《無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的設(shè)計(jì)》8800字（論文）

無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u18224第一章前言 253591.1無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的研究目的與意義 2182741.2無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2114321.3研究?jī)?nèi)容與目標(biāo) 2225041.4無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的設(shè)計(jì)思路 346421.5本章小結(jié) 32036第二章無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的結(jié)構(gòu)分析 3285962.1無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的外觀結(jié)構(gòu) 3309122.2無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的硬件結(jié)構(gòu) 422752.3紅外溫度傳感器模塊分析 5210112.4本章小結(jié) 522378第三章體溫槍的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6316433.1體溫槍的材料選擇 6116723.2LED顯示屏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6190393.3體溫接收區(qū)域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8288023.4機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 927223.4體溫計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析 10206973.5本章小結(jié) 1320963第四章關(guān)鍵零件的校核計(jì)算 14244224.1螺釘?shù)倪x型 1486774.2螺釘?shù)膹?qiáng)度計(jì)算 146394.3本章小結(jié) 1527871參考文獻(xiàn) 16中文摘要無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)專(zhuān)為測(cè)量人體表面溫度而設(shè)計(jì)，使用起來(lái)簡(jiǎn)單方便?？删_測(cè)溫，無(wú)激光光斑，不傷眼，不需要接觸人體，可規(guī)避交叉感染風(fēng)險(xiǎn)。安全測(cè)溫，精準(zhǔn)便捷。適用于很多公共場(chǎng)所，例如：高鐵站、機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院等，它也可以在診所提供給醫(yī)務(wù)人員使用，也可以適用于家庭。本文對(duì)無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：系統(tǒng)的闡述了無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的外觀結(jié)構(gòu)、硬件結(jié)構(gòu)與模塊分析，內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析，單片機(jī)、紅外傳感器、WiFi模塊的型號(hào)選擇，零件的選型與優(yōu)缺點(diǎn)比較，機(jī)械部件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)關(guān)鍵部位零件的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。本設(shè)計(jì)及優(yōu)化基于市面現(xiàn)有產(chǎn)品，提高體溫槍的便攜適用度，延長(zhǎng)使用壽命，提高靈敏度和準(zhǔn)確，而且具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞：紅外溫度傳感器；單片機(jī)；強(qiáng)度校核；前言無(wú)線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)在我們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)中都隨處可見(jiàn)，與傳統(tǒng)的水銀溫度測(cè)量相比，紅外溫度測(cè)量更加靈敏、不用直接接觸皮膚、不易碎可延長(zhǎng)使用壽命、經(jīng)濟(jì)高效等特點(diǎn)。紅外線(xiàn)測(cè)溫儀分為很多種樣式系別，每個(gè)系別的型號(hào)和功能都不相同，可以根據(jù)自身的需求來(lái)選擇合適的無(wú)線(xiàn)測(cè)溫設(shè)備。