外模塊，該模塊不需要增加另外的A/D轉(zhuǎn)換電路，使得硬件可以盡可能的簡單化，相比于其他紅外模塊，TN9產(chǎn)品只需要3伏電源供電。它是一種集成的紅外探測器，內(nèi)部有溫度補償電路和線性處理電路，使本系統(tǒng)的設(shè)計得到了簡化。TN9紅外模塊接口如圖圖2-3所示2。圖2-3 TN9紅外模塊接口電路圖TN9紅外模塊的工作過程:系統(tǒng)正常上電，當(dāng)進展溫度測量時，將TN9的紅外傳感器探頭對準(zhǔn)被測量者的額頭，隨即按下功能按鍵0，即開場鍵，單片機通過向測試腳提供一個高電平的信號，即啟動紅外測溫。在時鐘的下降沿開場讀數(shù)據(jù)，共5個字節(jié)，當(dāng)?shù)谝粋€字節(jié)為

24、4CH或66H，且第5個字節(jié)為0DH時，讀取的數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)，否那么讀取的數(shù)據(jù)無效，數(shù)據(jù)讀取后，單片機對讀到的有效數(shù)據(jù)進展運算處理，然后送LCD1602顯示。2.4LCD1602設(shè)計原理圖本系統(tǒng)采用LCD1602作為顯示器，相比于LED，LCD1602需要的管腳少，電路圖和實物比擬簡單。同時LCD1602還可以顯示字母和數(shù)字，LED就只能顯示數(shù)字。LCD1602顯示是從系統(tǒng)上電運行時就開場顯示時間，該顯示模塊與單片機的連接如圖2-4所示。圖2-4LCD1602顯示電路圖RS為存放器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平時選指令存放器；通過單片機的P0.2口控制，R/W為讀寫信號線，高電平時進展讀

25、操作，低電平時進展寫操作。由于本設(shè)計中只需要對液晶進展寫操作，為了節(jié)省單片機引腳資源，它直接接為低電平；EN端為使能端，當(dāng)EN端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令，通過單片機P0.4口控制。圖3-6中的R8是一個5K歐姆的滑動變阻器，通過改變它的數(shù)值，可調(diào)節(jié)顯示器的比照度10。2.5按鍵電路的設(shè)計本次設(shè)計的系統(tǒng)開啟紅外測溫功能只需按下電源電路中的開關(guān)，LCD1602上能對報警上下限進展調(diào)整，比方數(shù)字的加和減以及調(diào)整完之后確實認(rèn)，經(jīng)過設(shè)想，最終系統(tǒng)的功能按鍵設(shè)置為4個，均采用獨立按鍵模塊，電路原理圖如下列圖2-5所示。圖2-5 系統(tǒng)按鍵電路原理圖鍵盤模塊采用動態(tài)掃描的方式，采用4個獨立式鍵

26、盤。相較于矩陣鍵盤，獨立式鍵盤是一種常開型按鍵開關(guān)，常態(tài)下鍵的兩個觸點處于斷開狀態(tài)，按下鍵時它們才閉合，最大的優(yōu)點是使用方便，程序編寫比擬簡單。4個按鍵的功能具體如下： 按鍵S3:調(diào)節(jié)報警上下限的功能按鍵，按下后進入調(diào)整狀態(tài)；按鍵S4：在跳針的情況下，實現(xiàn)“加功能；按鍵S5：在跳針的情況下，實現(xiàn)“減功能；按鍵S6：對上述“加減功能調(diào)節(jié)后確實認(rèn)鍵。2.6 系統(tǒng)其它硬件電路2.6.1 系統(tǒng)的電源電路電源電路原理圖如圖2-6所示。圖2-6 電源電路接口系統(tǒng)使用的電源為5V，由外部引入，二極管作為電源指示燈，C4、C5起濾波的作用。2.6.2 系統(tǒng)晶振電路STC89C52單片機引腳XTAL1和XTAL

27、2與晶體振蕩器及C2、C3的連接如圖2-7所示。圖2-7系統(tǒng)晶振電路原理圖晶振的作用是給單片機提供一個穩(wěn)定的節(jié)拍,C2，C3這兩個電容叫晶振的負(fù)載電容，接法如上圖所示，大小為30pF，它會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度，也是使振蕩頻率更穩(wěn)定。實際上等同于電容三點式電路的分壓電容，接地點就是分壓點，以接地點作為參考點，振蕩引腳的輸入和輸出是反相的。當(dāng)兩個電容量相等時，反響系數(shù)是0.5，一般是可以滿足振蕩條件的，但如果不易起振或振蕩不穩(wěn)定可以減小輸入端對地電容量,而增加輸出端的值以提高反響量。2.6.3 報警電路的設(shè)計該系統(tǒng)的報警電路的原理圖如圖2-8所示。圖2-8 報警電路原理圖 報警電路實際就

