1、畢業設計II 非接觸式紅外測溫儀的設計摘 要利用溫度測量技術是很常見的，而且在當前問題的檢測設備類仍然是一個非常重要的技術。但在某些應用中，需要使用測量與被測物體接觸式溫度傳感器，它需要一個非接觸式溫度測量來滿足測量要求,本文是紅外測溫儀的設計的實際需要。紅外測溫儀是利用黑體輻射定律為基礎，是光學理論和微電子學綜合發展的現象。與基本的測溫方式相比，具有反應時段短、非觸碰、不干擾被測溫場、使用壽命長、操做簡便等一系列優點。本文闡述了紅外測溫儀的基本原理和顯示方式，指出紅外測溫系統的中心控制單元以STC89C51單片機。具體列舉了該系統的組成和制作方法，給出了硬件理論圖和軟件的設計流程圖。該系統基

2、本由光學系統、光電探測器、顯示輸出等部份構成。光學系統的紅外輻射能量采集物體的紅外能量收集在光電探測器轉換成相應的電信號的視野。STC89C51單片機擔當節制驅動溫度量取、接受量取的數據、并按照單片機中的溫度值統計算法算出目的溫度值再經過LCD把溫度顯示出來。關鍵詞: STC89C51單片機；紅外測溫；LCD顯示屏II目 錄摘要IABSTRACTII第1章 緒論11.1課題背景11.2 國內外研究狀況21.2.1國際現狀21.2.2 國內現狀31.3 紅外測溫的展望3第2章 設計方案擬定52.1溫度測溫技術的概述52.2紅外測溫原理及方法62.2.1 紅外測溫原理62.2.2斯蒂芬-玻爾茲曼定

3、律62.2.3 實際物體溫度的計算62.2.4 紅外測溫的方法72.3 紅外測溫系統的方案介紹82.3.1 紅外測溫儀系統的技術指標及主要功能82.3.2 紅外測溫儀的硬件系統方案設計82.3.3紅外測溫儀的應用軟件系統的方案設計92.4 方案設計92.5 方案論證10第3章 系統的硬件設計123.1 系統整機設計123.2 單片機處理模塊123.3紅外測溫模塊133.3.1 紅外測溫傳感器的引腳介紹143.3.2 紅外測溫模塊的時序143.4 RS232A電平轉換模塊153.5 MAX232C芯片介紹163.6 電源模塊163.7 鍵盤模塊173.8 LCD顯示模塊183.9 音頻輸出模塊2

4、0第4章 系統的軟件設計224.1 主程序流程設計224.2 紅外測溫程序模塊224.3 鍵盤掃描程序模塊24第5章 安裝與調試265.1 硬件的安裝與調試265.2 單片機程序的燒錄28結論30參考文獻31致謝32附錄 1附錄 2西安電子科技大學電氣信息工程系畢業設計（論文）第1章 緒 論1.1課題背景普通溫度測量技術經過相當長時間的發展已近于成熟。目前，隨著經濟的發展日益需要的是特殊條件（如高溫、強腐蝕、強電磁場條件下或較遠距離）下的溫度測量技術。因此，當前研究的重點也在于此。非接觸紅外測溫儀采用最新紅外技術可快速方便地測量物體的表面溫度。不需要機械的接觸被測物體而快速測得溫度讀數。只需瞄

5、準被測物體，按動觸發器，在LCD顯示屏上讀出溫度數據。紅外測溫儀的優點：重量輕、體積小、使用方便，方便攜帶并能準確地測量熱的、危險的或難以接觸的物體，而不會污染或損壞被測物體。紅外測溫儀每秒可測若干個讀數""而接觸測溫儀每秒測量就需要若干分鐘的時間。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。此溫度測量系統比較簡單，可以實現大面積的測溫，也可以是被測物體上某一點的溫度測量；可以是便攜式也可以是固定式，并且使用方便；他的制造工藝簡單，成本較低，測溫是不接觸被測物體，具有響應時間短，不干擾被測溫場、使用壽命長、操作簡單等一系列優點，但利用紅外輻射測量溫

6、度，也必然受到物體反射率、測溫距離、煙塵和水蒸氣等外界因素的影響，起測量誤差較大。紅外測溫儀 可以接收多種物體自身發射出的不可見紅外能量，紅外輻射是電磁頻譜的一部分，它包括無線電波、微波、可見光、紫外、射線和射線。紅外線位于可見光和無線電波之間，紅外波長常用微米表示，波長范圍為0.7微米1000微米，實際上，0.7微米14微米波帶用于紅外測溫儀。紅外技術及其原理的無異議的理解為其精確的測溫。當由紅外測溫儀測溫 時，被測物體發射出的紅外能量，通過紅外測溫儀的光學系統在探測器上轉換為電信號，該信號的溫度讀數顯示出來，有幾個決定精確測溫的重要因素，最重要的因素是發射率、視場、到光斑的距離和光斑的位置