1.1無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的研究目的與意義體溫是人體健康的重要參考指標(biāo)，傳統(tǒng)的水銀體溫計(jì)測(cè)量體溫耗時(shí)長(zhǎng)、不精確、易碎、安全隱患大，我們對(duì)于體溫測(cè)量的需求不斷增大，要求也越來(lái)越高，近年來(lái)，新冠疫情的全球爆發(fā)使得人們更加重視快速測(cè)溫、精準(zhǔn)測(cè)溫的研究，傳統(tǒng)測(cè)溫技術(shù)已逐步被替代。其實(shí)，在近數(shù)十年以來(lái)，無(wú)線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)已經(jīng)引起研究者們的重視，自“非典”以來(lái)，無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)就悄無(wú)聲息的出現(xiàn)在人們的視野中，無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)以其測(cè)量迅速、數(shù)據(jù)精確、使用率高等優(yōu)點(diǎn)快速占領(lǐng)市場(chǎng)。目前，體溫檢測(cè)儀器大多采用的都是紅外測(cè)溫技術(shù)，國(guó)內(nèi)外的研究也不斷深入，讓紅外測(cè)溫技術(shù)上實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，功能逐漸增強(qiáng)，性能得到不斷完善，種類(lèi)相繼增加，其適用范圍也不停的擴(kuò)大。早在2003年全民抗擊“非典”的戰(zhàn)爭(zhēng)中，無(wú)線(xiàn)紅外技術(shù)在非接觸式溫度測(cè)量中的應(yīng)用在我國(guó)就得到了深入的發(fā)展研究，因此翻開(kāi)了國(guó)內(nèi)“非接觸式測(cè)溫”的新篇章。迄今為止，在2020年“新冠”疫情的席卷時(shí)，我國(guó)的無(wú)線(xiàn)測(cè)溫產(chǎn)品迅速遍及全國(guó)，我國(guó)的無(wú)線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)與全國(guó)人民一起，經(jīng)受住了考驗(yàn)，向世界證明了實(shí)力。如今，無(wú)線(xiàn)測(cè)溫產(chǎn)品已在許多國(guó)家達(dá)到國(guó)際水平，并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。1.2無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀自身溫度大于零攝氏度的物體都會(huì)發(fā)射紅外輻射在其周?chē)h(huán)境中，而自身溫度的高低會(huì)影響到紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)與幅度的高低，無(wú)線(xiàn)紅外測(cè)溫計(jì)通過(guò)檢測(cè)物體周?chē)h(huán)境的紅外線(xiàn)波與幅度，就可精確計(jì)算出所測(cè)物體的溫度，紅外測(cè)溫的設(shè)計(jì)原理就來(lái)自于此。目前，我國(guó)王俊英等人使用了一種基于邊緣特征的圖像捕獲方法，使相同場(chǎng)景下可見(jiàn)圖像和紅外熱圖像一起轉(zhuǎn)換為分辨率一致的圖像，同時(shí)，利用搜索輪廓與遮罩，利用邊緣檢測(cè)、角點(diǎn)的檢測(cè)和函數(shù)進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)的查找，兩個(gè)圖像處理后完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)匹配，不匹配的進(jìn)行刪除處理。對(duì)匹配結(jié)果進(jìn)行透視變換，可以實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)圖像和紅外熱圖像的自行匹配，以此達(dá)到自動(dòng)檢測(cè)人群體溫篩查的目的。1.3研究?jī)?nèi)容與目標(biāo)本文主要研究?jī)?nèi)容為完成便攜槍式無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的機(jī)械設(shè)計(jì)部分，主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：進(jìn)行文獻(xiàn)查詢(xún)，完成無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的機(jī)械設(shè)計(jì)方案；熟練使用AutoCAD、SW、UG、等軟件繪制零件圖、仿真圖；對(duì)于無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)演算、強(qiáng)度校核；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、英文翻譯、畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告、畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告的編寫(xiě)；1.4無