《非接觸式紅外紅線測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)》8700字（論文）

非接觸式紅外紅線測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要體溫是人類一項(xiàng)非常重要的基本生理特征，不僅能夠反映一個(gè)人健康情況，還能反映一個(gè)人的日常生活狀態(tài)。大部分疾病的發(fā)生都會(huì)引起體溫的變化，這些變化中以體溫的升高為主，也就是們常說(shuō)的發(fā)燒，比如2003年爆發(fā)的SARS病毒，2009年席卷全球的甲型HN1流感病毒，以及2020年年初的“新型冠狀肺炎”等等，體溫的測(cè)量從測(cè)量方法上可以分成接觸式、非接觸式兩類，非接觸式體溫計(jì)在進(jìn)行測(cè)量體溫時(shí)，不易造成交叉性感染，而且測(cè)溫速度較快，不影響物體本身的溫度場(chǎng)等等優(yōu)點(diǎn)，特別是在今年年初時(shí)用于排查“新型冠狀肺炎”起到了非常大的作用。本文主要是通過(guò)研究大量參考文獻(xiàn)和紅外測(cè)溫的基礎(chǔ)理論知識(shí)，指在設(shè)計(jì)一款具有非接觸式紅外紅線測(cè)溫系統(tǒng)，主要進(jìn)行以下工作和研究:首先，本文較為詳細(xì)的介紹了紅外測(cè)溫技術(shù)在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展，還分析了接觸式測(cè)溫計(jì)和非接觸式測(cè)溫儀的優(yōu)缺點(diǎn)，還描述了紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展方向，按照紅外測(cè)溫系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行分析，給出了技術(shù)指標(biāo)和總體技術(shù)方案。其次，在硬件方面首先使用MLX紅外測(cè)溫模塊的MLX90614ESF模塊作為紅外測(cè)溫傳感器，采用LCD1602液晶的LCD1602型號(hào)作為溫度顯示器，蜂鳴器作為溫度報(bào)警器，同時(shí)使用了無(wú)極性電容、極性電容、下載口2.54排針、藍(lán)白電位器、直插三極管，還使用了1K和10K的定值電阻，電路方面采用了AD轉(zhuǎn)換電路，OLED顯示電路，微控制器外圍電路，溫度報(bào)警電路，USB供電電路等。最后，在軟件設(shè)計(jì)方面，自主設(shè)計(jì)了紅外測(cè)溫系統(tǒng)的總體軟件流程圖和各個(gè)模塊的軟件，使用最小二乘法進(jìn)行多項(xiàng)式擬合得出目標(biāo)溫度與紅外熱電堆信號(hào)和熱敏電阻信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使用C語(yǔ)言在VisualStudio平臺(tái)上完成了上位機(jī)程序的編寫(xiě)，該系統(tǒng)在功能上可以實(shí)現(xiàn)測(cè)溫距離，環(huán)境溫度以及環(huán)境濕度的誤差補(bǔ)償功能，高溫報(bào)警。關(guān)鍵詞：紅外測(cè)溫，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，傳感器，體溫目錄1緒論 11.1研究背景和目的 11.2測(cè)溫技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 11.2.1測(cè)溫技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 11.2.2非接觸式測(cè)溫國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 21.2.3紅外測(cè)溫技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究趨勢(shì) 22系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 42.1系統(tǒng)概述 42.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 42.3本章小結(jié) 53控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 63.1核心控制模塊 63.2GY-906MLX90614ESF非接觸式紅外測(cè)溫模塊電路設(shè)計(jì) 73.3蜂鳴測(cè)溫報(bào)警模塊 83.4液晶顯示模塊 83.5鍵盤(pán)控制模塊 93.65V電源電路模塊 93.7本章小結(jié) 104控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 114.