7、。發射率，所有物體會反射、透過和發射能量，只有發射的能量能指示物體的溫度。當紅外測溫儀測量表面溫度時，儀器能接收到所有這三種能量。因此，所有紅外測溫儀必須調節為只讀出發射的能量。測量誤差通常由其它光源反射的紅外能量引起的。有些紅外測溫儀可改變發射率，多種材料的發射率值可從出版的發射率表中找到。其它儀器為固定的予置為0.95的發射率。該發射率值是對于多數有機材料、油漆或氧化表面的表面溫度，就要用一種膠帶或平光黑漆涂于被測表面加以補償。使膠帶或漆達到與基底材料相同溫度時，測量膠帶或漆表面的溫度，即為其真實溫度。距離與光斑之比，紅外測溫儀的光學系統從圓形測量光斑收集能量并聚焦在探測器上，光學分辨率定

8、義為紅外測溫儀到物體的距離與被測光斑尺寸之比（:）。比值越大，紅外測溫儀的分辨率越好，且被測光斑尺寸也就越小。激光瞄準，只有用以幫助瞄準在測量點上。紅外光學的最新改進是增加了近焦特性""可對小目標區域提供精確測量，還可防止背景溫度的影響。視場，確保目標大于紅外測溫儀測量時的光斑尺寸，目標越小，就應離它越近。當精度非凡重要時，要確保目標至少倍于光斑尺寸。在這種溫度測量技術中紅外溫度傳感器的選擇很是重要，而且不僅在點溫度測量中要使用紅外溫度傳感器，大面積溫度測量也可以使用紅外溫度傳感器。本設計正是采用紅外溫度傳感器這種溫度測量技術，它具有溫度分辨率高、響應速度快、不干擾被測目標

9、溫度分布場、測量精度高和穩定性好等優點；另外紅外溫度傳感器的種類較多，發展非常快，技術比較成熟，這也是本設計采用紅外溫度傳感器設計非接觸式紅外測溫儀的主要原因之一。1.2 國內外研究狀況1.2.1國際現狀經過對非接觸式紅外測溫儀資料的搜集，我們可以看到，近年來重要的發展趨勢是：非制冷紅外自動測溫儀有了很大的進步。紅外陣列傳感器應用在過去，量子型紅外探測裝置液氮冷卻，現在是非致冷紅外陣列傳感器的使用，非制冷紅外傳感器的研究進展，紅外自動溫度記錄儀可以實現小，重量輕，價格低。國內外近來成功地研發了具有杰出抵抗干擾的等效溫差傳感器,溫度記錄精度在 0.060.08的元器件, 這是一個衡量毫米陣列式主

10、動紅外溫度記錄儀的熱輻射。近年來，對紅外自動溫度記錄儀的快速發展，高分辨率的溫度檢測，高精度、高速度的可能。1672，人們意識到太陽光（白光）是一個組合的各種顏色的光，同時，牛頓做了一個單色光在性質上更著名的白光判斷的實驗。棱鏡對太陽光的利用（白光）分解為紅，黃，綠，橙，綠，藍，紫等顏色的單色光。1800，英國物理學家F. W. hashel從熱點來看研究各種顏色，紅外線的發現。他研究了大量的光和熱，故意暗室只有一個黑板堵塞，以及板上的矩形孔的開口，用棱鏡孔。當太陽光穿過棱鏡，它被分解成光的彩色帶，并使用溫度計測量的光的熱與不同顏色包括在內。為了與環境溫度進行比較，光的顏色在附近放幾塊用溫度計

11、測量環境溫度與赫胥漢城相比。在試驗中，他偶然發現了一個奇怪的現象：在淡紅色的溫度計，室內溫度比其他高數值說明。經過反復測試，所謂的高溫面積最大，位于外面的光線的邊緣是紅色的。他宣布，輻射在可見光的太陽，有一個人類的眼睛看不到的"熱線”，這種看不見的"熱線”在外面的紅光，紅外線。紅外線是一種電磁波，具備與無線電波及可見光同樣的性質，紅外線的出現是人類對大自然認知的一次跨躍，對考察和使用和發覺紅外技術領域開拓了一條嶄新的通途。1.2.2 國內現狀在國內發展的紅外測溫儀的起步還是比國外晚一點,而且發展的方向也有些不同的方式,紅外波長0.76 100 m之間，按波長的限制，可分為近