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的設(shè)計(jì)思路為提高溫度檢測(cè)的準(zhǔn)確性、靈敏度與安全系數(shù)，設(shè)計(jì)一款無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)，首先，要對(duì)無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對(duì)比SW、UG兩款軟件，SW傾向于機(jī)械設(shè)計(jì)的模型圖繪制，UG更傾向于曲面、模具的模型圖繪制，本設(shè)計(jì)使用UG軟件進(jìn)行無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的三維模型圖繪制。無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的外觀主要使用PC/ABS合金作為機(jī)身材料，機(jī)身模塊之間采用卡扣設(shè)計(jì)，其中兩瓣機(jī)身下端設(shè)計(jì)一顆螺釘來(lái)增加結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固度，還需要對(duì)螺釘?shù)膹?qiáng)度進(jìn)行校核。除機(jī)身結(jié)構(gòu)外，還需要設(shè)計(jì)紅外傳感器模塊，取合適大小的圓孔用來(lái)紅外探測(cè)，探測(cè)頭部分便于貼合人體結(jié)構(gòu)。LED顯示屏區(qū)域需要考慮美觀與實(shí)用性來(lái)設(shè)計(jì)大小。其次還要對(duì)無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，要對(duì)紅外線(xiàn)傳感器進(jìn)行選型，單片機(jī)也要進(jìn)行選擇，WiFi模塊需要加進(jìn)電路中，最后進(jìn)行總體內(nèi)部工作電路設(shè)計(jì)。1.5本章小結(jié)本章對(duì)本課題的研究目的與意義進(jìn)行了介紹，同時(shí)對(duì)目前國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究進(jìn)行了簡(jiǎn)述，最后通過(guò)介紹本課題的研究?jī)?nèi)容與目標(biāo)給全文做了一個(gè)綜合性概述。第二章無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的結(jié)構(gòu)分析2.1無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的外觀結(jié)構(gòu)一個(gè)完整的無(wú)線(xiàn)溫度計(jì)主要由外殼、內(nèi)部電路板和電池組成。殼體采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，輕便耐用。從圖一體溫槍的結(jié)構(gòu)圖，看到電路器原件有：紅外溫度傳感器、電池、按鍵、數(shù)字顯示部分（LED顯示屏）組成。下圖為紅外溫度體溫計(jì)三維圖。圖2-1無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的三維圖2.2無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由以下幾個(gè)部分組成。1)溫度傳感器：用于測(cè)量人體皮膚表面溫度，溫度傳感器利用物質(zhì)本身的各種物理特性在各種溫度環(huán)境下的變化，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為輸出信號(hào)。

2)MCU微處理器：紅外溫度傳感器接收并處理數(shù)據(jù)后，將信號(hào)傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換電路，相當(dāng)于虛構(gòu)的溫度傳感器，可以將接收到的信號(hào)再轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出。然后將其發(fā)送到MCU處理器。如果使用的是數(shù)字型溫度傳感器，它們可以直接發(fā)送到MCU進(jìn)行處理。3)按鍵模塊：模式切換、人體皮膚測(cè)溫、按鍵定制，還可作為電源鍵、系統(tǒng)復(fù)位鍵等。

4)LCD顯示：由單片機(jī)控制，用于顯示溫度數(shù)據(jù)。

5)蜂鳴器：指報(bào)警模塊，典型溫度范圍為35~37.3。通過(guò)MCU，如果超過(guò)上限和下限，溫度過(guò)低或過(guò)高時(shí)蜂鳴器都會(huì)發(fā)出聲音。

6)晶振電路：振動(dòng)的來(lái)源是單片機(jī)微處理器使用的時(shí)鐘。