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總體思路 114.2主程序設(shè)計(jì) 114.3紅外測(cè)溫模塊程序設(shè)計(jì) 134.4蜂鳴測(cè)溫報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì) 134.5液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì) 134.6鍵盤(pán)控制模塊程序設(shè)計(jì) 144.7本章小結(jié) 145控制系統(tǒng)調(diào)試 15結(jié)論與展望 16參考文獻(xiàn) 18附錄A系統(tǒng)電路原理圖 20附錄B系統(tǒng)電路PCB圖 2附錄C系統(tǒng)源程序 2附錄D主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要 附錄E外文文獻(xiàn)原文及翻譯

1緒論1.1研究背景和目的雖然標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)療上的汞準(zhǔn)針和電子溫度計(jì)都非常準(zhǔn)確，但它們不符合快速測(cè)量的要求，也不容易產(chǎn)生進(jìn)來(lái)污染的危險(xiǎn)。近年來(lái)，由于夫妻之間沒(méi)什么接觸，他們的時(shí)間不多，敏感度也高，所以常常用紅外線溫度計(jì)。現(xiàn)在一般的紅外溫度計(jì)有紅外耳溫度計(jì)、紅外額頭溫度計(jì)和紅外溫度計(jì)。用耳溫紅外級(jí)別，感應(yīng)器應(yīng)該瞄準(zhǔn)耳膜。如果操作不正確，則測(cè)得的溫度將不準(zhǔn)確。紅外額頭溫度計(jì)的電流精度受環(huán)境溫度和距離的影響，并且電流精度不夠高。精度高，但價(jià)格昂貴。測(cè)量溫度的方法可以分為接觸式和非接觸式兩大類，水銀溫度計(jì)屬于接觸式溫度測(cè)量，盡管它測(cè)量出來(lái)的是真實(shí)溫度，但是這種方法存在著諸多缺點(diǎn)，水銀溫度計(jì)的外壁很容易被破壞從而造成泄露，造成人員汞中毒和環(huán)境污染，同時(shí)水銀溫度計(jì)測(cè)量過(guò)程極為耗時(shí)，同時(shí)需要醫(yī)生以肉眼仔細(xì)地進(jìn)行觀察，這種情況易造成測(cè)量誤差，水銀溫度計(jì)所造成的交叉也是一個(gè)不好解決的問(wèn)題。還有接觸式測(cè)溫在接觸物體時(shí)對(duì)物體本身的溫度場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生影響，造成測(cè)溫誤差。正是因?yàn)橛兄T多缺點(diǎn)，歐盟國(guó)家已經(jīng)禁止水銀溫度計(jì)的銷(xiāo)售和使用。近年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)爆發(fā)了大規(guī)模傳染病如SARS，禽流感，豬流感以及最近的新型冠狀病毒所帶來(lái)的肺炎，非接觸式體溫測(cè)量?jī)x越來(lái)越多地投入到市場(chǎng)進(jìn)行使用，這種方法避免了與人體的直接接觸，可以對(duì)大量人群進(jìn)行快速測(cè)量，有效地遏制了流行病的傳播，提高了對(duì)疾病的檢測(cè)能力。到現(xiàn)在為止經(jīng)常可以見(jiàn)到的紅外測(cè)溫產(chǎn)品主要有耳溫測(cè)量?jī)x，額溫測(cè)量?jī)x、紅外熱像儀、紅外照相機(jī)等等，盡管紅外測(cè)溫儀在精度上和可靠性上存在一定的不足，不一定能夠查出每一個(gè)患者，但應(yīng)對(duì)大規(guī)模流行病時(shí)依然不失為是一個(gè)快速檢查的手段，具有重要的研究意義。1.2測(cè)溫技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展1.2.1測(cè)溫技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展國(guó)外現(xiàn)在紅外測(cè)溫系統(tǒng)相對(duì)較為發(fā)達(dá)，其中主要以美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家為主。軍工類紅外測(cè)溫系統(tǒng)研究較深的有美國(guó)Honeywell和休斯公司，商業(yè)類有日本橫河電機(jī)、日本三菱電器、瑞典AGA紅外系統(tǒng)工程公司和HGH紅外系統(tǒng)工程公司。美國(guó)休斯和和日本三菱電氣的產(chǎn)品主要體現(xiàn)的目標(biāo)有：?以量化溫度測(cè)試溫度測(cè)量?詳細(xì)信息加工和影像診斷?比較圖片?