12、紅外，紅外，遠紅外，超遠紅外四種，它是無線電波，在最后的位置，在電磁波頻譜的可見位置之間。紅外輻射是最常見的一種是電磁輻射的性質，它通常是基于環境中的任意對象將改變分子的元素和子元素的原子不規則活動，不斷輻射紅外線能量，分子元素和原子元素的活動愈強烈，輻射的能量愈大，反之，輻射的能量愈小。 在紅外探測設備的研究和開發起步較晚，雖然目前生產廠家眾多，但技術水平參差不齊，對規模較小的強度，研究和開發能力相對不足，熱輻射采集設備技術在國內外存在以下主要問題： (1)必須準確確定被測物體的發射率；(2)避免高溫物體的周圍環境的影響；(3)非模塊化設計，產品安裝維護復雜； 1.3 紅

13、外測溫的展望使用紅外輻射的方法開始溫度檢測的儀器是從單一到繁雜漸漸的研發而成的。紅外測溫儀是在一個點的溫度限制為對象的早期檢測，然后對檢測線的溫度，并不能顯示物體的形狀和表面的溫度。直到第二十世紀五十或六十，由于紅外探測器的光子探測器的迅速提高和有效出來，導致實驗，熱成像系統的理論基礎。SARS爆發后，人們越來越重視公共衛生和安全。非接觸、高精度醫用紅外溫度計的研發，能夠讓在公共場合、大流量人群的迅速檢測具備首要的意義。它不但具備強大的商業價值，并且又具有重要的社會價值。由于紅外資源及傳感器范疇創新的開發，新式測溫儀器正逐漸替換傳統的檢測手法。如今美、英等國正悉力于增強前視紅外系統信息處理本領

14、(如智能人工目標分類)，便攜式個人電腦機可以實時生成高分辨率的圖像，以解決缺陷方面的研究和產業化。世界上除少許大型軍工企業公司(如美國Honeuwell公司、休斯飛機公司)除外，極多大商業公司(如三菱電氣、日本橫河(株)、瑞典AGA公司、法國Pyro公司、Sofradier公司、HGH紅外系統工程公司等)也正在積極地從事紅外測溫、熱成像能力的科研及產品研發。在中國，近年來，隨著中國工業的快速發展加速、產品升級的需求，越來越多的溫度計，雖然熱電偶（熱電阻）一類的接觸感溫元件仍然具有很大的優勢，但非接觸紅外測溫儀已被業界關注。第2章 設計方案擬定2.1溫度測溫技術的概述 紅外測溫是一種新技術和新方

15、法，這是根據紅外技術的發展，紅外方式是追尋紅外輻射的發生、傳輸、轉化、探測并付諸實用的一門科學技術。溫度是人類生活的一個基本特征，對人體的觀察是正常的，重要的指標標準化，強測量生理信號方便。隨著當代電子技術的進展，電子設備慢慢的顯示出其向高集成化和小型化的發展趨勢。傳統的水銀體溫計盡管是價格便宜但也有不少弊病，例如要經過刻度值來判斷溫度高低，偶爾由于光亮較暗使觀察者難以正確判別及測量等待時間長等。甚至某些威脅人類康健的流行病，其特點是體溫的改變，但是在公共場合，辟如車站，商店，棧房和娛樂場所等檢測人體體溫并非一件容易的事，而采用非接觸式的紅外測溫計就可以減少交叉感染。在該溫度檢測方法來選擇一個

16、紅外線溫度傳感器要使用紅外線溫度傳感器，非接觸式溫度測量技術也被稱為輻射測溫是非常重要的，但不是緊在點溫度測量。根據史蒂芬-玻爾茲曼公式，與黑體輻射的溫度和溫度，這是整個輻射溫度和輻射溫度的測量方法。另一個在光學高溫計的提高，光電高溫計，紅外溫度計等。紅外測溫儀能夠準確更加快速的測得物體溫度。由于紅外輻射測溫屬于非觸碰式測溫,因此它在檢測物體表面溫度時不會造成物體溫度的改變,也不會在測量前受周圍氣體或環境溫度(熱)變動的干擾,在一些不容易用傳統的接觸式溫度測量場合，紅外輻射溫度計是特別重要的。例如：傳統的溫度計主要有兩種，水銀溫度計，電子溫度計，平均溫度是口腔，腋窩，直腸測量體。顯然，這兩種溫

17、度計為我國非典期間的快速檢測是不適合大量的人。熱電型紅外線溫度計可以通過挖掘耳膜被收集紅外輻射能量檢測體溫，因為下丘腦可執行調度的溫度，通過內部頸動脈的下部丘腦，結果反映體溫調節，包括頸動脈附近的溫度，和鼓膜附近的下丘腦，所以它的溫度更精確。危險溫度測量的對象，然后使用紅外輻射溫度計是一種安全，有效的方法。例如:如用傳統接觸式測量則對測量人員來說存在不便,而此時若采用非接觸式的紅外輻射式測溫儀則不存在這樣的問題。在溫度測量儀表的設計是便攜式的，可以進行近距離的物體可以直接用于溫度測量。2.2紅外測溫原理及方法2.2.1 紅外測溫原理 紅外測溫儀的溫度測量是基于黑體輻射定律，所有高于絕對零度的物