28、是蜂鳴器驅(qū)動電路，R6為限流電阻，防止電路電流過大損壞其他器件。FM輸出的是控制信號，Q1可以看做是個電子開關(guān)，用來控制蜂鳴器的控制中斷。當(dāng)FM口輸出高電平時，Q1飽和導(dǎo)通，蜂鳴器獲得電工作發(fā)出鳴響，當(dāng)FM口輸出低電平時Q1截止蜂鳴器失電，停頓工作。第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1軟件編譯KeilC51開發(fā)環(huán)境Kei1C51集成開發(fā)環(huán)境是美國KeilSoftwaer公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。Kei1C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，編譯后生成的匯編代碼，到Kei1C51生成的目標(biāo)代碼效率非常高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很

29、緊湊，容易理解，在開發(fā)大型工程時非常理想。3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計要求及任務(wù)軟件是整個系統(tǒng)的核心，它具有充分的靈活性與可修改性，可以根據(jù)系統(tǒng)的要求而變化。在硬件構(gòu)造一定的情況下，通過改變軟件就能實現(xiàn)不同的功能。本設(shè)計的紅外測溫系統(tǒng)的軟件方面全部采用C語言編寫，以提高系統(tǒng)的可讀性和可移植性。其設(shè)計方法和硬件設(shè)計相對應(yīng)，采用模塊對應(yīng)進展編寫，將系統(tǒng)的硬件劃分為相應(yīng)的子程序模塊，分別進展編寫、調(diào)試，使整個程序看起來簡潔，明了，在調(diào)試過程中也方便自己發(fā)現(xiàn)錯誤，提高了編程的效率。整個系統(tǒng)軟件主要包括主程序、紅外測溫模塊、功能按鍵模塊、顯示模塊等子程序。3.3 系統(tǒng)主程序流程圖主程序的運行過程：系統(tǒng)正常上電，

30、開場初始化，對功能按鍵進展掃描處理，看是否有按鍵按下，如果有，那么進入設(shè)置狀態(tài)，對上下限進展調(diào)節(jié)，如果沒有，那么顯示測的溫度，且對過限的溫度進展報警，相應(yīng)LED指示燈亮，繼電器閉合，執(zhí)行根據(jù)自己設(shè)定的動作，阻止過限的繼續(xù)。主程序流程圖如圖3-1所示。圖3-1 系統(tǒng)主流程圖3.4紅外測溫流程圖紅外傳感器模塊流程圖如圖3-2所示。圖3-2 紅外測溫流程圖 如流程圖所示：系統(tǒng)正常上電，開場初始化，判斷是否有功能按鍵0按下，如果是，再次判斷首字節(jié)是否為4CH或者66H，最后一個字節(jié)是否為0DH，因為單片機每一次讀取5個BYTE，當(dāng)?shù)谝粋€BYTE和最后一個BYTE分別同時為4CH或66H和0DH時，才認(rèn)

31、為這是一個有效的數(shù)據(jù)，否那么單片機將不停地進展讀取。如果是，那么進展溫度的計算及溫度的處理，然后送LCD1602顯示，最后關(guān)閉TN901；如果不是，那么繼續(xù)按下按鍵0，直到符合有效數(shù)據(jù)的要求，才進展溫度的讀取。第4章 制作與調(diào)試4.1軟件調(diào)試本設(shè)計由于需要外界環(huán)境作為媒介才能完成仿真，所以我沒有進展最后的仿真，僅僅用Altium designer進展了編譯，程序局部用KeilC51進展了編譯。在進展該過程時分為兩步：目標(biāo)程序糾錯，整體程序調(diào)試。目標(biāo)程序糾錯：該階段工作通常在目標(biāo)程序編輯時就完成。一般來說，軟件能為用戶輸入的程序指令糾錯，包括書寫格式、標(biāo)號未定義或多重定義、轉(zhuǎn)移地址溢出等錯誤，這