畫(huà)面的儲(chǔ)存和恢復(fù)、登記;截至2006年，中國(guó)有132萬(wàn)家制造公司，例如15,000家冶金公司，超過(guò)30萬(wàn)家食品制造公司，7萬(wàn)家電子設(shè)備制造公司和36,800家機(jī)械設(shè)備制造公司。是用于過(guò)程控制的紅外熱像儀可以顯著提高企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量。例如，大型制造公司中有10％配備了紅外熱像儀，而每個(gè)公司都配備了紅外熱像儀。市場(chǎng)總需求將達(dá)到13.2萬(wàn)個(gè)單位，按10萬(wàn)元（現(xiàn)價(jià)為15萬(wàn)元）的單價(jià)，可能達(dá)到132億元。1.2.2非接觸式測(cè)溫國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展溫度計(jì)有兩種主要的方法。其中一種是用于計(jì)算外界接觸溫度的方法，主要是電參數(shù)隨溫度變化。另一個(gè)穿過(guò)表面的溫度計(jì)則是溫度計(jì)，它的準(zhǔn)確度主要體現(xiàn)在熱輻射的反射下，這也限制了日常使用外界溫度計(jì)的能力。外線溫度檢測(cè)的另一個(gè)方法是"無(wú)觸溫度檢測(cè)"攝影師或紅外線感應(yīng)器通常被用作與隱形感應(yīng)器不同的測(cè)測(cè)元件。為了確定物體的表面溫度，因此可以對(duì)其進(jìn)行記錄和組合。獲得自己的紅外輻射能量的方法。因此，非接觸式紅外測(cè)溫將更有意義，未來(lái)的應(yīng)用前景將非常廣闊，這將為未來(lái)的生活和生產(chǎn)帶來(lái)更多的便利。因此，非接觸式紅外測(cè)溫儀的使用很重要。探索更重要，應(yīng)該投入更多的精力來(lái)實(shí)現(xiàn)人類生活的更大福祉和便利。1.2.3紅外測(cè)技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究趨勢(shì)1.紅外熱像儀現(xiàn)如今行業(yè)發(fā)展概況紅外熱像儀廣泛用于經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，例如電力，消防安全，工業(yè)和安全。近年來(lái)，熱像儀行業(yè)的發(fā)展表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：（1）紅外熱像的高速發(fā)展期

圖1-12003-2006年全球民用紅外熱像儀市場(chǎng)銷(xiāo)售額（2）中國(guó)紅外測(cè)溫儀的發(fā)展空間周一晚上，在建設(shè)中“2006年11月11日，中國(guó)技術(shù)工程標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)通過(guò)了“探測(cè)外部事件識(shí)別方法的紅外熱成像”項(xiàng)目。驅(qū)動(dòng)攝影機(jī)在建設(shè)規(guī)范。差不多有100,000個(gè)開(kāi)發(fā)商正在全國(guó)發(fā)展。如果每一家公司都裝了紅外攝像機(jī)，總市場(chǎng)需求將達(dá)到100,000單位。一般來(lái)說(shuō)要2萬(wàn)元的話，市面上的銷(xiāo)售額可能會(huì)達(dá)到204億元。

截至2006年，中國(guó)有132萬(wàn)家制造公司，例如15,000家冶金公司，超過(guò)30萬(wàn)家食品制造公司，7萬(wàn)家電子設(shè)備制造公司和36,800家機(jī)械設(shè)備制造公司。是用于過(guò)程控制的紅外熱像儀可以顯著提高企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量。例如，大型制造公司中有10％配備了紅外熱像儀，而每個(gè)公司都配備了紅外熱像儀。市場(chǎng)總需求將達(dá)到13.2萬(wàn)個(gè)單位，按10萬(wàn)元（現(xiàn)價(jià)為15萬(wàn)元）的單價(jià)，可能達(dá)到132億元。（3）中國(guó)紅外測(cè)溫儀的研究和開(kāi)發(fā)能力有了很大的提高紅外熱像儀的研究與開(kāi)發(fā)涉及光學(xué)，電子，計(jì)算機(jī)，物理，圖像處理，新材料和機(jī)械等許多領(lǐng)域，這是極其困難的。近年來(lái)，紅外攝像機(jī)制造商通過(guò)引進(jìn)人才，進(jìn)行技術(shù)研究和增加投資，在開(kāi)發(fā)紅外攝像機(jī)和新型紅外產(chǎn)品的核心組件（探測(cè)器等）方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。我國(guó)紅外熱像儀的研發(fā)能力有了很大提高。

