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(已改無錯字)

　　

【正文】 問外部存儲器時，地址鎖存允許 端 的輸出電平用于鎖存地址的地 址 字節。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。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。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然 而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執行 MOVX， MOVC 指令是 ALE江西財經大學普通本科畢業設計 16 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態 ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號 端 。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN 信號將不出現。 /EA/VPP ：當 /EA 保持 低電平 時，則在 此期間 外部程 序存儲器（ 0000HFFFFH），不管 是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 單片機最小系統電路 LCD 顯示電路的設計 LCD1062 的介紹 液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧的諸多優點，在袖珍式儀表和低功耗應用系統中得到越來越廣泛的應用。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。 1602 采用標準的 16腳接口，其中 ： 第 3 腳： VEE 為液晶顯示器對比度調整端 ； 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器； 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平RW 為高電平時可以讀忙信號， 當 RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數據； 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令； 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數據線； 第 15～ 16 腳：空腳 。 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，表 31 是 DM162 的內部顯示地址。 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 。 在軟件中設置溫度的代碼是： ℃ （ 00110011B， 00110000B， 00101110B ， 00110000B，01000011B）； ℃ （ 00110011B， 00110111B， 00101110B， 00110000B， 01000011B） ； 60℃ （ 00110110B， 00110000B， 01000011B） 。 顯示電路的設計 在 液顯 電路連接上， LCD1602 顯示模塊可以直接和單片機 AT89C51 直接江西財經大學普通本科畢業設計 18 接口， 液晶顯示的 D0~D7 八個雙向端口接 AT89C51 單片機的 P0 口的~，單片機的 P0 口可以作為通用的輸入，輸出端口使用，此時，若要驅動 NMOS 或其他拉電流負載時，需外接上拉電阻，才能使該位高電平有效，所以中間接 10K 的排阻，來決定顯示器高低點位，是否要顯示 。 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 。 LCD1602 的 RS 寄存器選擇端口接單片機的 ，通過軟件程序中對此端口的設置來決定選擇的寄存器。液顯的 RW 端口直接接單片機的 口，高電平時進行對輸入的數字信號進行讀數。使能 E 端接單片機的 口，使能端由高電平到低電平時開始執行命令，把讀數顯示出來。 下圖 39 是 LC D1602 顯示電路的連接圖： 江西財經大學普通本科畢業設計 19 3 紅外測溫儀 軟件方案設計 設計的思路是首先初始化系統，然后顯示子程序，開始測溫后復位各個端口，摁下開關 ，接通電源，確定打開電源后 A/D 模數轉換器 Vin（ +）輸入端讀取經過放大濾波計算后的數據進行模數轉換， CS 片選端、 WR 寫入端同時設置成低電平，當芯片自身產生一個脈沖時，啟動轉換。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。讀取三次數據，滿三次后讀數正確的寫入單片機 EEPROM 存儲器。同時計數器加 1，繼續讀取下一組 數據。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。 