通信工程畢業設計-基于單片機的紅外測溫儀的設計與制作(更新版)

　　

【正文】 英、童詩白 .模擬電子技術基礎 .第三版 .高等教育出版社， ［ 10］ 胡漢才．單片機原理及系統設計．北京 :清華大學出版社 ,2021。但同時也明顯感覺到還有很多地方需要完善和提高，設計的產品與實際應用還有一定的差距。系統調試的方法如下： 首先，軟件在各個子程序模塊調試正確后，再將相互有關系的模塊組合起來加以調試，以解決在程序模塊中可能出現的邏輯錯誤。 液晶 顯示子程序完成最后的溫度。 主程序主要實現以下功能： 開機或復位時能自動初始化設備，引導程序正確執行。然后 A/D 轉換器的 CS、 RD 同時為低電平 0 時讀取轉換輸出的數據，轉換后的數據存入模數轉換器自身的鎖存器里，由輸出端口 D0~D7 輸入到單片機的 P0 口中。 表 21 1602 的內部顯示地址 0 1 2 3 4 5 6 序號 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 第一行 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 第二行 1602 液晶模塊內部的字符發生存儲器（ CGROM)已經存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼 。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。另外，該引腳被略微拉高。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。這是由于內部上拉的緣故。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定 義為高阻輸入。時鐘電路為單片機產生時鐘脈沖序列，系統允許的最高晶振頻率為 12MHz。 （ 3）程序存儲器 （內部 ROM）芯片內部有 4 KB 的掩膜 ROM，可用于存放程序、原始數據和表格等，因此稱為程序存儲器，簡稱內部 ROM。 AT89S51 具有如下特點： 40 個引腳， 4k Bytes Flash 片內程序存儲器， 128 bytes 的隨機存取數據存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5個中斷優先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數器 ,2 個 全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內時鐘振蕩器。當輸入的模擬電壓信號存在“零點漂移電壓”時，可在 VIN（ ）接一等值的零點補償電壓，變換時將自動從 VUIN（ +）中減去這一電壓。 模數轉換電路的設計 由熱釋電傳感器 RE200B 感應經放大濾波電路的電信號為模擬信號，而單片機只能處理數字信號，因此需要經過模數轉換電路才能顯示出數據。 16V) ★ 低功耗電流，適合于電池供電 ★ 低輸入偏流 ★ 低輸入失調電壓和失調電流 ★ 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 ★ 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 ★ 輸出電壓擺幅大 (0 至 ) 放大濾波電路的設計 由于傳感器探測到的人體紅外線信號較弱，當轉化為電壓后需要通過放大器放大電壓信號。而 人體一般在 37 度， 紅外輻射也最為穩定， 所以會發出特定波長 為 10 微米（ um） 左右的紅外線 ，這正好落在 探測 范圍（ 7~14um）內。 AT89S51 單片機是本系統的控制中心，它負責控制啟動溫度測量、接收測量數據、計算溫度值；紅外測溫模塊負責把光信號轉變為微弱電信號傳遞給放大濾波電路進行放大，然后經過數模轉換電路把模擬信號轉換成數字信號，傳遞給單片機進行處理， LCD 顯示電路最后顯示出溫度值。 紅外測溫儀系統的技術指標及主要功能 (1) 溫度測量精度177。根據式 （ ） 的原理，儀 表所測得的紅外輻射為： 441 2 1 2()E A T T?? ??? （ ） 式中 ： A 光學常數，與儀表的具體設計結構有關 ； 1? 被測對象的輻射率 ； 2? 紅外溫度計的輻射率 ； 1T 被測對象的溫度 （ K）； 2T 紅外溫度計的溫度 （ K）；它 由一個內置的溫度檢測元件測出。這表明隨著溫度的升高，黑體輻射中的短波長輻射所占比例增加； 隨著溫度的升高，黑體輻射曲線全面提高，即在任一指定波長處，與較高溫度相應的光譜輻射度也較大，反之亦然。在通訊、探測、醫療、軍事等方面有廣泛的用途。結果發現，位于 紅光 外側的那支溫度計升溫最快。 紅外測溫為測量人體溫度提供了快速，非接觸測量手段，可廣泛，有效的于密集人群的體溫測量。 工業生產中，我們通常通過測量設備表面的溫度來監測設備的運行狀況，而現代的工業設備往往是在高電壓、大電流等危險情況下運行的，傳統依靠人工接觸式檢測的方法既浪費時間、人力，又帶有一定的危險性，同時對測溫儀所采用的材質也有嚴格的限制。s IR radiation energy of fieldofviews (FOV) , IR energy assemble in pyroelectric sensor and conversion of IR energy to electrical signal .The maplify circuit has a electrical signal enlarged ,then convert an analog signal into a digital one by using the A/D conversion circuit .The AT89S51 controls the temperature Measuring system, and receives the data of measurement and use the Calculation Method of the temperature to g e t t h e a im 39。 