2控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)概述由前文以及關(guān)內(nèi)外紅外測(cè)溫研究結(jié)果可得，該紅外測(cè)溫系統(tǒng)可分為硬件采集部分和軟件分析兩部分。其中硬件采集主要由紅外測(cè)溫傳感器采集外界溫度，在經(jīng)過(guò)軟件分析后傳輸?shù)揭壕э@示模塊進(jìn)行溫度的顯示。軟件部分是將硬件所采集到的信號(hào)進(jìn)行處理加工,可通過(guò)調(diào)節(jié)溫度測(cè)將范圍在溫度超過(guò)設(shè)定溫度閾值是會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，從而做到溫度監(jiān)控的作用。本系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)、lcd1602液晶、MLX90614ESF紅外非接觸溫度檢測(cè)、按鍵、蜂鳴器報(bào)警及電源組成。1、液晶實(shí)時(shí)顯示MLX90614ESF檢測(cè)的環(huán)境溫度值和被測(cè)物體溫度值，顯示中E環(huán)境溫度，O物體溫度。2、可以通過(guò)按鍵設(shè)置溫度的閾值，如果檢測(cè)到的物體溫度高于設(shè)置的閾值，則蜂鳴器報(bào)警，否則，蜂鳴器不報(bào)警。3、測(cè)量距離一般在傳感器上面1-2cm左右，不要緊貼著傳感器或者測(cè)量距離過(guò)遠(yuǎn)。2.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用的是模塊化設(shè)計(jì)，是將總模塊劃分為很多個(gè)不同功能的小模塊，其中包括紅外測(cè)溫模塊、蜂鳴測(cè)溫報(bào)警模塊、液晶顯示模塊以及鍵盤(pán)控制模塊?？刂葡到y(tǒng)的總思路如下圖：?jiǎn)纹瑱C(jī)單片機(jī)液晶顯示電源傳感器鍵盤(pán)蜂鳴報(bào)警圖2-1控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖紅外測(cè)溫系統(tǒng)工作原理：接通電源，本系統(tǒng)運(yùn)行后，紅外測(cè)溫傳感器探測(cè)所測(cè)物體溫度，可通過(guò)鍵盤(pán)模塊調(diào)節(jié)所檢測(cè)的最大溫度，傳感器將被測(cè)物體的溫度信息測(cè)出后傳輸帶到單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行信息處理，然后在傳輸?shù)揭壕э@示模塊，顯示出被測(cè)物體的溫度值，當(dāng)被測(cè)物體溫度高于設(shè)定的溫度閾值時(shí)單片機(jī)會(huì)傳輸信號(hào)給蜂鳴報(bào)警模塊，此時(shí)蜂鳴報(bào)警器開(kāi)始工作，提示被測(cè)物體溫度過(guò)高。2.3本章小結(jié)本章內(nèi)容主要對(duì)紅外測(cè)溫的系統(tǒng)進(jìn)行總體和分塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。運(yùn)用的設(shè)計(jì)思路時(shí)化整為零，將總模塊劃分為許多小模塊進(jìn)行分類工作，其中包含的部分有紅外測(cè)溫模塊，蜂鳴報(bào)警模塊，液晶顯示模塊和鍵盤(pán)控制模塊。其次還介紹了這幾大模塊各自的功能以及所產(chǎn)生的作用，紅外測(cè)溫模塊主要起到測(cè)量被測(cè)物體溫度的功能，蜂鳴報(bào)警模塊起到監(jiān)測(cè)和提醒的作用，液晶顯示模塊起到的時(shí)顯示被測(cè)物體溫度的做用，鍵盤(pán)控制模塊起到的是調(diào)節(jié)溫度閾值的作用，從而保證溫度的正常監(jiān)控和報(bào)警。

3控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1核心控制模塊本設(shè)計(jì)核心控制系統(tǒng)采用的是STC89C52芯片。主要原因是這種單片機(jī)是真的便宜，這讓出自貧困家庭的我也能接受，另外一個(gè)原因則是STC89C52芯片操作簡(jiǎn)單。P1P1.0VccP1.1P0.0P1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.7P0.6RST/VPDP0.7P3.0/RXDEA/VppP3.1/TXDALE/PROGP3.2/INT0PSENP3.3/INT1P2.7P3.4/T0P2.6P3.5/T1P2.5P3.6/WRP2.4P3.7/RDP2.3XTAL2P2.2XTAL1P2.1GNDP2.012345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221圖3-1單片機(jī)引腳圖STC89C52RC是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但是做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。