中斷子程序設置 INT0 為外部中斷，中斷后對 EEPROM 里的數據進行讀取，然后通過液晶屏顯示出來，讀取時要對數據進行一個判斷， AT89C51 單片機的 P3 口除了是多功能 I/O 口外還是第二功能口，它的第二功能是作為控制端口使用的，所以本設計用 串行口輸入端來控制報警系統，如果數據大于 ℃，則蜂鳴器報警。顯示溫度的范圍是 30~60℃，當所測溫度高于下限或者上限溫度時，報警系統報警。執行完一次子命令后運行中斷信號，子程序返回。主 程序流程圖如圖 31 所示。 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。 開機或復位之后啟動 A/D 轉換，對環境溫度進行采樣，并在顯示器顯示當前環境溫度。 保持環境溫度顯示的同時，對覆蓋熱釋電探測器視場的物體表面的紅外輻射進行轉換和采樣，并比較各采樣值，直到采樣值為熱釋電探測器響應的峰值電壓為止。 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。要實現準確測溫就必須得到輸出 信號的峰值，但在實際電路中，由于探測器響應延時不盡相同，且電路的延時也很難準確計算，所以要準確采集到峰值是十分困難的。為此，我們只有對輸出信號不斷地進行采樣，并比較各樣值，取江西財經大學普通本科畢業設計 20 N Y Y N Y 外部中斷 0 初始化 顯示子程序 復位 讀取數據 寫入 EEPROM（超過 度） 計數器加 1 計數器清零 數據正確 滿三次 啟動鍵打開 結束 開始 N 其中的最大者作為峰值的近似值 數據處理子程序完成對采樣值的計算處理。中間又經過了 ADC0804數模轉換器將結果轉換為可供 LCD 顯示的代碼。 讀取溫度時超過預警溫度，蜂鳴器報警，沒超過直接顯示所測溫度。 液晶 顯示子程序完成最后的溫度。 江西財經大學普通本科畢業設計 21 Y N 讀取指令 讀取 EEPROM（超過 37度） 報警 發送數據 LCD 顯示 中斷返回 外部中斷入口 江西財經大學普通本科畢業設計 22 4 調試 在焊接與軟件設計結束，程序加載進 單片機之后，需要對系統進行調試，以測試硬件和軟件相結合后系統能否達到設計的要求。 硬件系統的調試 利用 Protues99s 電路設計軟件設計好原理圖后，根據原理圖焊接電路板。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。系統硬件測試方法如下： 首先，對照原理電路圖，檢測焊接線路是否正確； 然后，用萬能表對電路進行檢測，檢測線路是否通暢，沒有短路、斷路現象，確保焊接的電路板有效 最后，用示波器測試、信號發生器等測 試各部分電路是否能達到要求。 軟件系統的測試 軟 件測試采用模塊化調試方法，每一模塊一一調試，然后再將所有模塊組合一起，進行整體調試。軟件的調試主要有語法錯誤和邏輯錯誤兩類。語法錯誤可直接修改，而邏輯錯誤則需進行單步調試，看程序是否按邏輯順序進行，然后寫入到芯片內，查看程序運行效果，反復調試。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。 然后，對所有程序模塊的整體組合調試在于系統聯機后進行的。 江西財經大學普通本科畢業設計 23 5 總結與展望 本設計主要包括兩大部分：硬件設計部分和軟件設計部分，硬件部分包括了紅外測溫模、放大濾波模塊、模數轉換模塊、單片機控制模塊與 LCD 顯示模塊。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。單片機負責控制紅外測溫把接收到的溫度數據經處理后送 LCD 顯示。 通過對硬件電路的設計我對 Protues 軟件的使用更加熟練，而通過運用Keil 進行軟件的設計使我的編程和調試能力也有很大的提高。這不僅使我對課本上所學的知識有了更進一步的了解，而且也提高了我的動手能力、理論聯系實際能力。為今后的 學習和工作打下了很好的基礎。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。例如可以通過按鍵更靈活的控制測溫，如果再加上語音播報功能就更加完善了。所以在今后的工作中，還要不斷的學習充電，掌握更多的技能。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。 本方案設計的以及實際應用的紅外測溫儀都只限于測量物體的外部溫度，不方便測量物體內部和存在障礙物時的溫度。還有，當伴有發熱病癥的疫情出現時，紅外測溫儀用于測量人體的體溫和大量人群的初步檢測。但是非接觸式人體測 溫儀測量的時人體表面的溫度而不是體溫。因因此這些都尚待于研究開發。 江西財經大學普通本科畢業設計 24 參考文獻 ［ 1］ 戴義保．高精密溫度測量的研究與實現 [J]．上海：自動化儀表第 2021， 24（ 3）： 2427 ［ 2］ 謝光忠、蔣亞東．溫濕度智能數據 采集控制系統的研制 [J]. 哈爾濱：傳感器技術 2021， 19（ 4）， 2933 ［ 3］ 紅外檢測與診斷技術 ［Ｍ］ .北京：化學工業出版社， 2021， 3： 143. ［ 4］ 陳永甫 .紅外輻射 — 紅外器件