32、一步主要是一些細(xì)節(jié)上的問題，需要一局部一局部的去檢查。整體程序調(diào)試：即把各子程序整體連起來聯(lián)系整體電路進展調(diào)試，看根據(jù)現(xiàn)行的程序和硬件條件是否能實現(xiàn)預(yù)計的功能顯示。在這階段假設(shè)發(fā)生故障，可以考慮各子程序在運行時是否破壞現(xiàn)場，數(shù)據(jù)緩沖單元是否發(fā)生沖突，標(biāo)志位的建立和去除在設(shè)計上是否失誤，堆棧是否溢出，輸入輸出狀態(tài)是否正常等再進一步對細(xì)節(jié)進展修改。4.2硬件調(diào)試 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是分不開的，許多硬件故障在軟件調(diào)試時才能發(fā)現(xiàn)，但通常要先排除系統(tǒng)中明顯的硬件故障。調(diào)試工作可以分為四步：線路檢查：根據(jù)硬件邏輯設(shè)計圖，仔細(xì)檢查樣機線路是否連接正確，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要

33、求，必要時可用萬用表檢測線路通斷情況。電源調(diào)試：樣機的第一次通電測試很重要，假設(shè)樣機中存在電源故障，那么加電后將造成器件損壞。調(diào)試的方法有兩種：一種是斷開穩(wěn)壓電源的輸出端，檢查空載時電源工作情況；另一種是拔下樣機上的主要集成芯片，檢查電源的負(fù)載能力用假負(fù)載。確保電源無故障并性能符合設(shè)計要求12。通電檢查：在確保電源良好前提下，接通電源。最好在電源與其余電路之間串接一個電流表。假設(shè)接通后電流很大，須立即切斷電源。電源大得超出正常X圍，說明電路中有短路或故障。通電檢查的主要目的是看系統(tǒng)是否存在短路或由元器件損壞、裝配錯誤引起的電流異常。檢查芯片的邏輯關(guān)系是否出錯：加電后檢查各插座上相關(guān)引腳的電位，

34、仔細(xì)測量相應(yīng)的輸入輸出電平是否正常。單片機系統(tǒng)大都是數(shù)字邏輯電路，使用電平檢查法可首先查出邏輯設(shè)計是否正確，選用器件和連接關(guān)系是否符合要求等。4.3系統(tǒng)誤差分析及處理由于該系統(tǒng)是非接觸式測溫，這就給獲得正確的溫度值帶來一定困難，影響紅外測溫系統(tǒng)的溫度誤差的因素很多，通過查閱資料和自己的了解，主要表達在以下幾方面：（1） 距離系數(shù)是該系統(tǒng)性能的一個重要指標(biāo)。通常距離越遠(yuǎn)的物體，紅外測溫儀測溫時所經(jīng)過的光路上受到的干擾以及大氣衰減越大，精度也越低。（2） 物體的輻射率的影響。輻射率是指一樣幾何條件和光譜的條件下，實際被測物體和同溫度黑體的輻射的能量之比，不同的物體的輻射率不同，且和黑體輻射的能量也

35、有差異，所以輸入值必然存在一定誤差。（3） 環(huán)境因素對測溫的影響。環(huán)境溫度，被測物到測溫儀的現(xiàn)場清晰度都和輸出溫度有關(guān)。通常，環(huán)境溫度越低，從外界進入紅外測溫儀窗口的輻射能量就少，而且環(huán)境的清晰度越高，傳感器接收到的能量越多，就越接近真實值。（4） 干擾光的影響。因為該系統(tǒng)是通過物體輻射出來的紅外線測得溫度的，外界的一切光線都會對系統(tǒng)產(chǎn)生一定干擾。 由于該系統(tǒng)存在上述影響，故在使用時必須采取一定的措施來盡量減輕誤差。比方，在選取傳感器時盡量選取吸收系數(shù)高的器件；測量時盡量多測量幾次數(shù)據(jù)，取其平均值，降低誤差；軟件設(shè)計時，采用循環(huán)系統(tǒng)測量，想方法得到更準(zhǔn)確的算法；測量時盡量注意周圍環(huán)境的影響，在

36、比擬適合測量的環(huán)境測量溫度。4.4 系統(tǒng)的制作與調(diào)試在系統(tǒng)的制作與調(diào)試中除了要關(guān)注上述問題之外，系統(tǒng)本身的情況也需要注意，本系統(tǒng)進展模塊化處理，分別分為不同的幾個電路：電源電路，LCD1602顯示電路，復(fù)位電路，功能按鍵電路，過限狀態(tài)指示電路，繼電器輸出電路，晶振電路以及最重要的紅外測溫模塊電路。在制作前首先要了解各個電路的原理和作用，這樣才能知道電路可以使用哪些元器件，比方，電源電路的電容起到了濾波的作用，我們就可以根據(jù)電路電壓的大小來選擇適宜的電容，LED指示電路的電阻起到的是限流的作用，可以選擇的X圍為1001K，這樣可以對元器件的選擇有一個很好的把握。在制作本系統(tǒng)時，同樣的遇到了很多問