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。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。單片機(jī)最小系統(tǒng)包括電源供電電路，晶振電路和按鍵復(fù)位電路，其中電源電路主要就是給整個(gè)系統(tǒng)供電的（圖3-2a），晶振電路（圖3-2b）就是提供頻率的，按鍵復(fù)位電路（圖3-3c）就是回復(fù)初始狀態(tài)。(a)(b)(c)圖3-2單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖3.2GY-906MLX90614ESF非接觸式紅外測(cè)溫模塊電路設(shè)計(jì)MLX90614是一款非接觸式溫度測(cè)量的紅外溫度計(jì)。TO-39封裝內(nèi)集成了對(duì)紅外靈敏的熱電堆探測(cè)器芯片和信號(hào)處理ASSP（專用集成電路）芯片。圖3-3傳感器實(shí)物圖用戶可以將輸出配置為PWM格式。作為標(biāo)準(zhǔn)，將PWM格式配置成10位來(lái)連續(xù)傳送測(cè)量溫度。測(cè)量溫度范圍為0-200℃，分辨率是0.5℃。本傳感器體積小，成本低，易集成。模塊接口（1）VCC接5V（2）GND接GND（3）SCL時(shí)鐘端，接單片機(jī)引腳（4）SDA數(shù)據(jù)端，接單片機(jī)引腳模塊接口原理圖如下圖所示。圖3-4傳感器接口電路原理圖3.3蜂鳴報(bào)警模塊有源和是電子和的綜合結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)使用的報(bào)警模塊為主動(dòng)5V模塊。該電路由9012晶體管控制。只要單片機(jī)的控制銷(xiāo)很低，夏季就會(huì)發(fā)出警報(bào)，否則就不會(huì)發(fā)出警報(bào)。它可以由單片機(jī)控制，單片機(jī)控制矩形波形和模態(tài)之和。這是一個(gè)具有保護(hù)作用的極限電流電阻。圖3-5蜂鳴報(bào)警器電路原理圖3.4LED液晶顯示模塊液晶顯示器有兩種類型:地面顯示和字符顯示。此字段應(yīng)以與LED顯示相同的方式顯示，前提是將相應(yīng)的信號(hào)發(fā)送到適當(dāng)?shù)娘@示引腳。字符顯示用于在需要時(shí)顯示基本字符。此設(shè)計(jì)應(yīng)以字符顯示。lcd1602應(yīng)使用作為系統(tǒng)輸出信息的指示器。與傳統(tǒng)的LED顯示器相比，LCD模塊具有體積小、能耗低、顯示內(nèi)容豐富等優(yōu)點(diǎn)，不需要外部控制開(kāi)關(guān)。液晶顯示模塊是目前單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中使用最廣泛的顯示模塊。LCD1602主要技術(shù)參數(shù)中有：顯示的容量：16×2個(gè)字符；芯片的工作電壓：5V±0.5V;工作電流為2.0mA（額定電壓為5.0V）；模塊的最佳工作時(shí)的電壓為5.0V；字符的尺寸：2.95×4.35（W×H）mm。LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳，其中第一、第二引腳分別為地線和火線；第三引腳為L(zhǎng)ED顯示調(diào)整；第四引腳為寄存器選擇；第五引腳為讀寫(xiě)信號(hào)線；第六引腳為使能端；第七～十四引腳為八位雙向數(shù)據(jù)線；第十五～十六引腳為空腳。圖3-6LED液晶顯示模塊電路原理圖3.5鍵盤(pán)控制模塊觸摸屏是按鍵產(chǎn)品分類的產(chǎn)品，相當(dāng)于電子開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)可以通過(guò)輕按按鈕打開(kāi)。當(dāng)按鈕被釋放時(shí)，開(kāi)關(guān)被關(guān)閉。實(shí)施原則是主要原則。連接和分離可以通過(guò)按下按鈕上的金屬碎片和施加沖擊來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)系統(tǒng)中，密鑰作為系統(tǒng)的輸入，在人機(jī)交互中起著決定性的作用。默認(rèn)情況下，密鑰的單片機(jī)控制銷(xiāo)很高。按下按鈕后，相應(yīng)的單片機(jī)鉛筆將被放下。然后手動(dòng)輸入系統(tǒng)。注意按鈕的數(shù)量是可變的。電路圖如下圖所示。圖3-7鍵盤(pán)控制模塊電路原理圖3.65V電源電路模塊系統(tǒng)采用5V直流電源作為總電源，為整個(gè)系統(tǒng)供電，電路簡(jiǎn)單穩(wěn)定。