本 文介紹了紅外測溫儀的基本原理和實現方法，提出了以 AT89S51 單片機為其核心控制部件的紅外測溫系統。放大電路把電信號放大，然后通過 A/D 轉換電路，把模擬信 號轉換成數字信號。s daily life and work and the scientific research in the field 【 Key word】 Infrared tem perature detector。而 且可以以數字的方式顯示出測量結果，使測量過程變得直觀，而且耗時短，往往在幾秒鐘之內就能測得結果，而且壽命長，是較為理想的測溫儀器。用紅外測溫儀，你可連續診斷電子連接問題和查找連接處的熱點，以檢測 設備的 功能狀態， 還 可檢驗電池組件和功率配電盤接線端子，開關齒輪或保險絲連接，防止能源消耗 紅外測溫技術 概述 非 接觸式紅外測溫也叫輻射測溫，一般使用熱電型或光電探測器作為檢測元件。江西財經大學普通本科畢業設計 3 太陽光譜 上紅外線的波長大于可見光線， 波長 為 ～ 1000μm。波長按由長到短順序），給人的感覺是熱的感覺，產生的效應是熱效應，那么紅外線在穿透的過程中穿透達到的范圍是在一個什么樣的層次？如果紅外線能穿透 到原子、分子內部，那么會引起原子、分子的膨大而導致原子、分子的解體。測量出所發射的 E，就可得出溫度。人體主要輻射波長在 9～ 10 m? 的紅外線，通過對人體自身輻射紅外能量的測量，便能準確地測定人體表面溫度。 第 二 部分：系統硬件電路設計，電路主要由電源模塊、 傳感器模塊 、 放大濾波電路 、 A/D 轉換電路、單片機控制電路和 LCD 顯示電路組成。 熱釋電傳感器電路 本設計的探頭使用的是紅外線傳感器，它能接收人體發射出的紅外線并使之轉換成電信號 。 放大濾波電路的設計 運算放大器 LM324 介紹 LM324 內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用 ,也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。同時第一個放大器還兼做高通濾波器，其截止頻率為 Hz?？梢灾苯优c單片機相連；其規格及 引腳圖如圖 35 所示： 圖 25 ADC0804 功能引腳圖 江西財經大學普通本科畢業設計 11 /CS：芯片片選信號，低電平有效，即 /CS=0,該芯片才能正常工作，在外接多個 ADC0804 芯片時，該信號可以作為選擇地址使用，通過不同的地址信號使能不同的 ADC0804 芯片，從而可以實現多個 ADC 通道的分時復用。 AGND 和 DGND：分別接模擬地和數字地。下面介紹 幾個主要部分。 圖 26 AT89S51 單片機功能方塊圖 外時鐘源 外部事件計數 江西財經大學普通本科畢業設計 14 （ 6）串行口 AT89S51 有 1 個全雙工的可編程串行口，以實現單片機和其他設備之間的串行 數據傳送。系統的地址信號、數據信號和控制信號分別通過系統的三大總線 —地址總線、數據總線和控制總線進行傳送，總線結構減少了單片機的連線和引腳，提高了集成度和可靠性。 P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。在本設計 采用的字符型液晶模塊是一種用 5x7 點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據顯示的容量可以分為 1 行 16 個字、 2 行 16 個字、 2 行 20 個字等等，這里以常用江西財經大學普通本科畢業設計 17 的 2 行 16 個字的 1602 液晶模塊來介紹它的編程方法。 由于 VEE 端接電源時 接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產生 “鬼影 ”， 對比度過低會使屏幕模糊不清，所以 使用時可以通過一個 10K 的電位器 來 調整 它的 對比度 。如果讀數滿三次后數據不正確，則要對單片機進行清零，復位后重新測量讀數。 如圖 32 是軟件設計部分的中斷子程序流程圖， 主要實現以下功能： A/D 采樣子程序完成對熱釋電傳感器放大電路輸出信號的采樣。焊接完成后，首先對照電路檢查一下是否有漏焊情況，再用萬用表檢查是否有虛焊、斷路、短路現象以及測量各個芯片間連接和電源與地間的連接是否正確。軟件部分主要包括主程序模塊、紅外測溫程序模塊、 LED 顯示程序模塊。爭取能夠在此基礎上設計出更先進、功能更強大、結構更簡單的智能化儀器。他無論在理論上還是在實踐中，都給予我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學習都有一種巨大的幫助，在此向老師表示深深的感謝和敬意。 unsigned char user_temper=37。}。 //分離出十位 TempBuffer1[13]=(temper%100)%10+0x30。 //分離出個位 TempBuffer0[12]=TL/100+0x30。 } else TempBuffer1[0]=0x2b。 //和前面兩句就是取出 t[0]的高四位 ,t[0]的低四位代表小數 t[1]=t[1]|x。 //分離出個位 t[0]=t[0]amp。 //分離出百分位 }