7)電池：電池是整個(gè)系統(tǒng)的主要能源。由于測(cè)溫槍的機(jī)動(dòng)性，設(shè)計(jì)和使用電池供電產(chǎn)品和電池供電產(chǎn)品更為謹(jǐn)慎。更重要的是，它具有低功耗。當(dāng)系統(tǒng)宕機(jī)時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)處于休眠狀態(tài)來(lái)減少能源消耗，進(jìn)一步延長(zhǎng)電池的使用壽命。體溫槍硬件結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：圖2-2無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)硬件結(jié)構(gòu)框圖2.3紅外溫度傳感器模塊分析無(wú)線(xiàn)溫度計(jì)是一個(gè)簡(jiǎn)單的單芯片處理系統(tǒng)，它主要是一個(gè)紅外溫度傳感器模塊，它也決定了溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性。此設(shè)計(jì)的傳感器體積小、價(jià)格便宜、易于集成，并使用具有0.5攝氏度高精度的MLX90614數(shù)字傳感器。其體積小，不會(huì)占用太多的空間，使產(chǎn)品總體體積縮小，更方便攜帶。已知電壓越低，耗能越低。其工作電壓為3V，斷電模式下的電流僅為1.1微安。這說(shuō)明無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)處在睡眠模式或斷電情況下，電池也只會(huì)消耗很微弱的電量，這種模式下的耗電指標(biāo)對(duì)于設(shè)計(jì)電池供電的產(chǎn)品尤為重要。2.4本章小結(jié)本章先是簡(jiǎn)要敘述了無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的外部結(jié)構(gòu)以及硬件的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，然后對(duì)相對(duì)最為重要的紅外測(cè)溫傳感器模塊的選擇和理由進(jìn)行了系統(tǒng)闡述。通過(guò)前面三小節(jié)的理論分析可以看出，紅外測(cè)溫儀在實(shí)際測(cè)量中情況十分復(fù)雜，不僅與本身結(jié)構(gòu)有直接聯(lián)系，還與外界環(huán)境以及傳感器類(lèi)型有著很大的關(guān)聯(lián)。因此，我們?cè)趯?duì)無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，既要針對(duì)性的對(duì)體溫槍外形模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，又要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)際分析；既要進(jìn)行理論設(shè)計(jì)計(jì)算，又要引入虛擬仿真進(jìn)行強(qiáng)度校核。如此，才能設(shè)計(jì)出貼合實(shí)際使用要求的無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)。

第三章體溫槍的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸與測(cè)溫系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)等其它零部件有著很大聯(lián)系，由于相關(guān)文獻(xiàn)資料不足以及個(gè)人知識(shí)儲(chǔ)備限制等因素，本文針對(duì)市面上已有的無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，根據(jù)已知主要參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3.1體溫槍的材料選擇為保證體溫槍的輕巧和安全性，采用塑膠材料，其中使用PC/ABS合金制作機(jī)身，透紅外PMMA作為鏡片。PC/ABS合金取兩者材料的突出特性。它在提高了ABS的耐熱度和拉伸強(qiáng)度的同時(shí)，還降低了熔融PC的粘度，提高了可加工性。在這些操作條件下，塑料會(huì)破裂，殘余應(yīng)力降低，但應(yīng)力開(kāi)裂得到改善。常溫條件下的抗沖擊性比PC高3-4倍左右。它具有出色的耐沸騰性。100℃處理240小時(shí)后，抗??拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度變化很小，幾乎沒(méi)有變化，抗拉強(qiáng)度是同等條件下處理PC的3倍以上。耐老化性能也很優(yōu)越，即使在120°C下加工140小時(shí)后，其抗沖擊性仍是PC的兩倍以上。即使在戶(hù)外暴露兩年后仍具有良好的耐候性，拉伸和彎曲強(qiáng)度幾乎沒(méi)有變化，抗沖擊性是PC的四倍以上。但熔體粘度降低了近三分之一，使材料成型的溫度條件降低，成型環(huán)境變得不再?lài)?yán)苛，材料成型不再困難，剩余的應(yīng)力降低，塑料成品光澤更好。此外，隨著成型壓力的增加，使得材料的粘度降低，提高了成型性。PMMA的材料特性：普通玻璃的密度高于PMMA的密度。其密度為1170公斤/立方米左右，約為玻璃的二分之一（2400-2800公斤/立方米）。PMMA比較堅(jiān)固，其抗拉伸強(qiáng)度比普通的有機(jī)玻璃高10倍多。此外，經(jīng)過(guò)受熱拉伸環(huán)境塑造過(guò)的有機(jī)玻璃，它分子間的排列是有序的，這一點(diǎn)就大大提高了材料的強(qiáng)度。此外，PMMA的透光率極高，PMMA是當(dāng)下性能最高的透明高分子材料，照光透過(guò)率高達(dá)九成以上，高于玻璃。