18、體的性質已輻射能量，物體的向外輻射能量的改變與按波長的排布與它的表面溫度有著相對貼切的因質，物體的溫度越高，所發出的紅外輻射能力越強。黑體光譜輻射亮度的普朗克公式，即： (1-1)式中第一輻射常數: 第二輻射常數: 其中：K-波爾茲曼常數； h-普朗克常數； c-電磁在真空中的傳播速度。2.2.2斯蒂芬-玻爾茲曼定律將普朗克公式1-1對其波長積分，闡明單元面積可以取到黑體輻射和空間半球總輻射功率,即: （1-2）式中，成為斯蒂芬-玻爾茲曼常數。2.2.3 實際物體溫度的計算式（1-1），（1-2）T是絕對溫度。只計算在實際對象類型的輻射出射度（1-1），（1-2）在三角級可以乘以排放率。物體的

19、輻射出射度與輻射的溫度T和發射率有關。只要被測物體輻射，并知道三角級發射率可以計算溫度。事實上，測量對象是通過測量得到的輻射量。圖2-1不同溫度下的黑體光譜輻射波從上圖中曲線能夠看出黑體輻射具備幾個特點:(1)任何溫度下，黑體的光譜輻射強度與波長的變化，每個弧只有一個最大值；(2)隨著溫度的升高，與光譜輻射度極大值對應的波長減小。這闡明跟隨溫度的漲高，黑體輻射中的短波長輻射所占比例變大；(3)隨著溫度的升高，黑體輻射曲線的改善，這是在任何給定的波長，和高溫后光譜輻射度大，反之亦然。2.2.4 紅外測溫的方法基于原占空比是不一樣的溫度，紅外測溫儀被設計成三種方式，經由輻射被測物體，以確定該物體的

20、輻射溫度所有波長的熱輻射被稱為總輻射測溫;經過測量對象對一定波長的單色輻射率，以確定它的亮度溫度稱為亮度溫度的方法;隨著溫度的變化在單色輻射率來恒定溫度下的兩種波長的比率的目的是，如果由于溫度的方法被稱為比色測量。無溫度補償的亮度溫度的測量方法，計算誤差小，測溫精度高，但在短波區域，只適用于高溫測量。比色測溫法的光學系統可局部遮蓋，受煙霧塵埃干擾小，測溫差異小，但務必選取適當波段，使波段的放射率出入不大。待檢測該選擇的全輻射的方式來計算的物體的溫度，在整個輻射測溫是所有基于在波長范圍和溫度的總輻射，從而獲得物體的輻射溫度。這是因為生產在波長較大的低溫物體，輻射信號很弱，并且結構簡便，低損耗，但

21、其溫度測量精度稍差，通過輻射率的效應。依照普朗克公式可推導出輻射體溫度與檢測電壓之間的關系式： 式中K為，由實驗確定，校準即，能夠經過檢測電壓而判別被測物體的溫度，上式指出探測器輸出信號與被檢溫度呈非線性關聯，V與T的四次方成正比，于是要讓線性化改良。線性化后，得到的表面溫度，輻射率校正所需的真實溫度。 其校正式為： 式中TR型輻射溫度（溫度）（t）輻射率，從0.1到0.92.3 紅外測溫系統的方案介紹 紅外測溫方式在生產進程當中，在產品把控和監測，元件網上故障診斷和節約能源等方面發揮了重要效果。它是一種非接觸式測量設備運行的，拍攝的溫度分布，任何部分的溫度場測量，并進行內部和外部故障的實時、

22、遙感、視覺和定量測量等，對電廠的檢測，在變電站和輸電線路和電氣設備操作非常方便，有效。用紅外測溫儀，端點收斂方法和電子搜索連接收斂性診斷，檢查設備的運行狀況，還可以檢查電池組件、配電屏終端，開關或熔斷器，防止能源消耗。2.3.1 紅外測溫儀系統的技術指標及主要功能1：溫度測量精度±1 ；2：溫度測量的分辨率0.1：2：LCD顯示；3：電源：DC 5V±10%；4：工作環境溫度60 工作環境濕度90%；2.3.2 紅外測溫儀的硬件系統方案設計本紅外測溫儀選用模塊化的方式，它的硬件構造由STC89C51單片機模塊，紅外測溫模塊,RS232轉化電路模塊，電源模塊，鍵盤模塊和LCD