37、題，比方PCB板的排版問題，由于封裝不適宜，最后顯示屏和按鍵以及單片機沒方法和諧的安裝，只能重新制作，浪費了不少功夫，還有在腐蝕銅板的時候，沒有把握時間，有些電路不得不在焊接的時候用焊錫連接起來。這些問題都是可以通過自己的注意加以防止的。制作好實物后，首先我用萬用表測量了那些腐蝕過度并用焊錫連接的地方，保證其連通，檢查電解電容，二極管，三極管，蜂鳴器等有正負(fù)極的期間的焊接情況，其是否接反。確認(rèn)無誤后，想測試下電路是否能正常運行，因為傳感器的價格較高，我沒有連接，實驗結(jié)果證明電路正常運行，顯示屏亮。我按照各管腳的順序用杜邦線接上傳感器，開機，系統(tǒng)初始化，因為我設(shè)置的初始的上下限是4度和25度，顯

38、示屏顯示的26度，標(biāo)志正常溫度的黃色LED燈亮，之后我又設(shè)置最高限是20度，此時，紅燈亮起，蜂鳴器報警，繼電器閉合，表示溫度超過最大限度。最后設(shè)置最低限為30度，超過室溫，綠燈亮起，蜂鳴器報警，繼電器閉合，表示低于最低溫度。按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)變?yōu)槌跏紶顟B(tài)。實踐證明，本系統(tǒng)可以運行。 結(jié)論本系統(tǒng)利用STC89C52單片機作為系統(tǒng)核心，通過TN9紅外傳感器，對人體和物體溫度進展數(shù)據(jù)采集，同時在顯示器上顯示實時溫度，還可以對過限的溫度進展報警，對于超出或者低于限度的溫度會閉合繼電器，繼電器電路可以接上風(fēng)扇，加熱裝置以應(yīng)對測量目標(biāo)為非人體時的各種情況，這個屬于擴展功能。同時本設(shè)計中的紅外測溫局部采用的

39、是紅外傳感器模塊，價格占了總設(shè)計費用的一大半，而且該模塊如果損壞，無法通過軟件或者通過對硬件的檢修而修復(fù)，以上缺點有待以后改良。致謝本次的畢業(yè)設(shè)計，很好的為我大學(xué)四年的生涯做了一個總結(jié)，它集合了我自己，指導(dǎo)教師*教師，班級同學(xué)的努力，從前期準(zhǔn)備包括課題的選定，相關(guān)資料的收集，期刊論文的查找，每一件元器件的購置，焊接，每一個模塊的程序編寫，到最后的論文的完成，一路走來，凝聚了大量的心血與時間。每一次的焊接錯誤，每一次程序運行出錯，都在不斷鼓勵我走向成功。在這里我要由衷地感謝*教師對我耐心的指導(dǎo)和嚴(yán)格的要求，使我在完本錢次畢業(yè)論文的過程中少走了很多彎路，此外我還要感謝其他同學(xué)對我這段期間幫助，幫助

40、我解決了技術(shù)上的很多難題，總而言之，感謝每一位關(guān)心過我的人。當(dāng)然由于本人才疏學(xué)淺，該系統(tǒng)還存在一些漏洞與缺乏，功能有待于進一步的改良,懇請教師同學(xué)批評指正,在此深表感謝。參考文獻1李響,X岷等.一種新型紅外測溫方法研究J.XX理工大學(xué)學(xué)報:2021,26(01):58-61.2X文瑤,孟慶義.體溫測量的研究進展J.XX醫(yī)學(xué):2021,14,(01):103-106.3任婷婷,X雯,梁志華.淺談紅外體溫測量法J.計量與測試技術(shù):2021,35(12)：44-46.4X日欣.基于MLX90614的非接觸式體溫測量系統(tǒng)設(shè)計J:2021,8(03):105-108.5X海洋,計林.一種基于ARM的人體

41、紅外測溫系統(tǒng)J.紅外測溫:2021(03)：34-38.6韓吉辰.從“紅外測溫儀談起M.中國科普作家協(xié)會:2021:41-50.7X紅淼，梁波.提高遠(yuǎn)紅外測溫技術(shù)對電力設(shè)備故障判斷的準(zhǔn)確度J.電工電氣:2021 (No.2):63-70.8X曉春.基于單片機、溫度傳感器的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計J.電子世界:2021(9):24-25.9時子青.陳向東.龔靜.李秀梅，一種新型MEMS溫度傳感器J.傳感器:2021,30(9):149-152.10王琳.淺談溫度傳感器特點及其應(yīng)用J.倪雪飛:淺談紅外測溫及其應(yīng):2021(5):21-22.11X璇.基于51單片機的紅外測溫儀的設(shè)計與實現(xiàn)J.高科技產(chǎn)