對(duì)于紅外線(xiàn)：PMMA會(huì)發(fā)出波長(zhǎng)很低的紅外光，它可以阻擋低于兩萬(wàn)五千納米的長(zhǎng)紅外波長(zhǎng)。特殊顏色的PMMA材料可以透射特定波長(zhǎng)的紅外光來(lái)達(dá)到阻擋日照光的作用。還具有耐化學(xué)性，對(duì)酸、堿、鹽不容易被腐蝕，缺點(diǎn)是不容易保存，有機(jī)溶劑可將其融化，溶于氯仿和甲苯等多種氯化烴和芳香烴。PMMA會(huì)被濃無(wú)機(jī)酸腐蝕，同樣也會(huì)被熱的氫氧化鈉和氫氧化鉀腐蝕，PMMA易于加工，可以粘合、鋸、刨、鉆孔、雕刻、研磨、絲網(wǎng)印刷、噴砂?？蓮澢尚蜑楦鞣N亞克力制品3.2LED顯示屏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)所要設(shè)計(jì)的體溫槍的輕巧與便攜性能，選擇LED顯示屏尺寸為27mm32mm,考慮到體溫計(jì)的美觀與實(shí)用性，選取24mm27mm。LED體的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖3-1所示。圖3-1LED顯示屏結(jié)構(gòu)示意圖其三維模型見(jiàn)圖3-2。圖3-2LED顯示屏三維模型圖以上介紹的僅僅為L(zhǎng)ED顯示屏區(qū)域的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為防止顯示屏在使用中出現(xiàn)磕碰而碎裂的情況，在顯示屏外部裝上防護(hù)屏，為不影響使用，采用液晶屏。顯示屏放置區(qū)域與防護(hù)屏都使用卡扣設(shè)計(jì)可以解決上殼和下殼分離的問(wèn)題，卡扣用于固定產(chǎn)品之間的連接。屏幕是個(gè)小產(chǎn)品，沒(méi)辦法擰上去。默認(rèn)情況下，它們都是循環(huán)的。產(chǎn)品四個(gè)角配有螺紋桿，但中間無(wú)鎖緊力，可能有縫隙出現(xiàn)。但是為了避免這種情況，進(jìn)行了扣除。3.3體溫接收區(qū)域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)紅外傳感器采用的是MLX90614數(shù)字式傳感器，因其體積小，考慮與節(jié)約成本，設(shè)置紅外傳感探頭為直徑為6.5ｍｍ大小的圓孔，溫度傳感器接受區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。圖3-3紅外接收區(qū)域的結(jié)構(gòu)示意圖溫度接收區(qū)域三維模型見(jiàn)下圖。圖3-4溫度接收區(qū)三維模型圖3.4機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要使用PC/ABS合金材料制作機(jī)身，整體使用流水線(xiàn)型設(shè)置，機(jī)身整體圓潤(rùn)，其次，需要在內(nèi)置蜂鳴器區(qū)域打孔，使得報(bào)警系統(tǒng)時(shí)蜂鳴器聲音可傳出。在手柄處添加突起設(shè)計(jì)，可以增加與手之間的摩擦力，防止使用時(shí)滑落。在機(jī)身的上方設(shè)置三個(gè)按鈕，分別為儀器開(kāi)關(guān)，溫度的上調(diào)與下調(diào)，另在旁邊開(kāi)孔，用于觀察機(jī)身內(nèi)部，下圖為體溫計(jì)機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖。圖3-5體溫計(jì)機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖下圖為體溫槍機(jī)身三維模型圖。圖3-6體溫槍機(jī)身三維模型圖3.4體溫計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析3.4.1紅外體溫槍的結(jié)構(gòu)紅外體溫傳感器對(duì)人體溫度進(jìn)行非接觸式測(cè)量，測(cè)量體溫可以通過(guò)檢測(cè)耳朵和額頭的輻射溫度來(lái)獲取。傳統(tǒng)的溫度計(jì)不僅測(cè)量時(shí)間太長(zhǎng)，還會(huì)與患者進(jìn)行皮膚接觸。大量廣泛的使用存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，并不適用于公共場(chǎng)所中對(duì)人群的迅速檢測(cè)。體溫槍作為一種無(wú)線(xiàn)便攜式的體溫測(cè)量設(shè)備，已經(jīng)成為預(yù)防和控制傳染病的重要材料。不像水銀溫度計(jì)和電子溫度計(jì)，它們每天都在家里使用，體溫計(jì)可以根據(jù)人體發(fā)出的紅外能量測(cè)量體溫，也稱(chēng)為紅外感應(yīng)便攜式體溫計(jì)。拆開(kāi)紅外測(cè)溫儀，了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。拆解后觀察研究表明，基本技術(shù)由主控板和紅外傳感器兩部分組成。下圖顯示了紅外體溫槍的結(jié)構(gòu)。圖3-4-1紅外體溫結(jié)構(gòu)圖3.4.2單片機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)采用高性能AT89S51型單片機(jī)，CMOSD8位單片機(jī)，高效率具有可編程閃存4K字節(jié)ISP（可編程）閃存僅用于存儲(chǔ)器編程?？