23、顯示模塊組成。STC89C51單片機是本系統的控制中心，它把運行溫度檢測、收取檢測數據、查算溫度值、并依據得到的鍵值節制顯示進程；紅外測溫模塊是溫度數據的采集、測量，并將采集到的數據經由數據端口傳送給STC89C51單片機；RS232轉換電路模塊可以很方便地與PC機進行串行通訊，還可以發送或接收數據外發；通過鍵盤模塊可以很容易地和不同工作溫度的LCD顯示模塊；直觀顯示測量的溫度值的觀察；電源模塊負責紅外測溫儀的電源。2.3.3紅外測溫儀的應用軟件系統的方案設計這個紅外線溫度計模塊化軟件設計或研究思路，它是整個系統被分成小模塊在其精加工，它涵蓋了主程序模塊，紅外測溫模塊，鍵盤掃描模塊和屏幕的模塊

24、。程序模塊相對于主要達到系統初始化，溫度檢測，串行通信，鍵盤和其他功能。該系統包括：初始化，中斷初始化，外部中斷源的初始化，串口通信中斷初始化，初始化顯示LCD。紅外測溫模塊包括：溫度數據，計算溫度。鍵盤掃描模塊：訪問關鍵信息的處理，關鍵的要求等。顯示模塊：對應的溫度數據采集與處理。該紅外測溫儀的軟件設計，時鐘設置是非常重要的，通過時鐘設置好時鐘頻率，時鐘頻率是整個系統能夠正常、有序運行的關鍵。圖2-2 紅外測溫系統設計框圖2.4 方案設計方案一使用分立元件的模擬電路和單獨的振蕩單元，電源管理數字電路，并聯驅動電路的大規模集成電路設計，只有一個控制電路是這樣復雜，此外，如果溫度傳感器，顯示電路

25、和其他電路，系統更復雜，因此，使用該設備，造成故障率高，調試困難，且電路復雜，維修不便，生產試驗；雖然容易實現，但控制和性能方面都很差，硬件設計任務比較麻煩，而且設計的產品實際操作也不方便。圖2-3方案一結構圖方案二：以AT89C51系統為中樞，通過單片機充足的I/O端口，及其操作的靈活性，該設計大體實現了溫控功能、收集功能和數碼顯示功能。硬件電路的設計主要包括主電路、驅動電路、開關電源電路、保護電路和顯示電路等單元電路。根據信號轉換,將熱輻射反射回來的信號通過傳感器發送到單片機核心處理,通過數碼管顯示溫度，若若受周圍環境溫度影響,溫度誤差過大,報警電路會發出警報,使用最小應用系統的設計，溫度

26、采集新值電路的可靠性，穩定性圖2-4 方案二結構圖2.5 方案論證方案一對較大規模的模擬電路和數字電路的集成電路方案設計，具有獨立的振蕩單元，功率管，采用分立元件并聯驅動電路，只有一個控制電路已如此復雜，另外，如果溫度傳感器，顯示電路和其他電路，系統更復雜，因此，使用該設備，造成故障率高，調試困難，且電路復雜，維修不便，生產試驗；雖然容易實現，但控制和性能方面都很差，硬件設計任務比較麻煩，而且設計的產品實際操作也不方便。方案二是采用以80C51為核心的單片機系統，可以實現數碼顯示、溫度感應、溫度測量等功能，大大提高了智能化自動控制的速度。使用數碼管顯示，系統采用各模塊功能強大的單片機控制系統，

27、減少使用立元器件，效率和高精度性能，體積小，重量輕，精確的溫度測量系統，測量結果是非常高的，方案是可行的，體現了先進的技術，經濟有很大的優勢。綜上所述，經比較，本設計采用方案二。第3章 系統的硬件設計3.1 系統整機設計 以AT89C51系統為中樞，通過單片機充足的I/O端口，及其操作的靈活性，該設計大體實現了溫控功能、收集功能和數碼顯示功能。硬件電路的設計主要包括主電路、驅動電路、開關電源電路、保護電路和顯示電路等單元電路。根據信號轉換,將熱輻射反射回來的信號通過傳感器發送到單片機核心處理,通過數碼管顯示溫度，若受周圍環境溫度影響,溫度誤差過大,報警電路會發出警報,使用最小應用系統的設計，溫

28、度采集電路的可靠性，穩定性。圖3-1 結構圖3.2 單片機處理模塊 基于硬件設計的紅外溫度計STC89C51單片機現在對于模塊化設計的基礎上，廣泛的思想，所有的系統分為六大模塊：供應鏈管理模塊；紅外測溫模塊； RS232轉變電路模塊；電源模塊；鍵盤模塊和LCD模塊。經過劃分模塊的方式，能夠把一個繁瑣的問題剪切成幾個相對于方便處理的問題，依次給予解決，大大簡化了設計的難度。 紅外線溫度計是可選STC89C51單片機為主要成分，該單芯片模塊工作原理是：相對于STC89C51微控制器的負荷應處理來自紅外溫度測量模塊的數據來操縱，發送LCD屏幕顯示。圖3-2 單片機處理模塊電路圖單片機運行模塊是由一個