直流電源插座可直接連接到USB電源電纜上，一端可連接到直流電源插座上，另一端可連接到USB電腦、充電寶等5V電源上。電阻作為系統(tǒng)位置指示器，是1K的電阻，作為功率限制器，保護(hù)LED燈不被過(guò)度燃燒。SW是一個(gè)自動(dòng)鎖定開(kāi)關(guān)。按下開(kāi)關(guān)后，紅燈亮起，系統(tǒng)電源為5v直流電壓輸出。當(dāng)開(kāi)關(guān)重新啟動(dòng)時(shí)，紅燈熄滅，系統(tǒng)電源沒(méi)有5V輸出電源。圖3-85V電源電路原理圖3.2本章小結(jié)本章內(nèi)容主要介紹了紅外測(cè)溫系統(tǒng)的一些硬件設(shè)備參數(shù)和各個(gè)模塊的電路原理圖，表3-1是對(duì)該章內(nèi)容各數(shù)據(jù)的一個(gè)整理：表3-1系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)參數(shù)名稱指標(biāo)工作波段（um）5~14測(cè)溫范圍(℃)0~200絕對(duì)精度(℃)5供電電壓(V)5環(huán)境溫度(℃)5~35靈敏度(V/W)65反應(yīng)時(shí)間(S)1分辨率(℃)0.1顯示尺寸(W×Hmm)2.95×4.35重量(g)120

4控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總體思路一個(gè)完整的控制系統(tǒng)必須由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。為了充分發(fā)揮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能，需要一個(gè)支持硬件平臺(tái)的軟件程序，即在微控制器中編程的程序。整體控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路如下圖4-1。主主程序溫度讀取子程序液晶顯示子程序鍵盤(pán)掃描子程序蜂鳴報(bào)警子程序圖4-1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思維導(dǎo)圖以此循環(huán)所有模塊的程序和子程序，完成控制系統(tǒng)的軟件部分操作，該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思維導(dǎo)圖見(jiàn)圖4-1。4.2主程序設(shè)計(jì)由于整個(gè)程序比較復(fù)雜，且計(jì)算量較大，用到了較多的浮點(diǎn)數(shù)計(jì)算，所以程序的編寫(xiě)采用了C語(yǔ)言。對(duì)于51系列中的大多數(shù)單片機(jī)，與使用匯編語(yǔ)言相比，使用高級(jí)語(yǔ)言(如c語(yǔ)言)具有以下優(yōu)點(diǎn):不需要知道處理器命令集或存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。記錄和尋址由編譯器管理器執(zhí)行。編程不需要考慮存儲(chǔ)地址、數(shù)據(jù)類型和其他細(xì)節(jié)。為特定操作選擇變量的組合提高了程序的可讀性?？梢允褂酶咏祟愃季S的關(guān)鍵字和操作功能。它們類似于匯編語(yǔ)言的使用。另一方面，開(kāi)發(fā)和調(diào)試程序的時(shí)間大大縮短。C語(yǔ)言庫(kù)文件提供了許多標(biāo)準(zhǔn)例程。模塊化編程技術(shù)可以用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，這樣編程的程序就可以添加到新程序中。C語(yǔ)言非常便攜和流行。C語(yǔ)言編譯器適用于幾乎所有的目標(biāo)系統(tǒng)。完成的項(xiàng)目可能很簡(jiǎn)單，C語(yǔ)言相對(duì)于匯編語(yǔ)言是功能性和結(jié)構(gòu)化的。它在性能、可讀性、可移植性和可維護(hù)性方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，并且易于學(xué)習(xí)和使用。圖4-2主程序設(shè)計(jì)流程圖在主程序中，通過(guò)定時(shí)器中斷定時(shí)每20ms對(duì)傳感器進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集，采集完成的數(shù)據(jù)將在液晶顯示屏上進(jìn)行顯示。同時(shí)，會(huì)將所采溫度數(shù)據(jù)與設(shè)置的溫度值進(jìn)行對(duì)比以確認(rèn)紅外測(cè)溫是否達(dá)到設(shè)定值，達(dá)到設(shè)定值時(shí)會(huì)有蜂鳴報(bào)警。通過(guò)鍵盤(pán)按鈕可以對(duì)設(shè)置值進(jìn)行修改。