蓜h除1000次并保存。ATMEL高密度技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)S-51指令系統(tǒng)ATMEL是80C51獨(dú)有的，結(jié)合芯片的8位CPU和智能AT89S511微機(jī)，提供嵌入式應(yīng)用管理系統(tǒng)解決方案。有兩個(gè)主要的引腳，其中VCC用于輸入，與電源相連接。GND可以接地線(xiàn)。XTAL1連接到輸入引腳，XTAL2可以連接到輸出引腳。大多數(shù)PSEN從外部存儲(chǔ)器讀取flash頻率，而EA/VPP主要從內(nèi)部存儲(chǔ)器讀取flash頻率。從低級(jí)連接上的外部存儲(chǔ)器讀取命令，在高連接時(shí)從內(nèi)部存儲(chǔ)器讀取指令。另外，AT89S51設(shè)計(jì)為0Hz振蕩頻率，睡眠模式可通過(guò)軟件調(diào)整。在睡眠模式下，處理器將關(guān)閉，但RAM定時(shí)器、串口和外部中斷系統(tǒng)仍然有效，允許中斷或硬件復(fù)位。就功能而言，單片機(jī)相當(dāng)于微處理器，但微型計(jì)算機(jī)的價(jià)位要遠(yuǎn)大于單片機(jī)的價(jià)格。單片機(jī)的價(jià)格僅僅只需要數(shù)十元。此外，隨著技術(shù)的進(jìn)步和各個(gè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)要求，世界領(lǐng)先的制造商不斷引進(jìn)新技術(shù)以提高效率并下調(diào)價(jià)格。體積小，可靠性高。除了單片機(jī)通常需要的ROM、RAM、除了計(jì)時(shí)器和中斷系統(tǒng)外，微電路還集成了盡可能多的外圍功能，以減少微電路之間的通信。此外，它還具有電壓低、耗能低的特點(diǎn)。通常，單片機(jī)工作在5V，但有些單片機(jī)工作在1.8V和3V之間的電壓，將功耗降低到UA級(jí)別。微處理器的低電壓和低耗能對(duì)于智能和便攜式消費(fèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)非常重要。3.4.3紅外傳感器的選擇本設(shè)計(jì)采用的紅外傳感器的型號(hào)為MLX90614

，非接觸式紅外溫度傳感器芯片。紅外熱電堆傳感器和定制信號(hào)調(diào)諧IC集成在單個(gè)TO-39封裝中。MLX90614在信號(hào)調(diào)理IC上使用先進(jìn)的低噪聲放大器、17位ADC和強(qiáng)大的DSP組件，以提供準(zhǔn)確的溫度測(cè)量。Melexis生產(chǎn)的MLX906l4系列測(cè)溫模塊是一款實(shí)用性很強(qiáng)的紅外測(cè)溫設(shè)備。所有模塊都經(jīng)過(guò)工廠校準(zhǔn)，可以直接發(fā)送兼容的線(xiàn)性或準(zhǔn)線(xiàn)性信號(hào)，無(wú)需復(fù)雜的校準(zhǔn)過(guò)程。無(wú)線(xiàn)紅外測(cè)溫計(jì)通過(guò)檢測(cè)物體周?chē)h(huán)境的紅外線(xiàn)波與幅度，就可精確計(jì)算出所測(cè)物體的溫度。因此，物體的溫度可以使用這一原理來(lái)測(cè)量，紅外測(cè)溫儀內(nèi)含光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器、信號(hào)處理和輸出這幾個(gè)部分。光學(xué)系統(tǒng)將目標(biāo)的紅外能量聚焦到視線(xiàn)中，溫度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)及其位置由視野決定。光電探測(cè)器檢測(cè)紅外能量并將光信號(hào)處理成電信號(hào)。電信號(hào)由放大器和信號(hào)處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。根據(jù)測(cè)量目標(biāo)算法和單位輻射值進(jìn)行修正，轉(zhuǎn)換為測(cè)量目標(biāo)溫度值。PWM的全稱(chēng)是脈寬調(diào)制，其目的是通過(guò)調(diào)整脈寬和脈寬來(lái)變頻和變頻。要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)就要更改占空比。PWM控制電路廣泛用于穩(wěn)壓電路控制、直流電機(jī)控制，以及電機(jī)變頻、交流電源控制。PWM引腳可以設(shè)置為熱繼電器模式（熱繼電器）（輸入的是被測(cè)物體的溫度），因此傳感器也可以用于恒溫器或溫度報(bào)警等應(yīng)用以降低成本。用戶(hù)可以設(shè)置溫度SMBus系統(tǒng)應(yīng)用程序?qū)⒋诵盘?hào)發(fā)送到處理器，以便處理器可以讀取測(cè)量值。這種傳感器有兩個(gè)版本，5V版本可以通過(guò)簡(jiǎn)單的外部電路達(dá)到8~16V的工作電壓。一個(gè)特殊的過(guò)濾器將紅外光過(guò)濾成可見(jiàn)光。這可以大大減少環(huán)境影響和太陽(yáng)輻射對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。濾光片可以透射波長(zhǎng)為5.5至14微米的紅外線(xiàn)。