29、手動復位開關，只須高出10ms的RST引腳出現高水平，單片機復位的情行，這樣做是根據實際情況采取能否復原溫度測量數據。該儀器的振蕩電路是一個晶體振蕩器電路，頻率穩定的晶體振蕩器電路由于其良好的，這是紅外測溫技術是非常重要的。圖3-3 STC89C51RC單片機各引腳圖3.3紅外測溫模塊本模塊采用非接觸式紅外測溫的方法，解決了傳統的接觸式測量問題，具有響應速度快，精度高，測量范圍寬等特點。它經過紅外溫度傳感器掃描被測物體，并把對應的紅外輻射數據從P1.5和P1.6口端傳送給單片機模塊。圖3-4 紅外測溫電路模塊在紅外檢測裝置是目前面臨的很多產品，在設計時選擇合適的紅外探測器已成為一個重要的問題。

30、在設計過程當中選取紅外線檢測器件時，要考慮以下因素：第一設備的性能，響應速度的光譜響應范圍，有效檢測區域，組件的數量，冷卻方式和目標溫度檢測。本紅外測溫儀采用了臺灣燃太生產的TN901紅外探測器作測溫模塊，它是一種集成的紅外探測器，里部有溫度補償電路和線性電路，因此簡化了本系統的設計。3.3.1 紅外測溫傳感器的引腳介紹圖3-5 紅外測溫元件紅外測溫傳感器引腳圖如圖2-4，在此V為電源引腳VCC，VCC為3V到5V之間的電壓，凡是取3.3V；D接收數據引腳，沒有按照當D高；C 2kHz的時鐘輸出引腳接地引腳G；A為測溫驅動信號引腳，低電平有實際效果。3.3.2 紅外測溫模塊的時序圖中的紅外測溫

31、模塊時序圖收集數據時，時鐘的下降沿。 （實施例：假設一個溫度測量需要接取5個字節的數據，這是五個字節的：項目是測量目標溫度的0x4c代表作為0x6c以測量環境溫度; MSB接收八位數據的高溫；LSB為八位數據的低溫充電；和測試代碼，接收合理的數據=數目+ + LSB MSB；鉻是一個完整的標志，當Cr 0xodh說溫度數據的接收。）圖3-6 紅外測溫SPI時序圖紅外測溫模塊溫度值的計算在上面的例子：所測定的環境溫度或預定溫度時，只要檢測到的檔案是0x4cH同時檢測與0x66H CR是否0x0dH，其計算方法是相同的溫度。計算公式：目標溫度/溫度=溫度/ 16-273.15這個溫度是小數，當轉換

32、為十六進制八高位，八LSB的低；如果MSB是0x14H，LSB是0x2Ah，臨時六角時0x142aH，5162時小數點，所以測得的溫度為5162/16-273.15=39.475。3.4 RS232A電平轉換模塊使用RS232轉換電路，單片機，PC機可以很容易地開始串行通信，還可以發送和接收或從外部數據傳輸。但是，當運行串行通信要有一定的前提下，因為RS232用于表示正和負電壓的邏輯狀態，和TTL用于表示一個邏輯高和低狀態，然后，為了能夠同PC機接處口或終尾端的TTL器件連接,必需在RS232與TTL電平之間實行電平變動。這種變化可以用分立元件，也可以用于集成電路芯片。現在越來越廣泛的應用集成

33、電路轉換裝置，設計選用MAX232芯片，該芯片可以做環評雙向TTL電平轉換。RS-232是串行數據接口標準，它提供了連接電纜，電氣特性，功能和信號傳輸。RS-232信號指定正和負電平之間擺動，當發送數據時，發送端驅動器輸出正電平+5+15V，-15-5V負電平。沒有數據傳輸線，TTL。開始從上傳送數據到關，線路電平從TTL電平到RS-232級，然后返回到TTL電平。工作層面接收規范+ 3 +12 V和12 -3V。因為傳輸層和接入層只差2 3V，因此共模控制力差。除了對分布電容對雙絞線，傳輸間隔約15米，最高速度為20kb/s時圖3-7 RS232轉換電路3.5 MAX232C芯片介紹MAX2

34、32C是RS232 TTL電平，并力爭達到芯片的水平變化之間，它是MAXIM的研究和開發，包括接收器和兩個驅動IC芯片，適用于各種EIA-232C和通信接口V.28/ V.24的。內部MAX232C芯片有一個電壓轉換器，可以把一個+5V電源電壓輸入轉換成RS232電平所需的輸出電壓。因此，僅使用+ 5V電源芯片的串行通信系統，可單獨進行。3.6 電源模塊STC89C51總供電內核為5v,而公共電壓制備此紅外測溫儀紅外溫度測量模塊和鍵盤模塊可用于5V，因此后相應的電源模塊中，外部輸入電壓轉換成一個單芯片電壓為5V至確保紅外線溫度測量系統可以操作。圖3-8電源電路3.7 鍵盤模塊鍵盤是單片機操作中