主程序設(shè)計(jì)如圖4-2所示，單片機(jī)上電后，對(duì)定時(shí)器中斷和液晶顯示初始化設(shè)置。設(shè)置完成后，對(duì)定時(shí)器中斷函數(shù)返回的定時(shí)20ms標(biāo)志進(jìn)行判斷，只有改標(biāo)志為1時(shí)，才會(huì)采集傳感器溫度值并顯示，判斷是否達(dá)到設(shè)定值；同時(shí)主程序會(huì)對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，判斷是否需要修改設(shè)置值。4.3紅外測(cè)溫模塊程序設(shè)計(jì)紅外測(cè)溫模塊采用IIC通訊協(xié)議，由于單片機(jī)沒(méi)有相應(yīng)的接口無(wú)法直接與改模塊進(jìn)行通訊。故在紅外測(cè)溫模塊的程序中，需要對(duì)改協(xié)議中的起始信號(hào)和終止信號(hào)進(jìn)行一定的模擬后，才可以使單片機(jī)讀取傳感器采集的數(shù)據(jù)圖4-3紅外測(cè)溫模塊程序設(shè)計(jì)流程圖紅外測(cè)溫模塊所采集的溫度包括環(huán)境溫度和物體溫度兩部分，其中環(huán)境溫度是指?jìng)鞲衅鳟?dāng)前所處環(huán)境的溫度，物體溫度是指所測(cè)物體（目標(biāo)物體）的溫度。單片機(jī)上電后，傳感器按照程序采集環(huán)境溫度和物體溫度，溫度包括整數(shù)和小數(shù)兩部分，采集的溫度會(huì)通過(guò)主程序進(jìn)行處理顯示。4.4蜂鳴報(bào)警器模塊程序設(shè)計(jì)蜂鳴為有源蜂鳴，通電后自動(dòng)按照內(nèi)置電路進(jìn)行震蕩蜂鳴。蜂鳴報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì)在圖4-2中主要根據(jù)物體溫度和設(shè)置值的對(duì)比決定是否啟動(dòng)，當(dāng)物體溫度大于設(shè)置值時(shí)，啟動(dòng)蜂鳴報(bào)警；當(dāng)物體溫度小于或等于設(shè)置值時(shí)，停止蜂鳴報(bào)警。4.5液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)液晶顯示主要為主程序?qū)鞲衅鞑杉瘮?shù)據(jù)完成后的數(shù)值進(jìn)行顯示，程序設(shè)計(jì)如圖4-4流程圖所示。在單片機(jī)啟動(dòng)后，先對(duì)液晶顯示進(jìn)行初始化，設(shè)置其顯示模式。初始化完成后檢測(cè)當(dāng)前液晶是否處于忙信號(hào)狀態(tài)，只有為非忙信號(hào)狀態(tài)時(shí)，才能對(duì)液晶顯示模塊進(jìn)行指令和數(shù)據(jù)設(shè)置。通過(guò)寫(xiě)指令可以對(duì)液晶顯示的模式進(jìn)行更改，通過(guò)寫(xiě)數(shù)據(jù)可以對(duì)液晶顯示的顯示內(nèi)容進(jìn)行更改。圖4-4液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)流程圖4.6鍵盤(pán)控制模塊程序設(shè)計(jì)鍵盤(pán)模塊主要有兩個(gè)按鍵組成，在圖4-2中，用于對(duì)設(shè)置值的修改，由單片機(jī)主程序進(jìn)行鍵盤(pán)掃描按鍵狀態(tài)。當(dāng)主程序掃描到按鍵按動(dòng)時(shí)，會(huì)通過(guò)主程序?qū)υO(shè)置值進(jìn)行加減以修改數(shù)值。4.7本章小結(jié)本章結(jié)合控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)對(duì)每一個(gè)硬件模塊進(jìn)行了程序上設(shè)計(jì)，針對(duì)所選模塊按照硬件參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明并按照其嚴(yán)格進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。通過(guò)在Proteus上進(jìn)行硬件和程序的仿真檢驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的合理性，調(diào)試修改完善程序。經(jīng)仿真，改程序設(shè)計(jì)合理，可以達(dá)到控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。5控制系統(tǒng)調(diào)試前面幾章主要介紹了紅外測(cè)溫系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r以及發(fā)展前景，同時(shí)還介紹了我自己研究的紅外測(cè)溫系統(tǒng)的硬件模塊以及各模塊軟件程序，俗話說(shuō)：是騾子是馬先拉出來(lái)遛一遛，下面我就將所研究紅外測(cè)溫系統(tǒng)的一些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)物演示。