SMBus（SystemManagementBus）由Intel于20世紀(jì)90年代提出，用于移動(dòng)計(jì)算機(jī)和臺(tái)式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的低速通信。希望能夠使用便宜且功能強(qiáng)大的總線(xiàn)（由兩條線(xiàn)組成）來(lái)控制主板上的設(shè)備并收集相關(guān)信息。SMBus為系統(tǒng)和電源管理等任務(wù)提供控制總線(xiàn)。在基于SMBus的系統(tǒng)中，通過(guò)SMBus而不是使用單獨(dú)的控制線(xiàn)在設(shè)備之間發(fā)送和接收消息。這節(jié)省了設(shè)備上的引腳數(shù)。沒(méi)有SMBus接口的微機(jī)程序可用于仿真。MLX90614有兩種數(shù)字輸出方法分別為SMBus和PWM。無(wú)需特殊設(shè)置，PWM可以檢測(cè)零下二十度至零上一百二十?dāng)z氏度的溫度，精度可達(dá)到0.14°C。MLX90614是邁來(lái)芯(Melexis)設(shè)計(jì)制造的溫度傳感器。3.4.4WiFi模塊的選擇本設(shè)計(jì)采用的WiFi模塊的型號(hào)為ESP8266，性能恒定，ESP8266X具有廣泛的工作溫度范圍，可以保持一致的性能并適應(yīng)不同的工作條件。占用的PCB空間減少。其特點(diǎn)是能耗低，采用專(zhuān)利技術(shù)實(shí)現(xiàn)超低能耗。ESP8266EX睡眠模式非常適合低功耗應(yīng)用。ESP8266系列模組目前主要有以下幾種：ESP-01有兩種版本，一種是藍(lán)色版，其中之一是黑色版本，功能相同，螺絲相同。藍(lán)色是舊版本的產(chǎn)品，AI-Thinker放棄了這個(gè)版本，但市場(chǎng)上還在流通。而且從此ESP-01變成了全黑版本。該單元使用1MBSPI閃存和SOP-210mil封裝。本機(jī)使用集成PCB3DBi天線(xiàn)。如果ESP8266自帶應(yīng)用這是設(shè)備上唯一的應(yīng)用處理器。它可以直接從外部閃存下載。內(nèi)置高速緩沖存儲(chǔ)器提高了系統(tǒng)性能并降低了內(nèi)存需求。另一種情況是，如果使用帶有WiFi適配器的無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接，可以添加基于微控制器的設(shè)計(jì)。并且通過(guò)SPI/SDIO接口或AHB橋接口連接到中央處理器非常簡(jiǎn)單直接。ESP8266以最少的系統(tǒng)資源提供最先進(jìn)的開(kāi)發(fā)和功能，因?yàn)閭鞲衅骱推渌囟ㄓ趹?yīng)用程序的設(shè)備可以通過(guò)其GPIO端口集成。透明轉(zhuǎn)發(fā)主機(jī)通過(guò)ESP866向ESP8266發(fā)送信息，ESP8266通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息。ESP8266通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接收到的信息也是熱傳的。信息的內(nèi)容和發(fā)送方和接收方的長(zhǎng)度完全相同，并且傳輸過(guò)程清晰。ESP8266估計(jì)URT中數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈g隔，如果間隔大于20mm，則認(rèn)為該幀結(jié)束，否則最多接收2KB的數(shù)據(jù)，ESP8266模塊確定數(shù)據(jù)幀，帶有URT，模塊通過(guò)WIFI接口傳輸數(shù)據(jù)。除了傳統(tǒng)的串口升級(jí)方式，ESP8266還支持云升級(jí)固件。當(dāng)新固件版本連接到互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，將ESP8266上傳到互聯(lián)網(wǎng)。服務(wù)器發(fā)送更新消息。用戶(hù)可以選擇是否要升級(jí)。ESP8266X采用先進(jìn)的電源管理和系統(tǒng)邏輯技術(shù)來(lái)消除不必要的任務(wù)并啟動(dòng)睡眠管理，連接后耗電少。功率小于1.0MW或0.5MW。在待機(jī)模式下，它們僅在實(shí)時(shí)時(shí)鐘中進(jìn)行測(cè)量。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以編程為在特定時(shí)間記住，當(dāng)某些情況發(fā)生時(shí)，它會(huì)自動(dòng)警告您。ESP8266EX會(huì)盡快自動(dòng)監(jiān)控。為了滿(mǎn)足移動(dòng)設(shè)備和便攜式電子產(chǎn)品的能源需求，通過(guò)ESP8266X軟件的PA輸出降低了輸出功率，短時(shí)間間隔降低了總功耗，適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。3.4.5內(nèi)部工作電路設(shè)計(jì)根據(jù)以上無(wú)線(xiàn)溫度計(jì)的硬件選擇，設(shè)計(jì)出其內(nèi)部電路圖，下圖為無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的內(nèi)部電路圖。