35、不可缺少的一部分。在鍵盤上開始74HC164，線連接到單片機P1.3端口，在很短的時間內對鍵盤的掃描線，以確定是否有鍵按下，按下按鈕來區分哪一個是壓從而根據程序中的關鍵價值做出進一步的判斷。圖3-9 鍵盤電路原理圖鍵盤模塊采用移動掃描模式下，鍵盤掃描電路的輸出和LCD顯示段常見的輸出端口代碼適當控制Q0的74HC164Q7，從而縮短消耗更多的I / O端口。本系統的鍵盤選用1×8行列式鍵盤。其工作原理是：單片機運行程序后繼續掃描鍵盤，檢查是否搜索按鈕，按下一個按鈕，當掃描。經由程序處置查出按下的鍵值，并使用相對應鍵操作程序實現對應的鍵操縱。3.8 LCD顯示模塊液晶顯示模塊是一種將液

36、晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源、結構件裝配在一起的組件英文名稱叫“LCD Module”，簡稱“LCM”，中文一般稱為“液晶顯示模塊”。液晶顯示器件是一種高新技術的基礎元器件，雖然其應用巳很廣泛，但對很多人來說，使用、裝配時仍感到困難。特別是點陣型液晶顯示器件，使用者更是會感到無從下手特殊的連接方式和所需的專用設備也非人人了解和具備，故此液晶顯示器件的用戶希望有人代勞，將液晶顯示器件與控制、驅動集成電路裝在一起，形成一個功能部件，用戶只需用傳統工藝即可將其裝配成一個整機系統。從廣義上說，凡是由液晶顯示器件和集成電路裝配在一起的部件都屬于“模塊”，但實際上我們通常所說的“模塊

37、”主要是指點陣液晶顯示器件裝配的點陣液晶顯示模塊。圖3-10 LCD顯示屏LCD顯示模塊：數字顯示動態顯示屏按顯示器分靜態展示，靜態顯示，雖然數據可靠，使用很少的CPU時間，但每個需要一個單獨的顯示單元顯示電路，硬件電路和多用；動態顯示所要顯示的數據在CPU隨時更新，每個顯示，每一通道，通過目標顯示視覺左。動態顯示數據有閃動感，占用CPU時段多，但使用的硬件少，能節約線路板空間。圖3-11 1602顯示模塊74HC164的8位的移位寄存器，當除掉端（CLEAR）的低，則輸出端子（QA-QH）所述的低。串行數據輸入（A，B）可以控制數據。當A，B任一低，停止新的數據輸入，時鐘端（CLOCK）脈沖

38、上升沿QA功能低下。當A，B有一個高的水平，那么其他的將允許使用的QA下列形式所確定的輸入數據和CLOCK的上升沿。引出端符號CLOCK 時鐘輸入端A，B 串行數據輸入端QAQH 輸出端邏輯及封裝圖（雙列直插封裝）兩個74HC164分別控制數碼管的選擇和選擇，控制位選信號輸出端QA的74HC164QD電阻，三極管，并通過一個共同的陰極連接，控制時鐘脈沖信號P1.2口數字控制；另一個是通過電阻直接與數碼管顯示數字傳輸連接，P1.1端口控制時鐘脈沖信號。他們總是與高層次清晰，A，B兩個輸入端口連接到P1.0端口上的共同。圖3-12 LCD顯示電路原理圖3.9 音頻輸出模塊SPY0030功放(功率放

39、大器)的原理就是利用三極管的電流控制作用或場效應管的電壓控制作用將電源的功率轉換為按照輸入信號變化的電流。 因為聲音是不同振幅和不同頻率的波，即交流信號電流，三極管的集電極電流永遠是基極電流的倍，是三極管的交流放大倍數，應用這一點，若將小信號注入基極，則集電極流過的電流會等于基極電流的倍，然后將這個信號用隔直電容隔離出來，就得到了電流(或電壓)是原先的倍的大信號，這現象成為三極管的放大作用。經過不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。 而場效應管則是用柵極電壓來控制源極與漏極的電流，其控制作用用跨導表示，即柵極變化一毫伏，源極電流變化一安，就稱跨導為1，功率放大器就是利用這些作用來實現小信號控