表5-1實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表序號(hào)測(cè)量距離（cm）環(huán)境溫度（℃）實(shí)際溫度（℃）紅外溫度（℃）121736.235.8221937.236.932.51736.335.742.51936.936.5531736.935.2631937.536.3從表5-1中的數(shù)據(jù)可知，本設(shè)計(jì)所測(cè)溫度的準(zhǔn)確性與測(cè)量距離環(huán)境溫度都有一定的關(guān)系，當(dāng)環(huán)境溫度不變時(shí)測(cè)量距離越大，所測(cè)溫度誤差越大，當(dāng)環(huán)境溫度不變時(shí)測(cè)量距離小，所測(cè)溫度誤差越小。除了測(cè)量距離對(duì)所測(cè)物溫度體有替啶影響外，環(huán)境溫度對(duì)被測(cè)物體的實(shí)際溫度也有一定的影響。當(dāng)測(cè)量距離不變時(shí)，環(huán)境溫度越高，被測(cè)物體的紅外測(cè)量溫度偏高，環(huán)境溫度越低，被測(cè)物體的紅外測(cè)量溫度偏低。（b）圖5-1實(shí)物調(diào)試圖在環(huán)境為26.5℃下。對(duì)人體手指進(jìn)行測(cè)溫，手指距紅外測(cè)溫傳感器約2cm，測(cè)量結(jié)果如圖5-1（b）所示為36.6℃。

結(jié)論與展望1本文工作總結(jié)本文設(shè)計(jì)的是一款利用紅外測(cè)溫的溫度計(jì)，可以非接觸的測(cè)量人的體溫?？偨Y(jié)本文，全文主要完成了以下內(nèi)容：1.通過(guò)閱讀和閱讀大量文獻(xiàn)并學(xué)習(xí)有關(guān)紅外測(cè)溫的基本理論，掌握設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，了解國(guó)內(nèi)外紅外測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)2.結(jié)合相關(guān)理論和實(shí)際需求，完成了高精度紅外測(cè)溫系統(tǒng)的總體方案，并提出了具體的實(shí)現(xiàn)方案。3.根據(jù)系統(tǒng)各個(gè)模塊的要求，系統(tǒng)需要微控制器，紅外傳感器，放大器AD轉(zhuǎn)換器，激光測(cè)距模塊，環(huán)境溫度測(cè)量模塊，環(huán)境濕度測(cè)量模塊，顯示模塊和無(wú)線通信模塊。隨身攜帶組件的選擇。2后續(xù)工作展望本文開(kāi)發(fā)的紅外測(cè)溫系統(tǒng)通過(guò)正確設(shè)計(jì)誤差分析電路和算法校正，有效提高了測(cè)溫精度。但是，由于研究深度和知識(shí)水平等多種因素的限制，系統(tǒng)上仍然存在許多不足和不足之處需要改進(jìn)，主要體現(xiàn)在這些因素上。（1）本文使用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型需要大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。由于時(shí)間和實(shí)驗(yàn)條件的原因，獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)有限，訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確性不是很好。將來(lái)我們可以做更多的事情。通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。同時(shí)，所有實(shí)驗(yàn)都是在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行的，與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景相距甚遠(yuǎn)，因此有必要深入研究特定場(chǎng)景的使用以進(jìn)行進(jìn)一步研究。（2）當(dāng)前正在編寫(xiě)的C語(yǔ)言程序可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)模塊的正常運(yùn)行，但是總體代碼效率不高，需要進(jìn)一步優(yōu)化。（3）本文使用的算法是有限的，引入其他類型的算法可能會(huì)產(chǎn)生更好的結(jié)果。

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