42、品研發(fā):202102:52-5312余彥霖.基于凌陽SPCE061A單片機的語音導(dǎo)引系統(tǒng)的設(shè)計與總結(jié)報告J.科技信息:2021(01):99-100.13柳剛,黃竹鄰,周昊等.非接觸式紅外測溫的研究J.光電子技術(shù)與信息:2005(5):69-73.附錄元器件清單器件名稱器件規(guī)格器件數(shù)量電容30PF2電容1041電容220UF1LEDLED_RED2LEDLED_GREEN1LEDLED_YELLOW1電阻10K排阻1傳感器TN9_11LCD16021S555V繼電器1三極管88501三極管85501電阻2205電阻5K1電阻1K1按鈕4開關(guān)1蜂鳴器BUZZER1接線柱接線柱3P3.96MM間距

43、1單片機80511晶振12M1系統(tǒng)的整體原理圖：系統(tǒng)的PCB圖：實物圖：系統(tǒng)的程序：*include"reg52.h"*include "intrins.h"*define uchar unsigned char*define uint unsigned int/* 1602LCD引腳定義 */*define LCD_data P0 /數(shù)據(jù)口sbit RS = P10; /存放器選擇輸入 sbit EN = P11; /液晶使能控制sbit RW = P25;/* 按鍵引腳定義 */sbit keys=P35;sbit keyz=P34;sbit key

44、j=P33;sbit keyq=P32;/*發(fā)光二極管指示接口定義 */sbit ledg=P12;sbit ledd=P13;sbit ledc=P14;sbit fm=P37;sbit ji=P15;bit flag=0;/* 紅外測溫引腳定義 */sbit A_TN9=P20; /TN9觸發(fā)sbit CLK_TN9=P21;/TN9時鐘線sbit DATA_TN9=P22;/TN9數(shù)據(jù)線/*全局變量定義*/bit flag;unsigned char TN_Data_Buff5;/紅外模塊0數(shù)據(jù)緩存數(shù)組unsigned char DATA_INDEX;unsigned char DATA

45、_NUM;/八位數(shù)據(jù)計數(shù)unsigned char data_tmp;/紅外模塊數(shù)據(jù)緩存unsigned char table_mbtemp="00.00C"float iTemp,MBTemp=11.01;/溫度數(shù)據(jù)int T1h=25,T1l=4;/溫度上下限初始值/*函數(shù)定義聲明*/void show_temp(); /溫度顯示子函數(shù)函數(shù)void key_pro(); /按鍵處理子函數(shù)void warn(); /報警子函數(shù)/*延時子程序，11.0592M晶振下*/void delay()unsigned int i;for(i=0;i<10;i+);/*延時毫秒

46、子程序，11.0592M晶振下*/void delay_ms(unsigned int time)unsigned int i,j;for(i=1;i<=time;i+)for(j=1;j<=113;j+);/*- 寫入命令函數(shù)-*/ void LCD_Write_(unsigned char ) delay_ms(5);RS=0;RW=0; EN=1;P0=; _nop_(); EN=0;/*- 寫入數(shù)據(jù)函數(shù)-*/ void LCD_Write_Data(unsigned char Data) delay_ms(5);RS=1;RW=0; EN=1; P0= Data; _nop

47、_();EN=0;/*- 寫入字符串函數(shù)-*/ void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s) if (y = 0) LCD_Write_(0x80 + x); /表示第一行else LCD_Write_(0xC0 + x); /表示第二行 while (*s) LCD_Write_Data( *s); s +; /*- 初始化函數(shù)-*/ void LCD_Init(void) LCD_Write_(0x38); /*顯示模式設(shè)置*/ delay_ms(5); LCD_Write_(0x38); d

48、elay_ms(5); LCD_Write_(0x38); delay_ms(5); LCD_Write_(0x38); LCD_Write_(0x08); /*顯示關(guān)閉*/ LCD_Write_(0x01); /*顯示清屏*/ LCD_Write_(0x06); /*顯示光標(biāo)移動設(shè)置*/ delay_ms(5); LCD_Write_(0x0C); /*顯示開及光標(biāo)設(shè)置*/=/C格式：void TN_IRACK_EN(void);/實現(xiàn)功能：紅外模塊啟動函數(shù)/入口參數(shù)：無/出口參數(shù)：無/=void TN_IRACK_EN(void) unsigned char j;flag=0;A_TN9=0;delay(); DATA_NUM=0; DATA_INDEX=0;for(j=0;j<=4;j+)TN_Data_Buffj=0;/