圖3-4-2內(nèi)部電路圖3.5本章小結(jié)本章先是簡(jiǎn)要敘述了無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的材料選擇以及選材特性，然后對(duì)體溫計(jì)從LED顯示屏、溫度傳感接頭、機(jī)身三個(gè)角度進(jìn)行了系統(tǒng)闡述。通過(guò)前面的三節(jié)理論分析可以看出，無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)在實(shí)際情況中設(shè)計(jì)不僅與本身結(jié)構(gòu)有直接聯(lián)系，還與傳感器、顯示屏類(lèi)型有著很大的關(guān)聯(lián)。因此，我們?cè)趯?duì)無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，既要針對(duì)性的對(duì)體溫計(jì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，又要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)際分析；如此，才能設(shè)計(jì)出貼合實(shí)際使用要求的無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)。此外，本章系統(tǒng)的介紹了無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的硬件的選擇以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)詳細(xì)說(shuō)明，包括主要功能。芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)，功耗類(lèi)型，適用產(chǎn)品，信號(hào)調(diào)節(jié)，處理器以及工作原理。通過(guò)對(duì)無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)分析，可以清楚地了解各零件在各工作下的處理情況，從而針對(duì)性的對(duì)工作電路進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以提高無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的靈敏度與質(zhì)量。

第四章關(guān)鍵零件的校核計(jì)算4.1螺釘?shù)倪x型由于本設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)機(jī)身幾乎全部采用卡扣設(shè)計(jì)，為增加機(jī)體的牢固程度，在機(jī)身下端設(shè)計(jì)ji螺釘結(jié)構(gòu)用來(lái)提高機(jī)體的穩(wěn)定性與抗摔力?？紤]到機(jī)身的總體大小與材料、后期維修與拆解，選擇十字槽盤(pán)頭式螺釘，其中d=M1.6，螺釘?shù)墓Q(chēng)長(zhǎng)度L=10，性能等級(jí)為4.8，公差產(chǎn)品等級(jí)為A級(jí)，材料為碳素鋼。4.2螺釘?shù)膹?qiáng)度計(jì)算擰緊螺釘時(shí)，用所需扭矩T來(lái)克服螺釘副的螺釘阻力扭矩T1和連接件端面的摩擦扭矩T2；T=T1+T2=K?F?d式中F——螺釘預(yù)緊力（N）d——螺紋公稱(chēng)直徑（m）K——擰緊力矩系數(shù)（無(wú)量綱）求螺紋預(yù)緊力F：碳素鋼螺釘：F=(0.6~0.7)合金鋼螺釘：F=(0.5~0.6)式中σsAS——螺紋應(yīng)力截面積（m螺釘設(shè)計(jì)的等級(jí)為4.8。即該工作階段螺釘材料的公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度為400MPa，螺釘材料的應(yīng)力應(yīng)力為拉力的0.8倍。因此，螺釘邊界材料的公稱(chēng)極限為400×0.8=320MPa。另外，查表可知，M1.6螺釘?shù)腁SM1.6螺釘?shù)念A(yù)緊力：F=0.5~0.6M1.6螺釘?shù)臄Q緊力矩：T=K?F?d=0.24×203.2×1.6×螺釘擰緊力矩T的預(yù)緊力（螺釘?shù)牟牧吓c母材不同）不僅受螺釘材料強(qiáng)度的限制，還受被連接工件材料的強(qiáng)度限制。.如果內(nèi)螺紋的材料和外螺紋的材料相同，只需檢查外螺紋的強(qiáng)度。對(duì)于螺紋長(zhǎng)度較短的連接、非標(biāo)準(zhǔn)螺紋件以及承受軸向載荷且內(nèi)外螺紋材料強(qiáng)度差異較大的螺紋連接，還應(yīng)檢查螺紋強(qiáng)度。無(wú)線(xiàn)體溫計(jì)的基材是PC/ABS合金，其強(qiáng)度遠(yuǎn)低于優(yōu)質(zhì)合金鋼，因此需要檢查螺桿型材對(duì)母材的強(qiáng)度，主要是螺桿材料的剪應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。螺紋牙型的剪應(yīng)力和彎曲應(yīng)力由下式確定：剪應(yīng)力：τ=彎應(yīng)力：σ=式中：FwD——內(nèi)螺紋大徑（mm）b——螺紋牙根部寬度（mm）KZh——螺紋牙的工作高度（mm）z——螺紋