40、制大信號，從而使多級放大器實現了大功率的輸出。SPY0030內置2路10 位精度的 DAC，只需要外接功放電路即可完成語音的播放。圖3-11是音頻輸出電路。可以直接聽報警的聲音。SPY0030還具有以下優點，只為能SPY0030（兩電池可以工作）；LSPY0030輸出功率約700mW。 圖3-13 音頻輸出電路圖第4章 系統的軟件設計4.1 主程序流程設計利用匯編語言，匯編語言助記符由于選擇寫不是二進制機器語言編程的程序更加簡單，在一定程度上，簡化編程過程。匯編語言的特點是一個標記，而不是指令代碼，和助記指令碼基本上對應于保留的機器語言的靈活性。使匯編語言的方向，更能顯示功能，更高質量的結果。

41、當紅外測溫儀使用STC89C51單片機復位指令立即運行程序。STC89C51單片機初始化的第一個程序，然后開機顯示確定鍵入輸入，如果沒有按鍵輸入，則繼續判斷；如果有一個鍵入的輸入，是決定紅外測溫。如果是，返回到電源，它是紅外溫度測量的開始，收集數據，并顯示在測試的溫度值。具體工作的流程圖如下圖3-1：圖4-1 主程序流程圖4.2 紅外測溫程序模塊數據輸出信號和所述順序脈沖信號連接微控制器P1.5該紅外測溫模塊，P1.6口，溫度控制終止P1.7口。這個模塊本來的數據存儲讀出并驅動溫度測量的字符數組，讀出的數據，數據的在下降沿脈沖連續傳輸。該五個字節的判斷后的數據讀出的第一個字節0x4c或0x66

42、和第五字節的可能性0X0D，并且如果返回所計算的溫度值，否則則讀取數據。 圖4-2 紅外測溫流程圖在這種紅外線溫度計的軟件設計，其中的流量統計是一個非常重要的部分，它是有關精密產品的調試，所以它給出數據被讀出的溫度和一個獨立的程序，由于數據的紅外測溫模塊是一位進入單片機，所以需要雙回路，其中一個回路接收一字節的數據，另一外循環回路接收五字節的數據。圖4-3 讀測量數據流程圖4.3 鍵盤掃描程序模塊鍵盤是單片機的應用中不可或缺的一部分。鍵盤是使用一個8行（1X8）這樣，74HC164用作鍵盤上的操作，連接到MCU P1.3端口，在一段很短的時間內以穩定的鍵盤掃描線，列線，然后判斷是否有鍵按下，按

43、下按鈕，然后確定哪些按鍵信息是根據在程序中運行從而進一步的判斷該按鍵操作的可用價值。圖4-4 鍵盤掃描程序由于系統采用獨立按鍵組成的機械接觸，按下按鈕時會有抖動問題，按鍵開關的抖動，但實際的"顫抖”很多時候，這些很多次這20ms，據我們只有一次，但在現實中產生了很多次，所以我們必須過濾掉其他時間。供應鏈管理是真正的“顫抖”，在延遲20ms，其他的“顫抖”（即，消除顫抖）。這種振動瞬態需要5 10ms，人類的眼睛是沒有發現，但對于CPU來說，在關鍵的抖動效果的判斷。用于單片機讀P1.3端口狀態正確，只為每一個關鍵的反應，必須采取措施以消除發顫。該軟件的目的是要清除一個短暫延遲后搖逃脫短

44、暫的，不會立即識別鍵盤被按下時。 第5章 安裝與調試5.1 硬件的安裝與調試焊接電子電路，組裝和調試占據電子工程技術的關鍵作用，任何電子產品的制造，焊接是電子產品的質量和可靠性的最基本保障，最重要的是確保調試步驟在電子產品的正常運行。開始焊接在電路板上，按照總體電路圖，這里選擇的是手工焊接，手工焊接的基本模式，雖然大部分電子產品對手工焊接的使用較少，但對于電子產品修理，調試不可避免地將手工焊接使用。焊接質量對修復效果有直接的影響。手工焊接是一種很強的操作技能，在理解了一般方法，實踐，多實踐,才能夠有較好的焊接品質。手持電烙鐵焊接方法，正握，反握，握筆式三型。焊接維修部件和電路板握筆式更方便。根

45、據安裝圖進行元器件的安裝。元器件的安裝方式有立式、臥式兩種。安裝順序一般是先大部件，然后阻容元件插入小墊孔，元件布置要求整潔美觀，容易看到外在的組件模型，數值，便于檢查和維修，之后用良好的晶體管或集成電路來檢測插入孔墊，它可以焊接。焊接注意事項（1）保持焊接處和焊接物的清潔。（2）采用正確的加熱方法。（3）焊點上的焊錫量要適中。（4）烙鐵頭撤離有講究。 （5）不要使焊錫凝固前移動或振動。 （6）烙鐵頭不要作為攜帶焊料的工具。 焊接前注意事項: (1）檢查原理圖連接是否正確。 (2）檢查原理圖與PCB圖是否一致。 (3）檢查原理圖與器件的上引腳是否一致。圖5-1 焊接后原件可以選一個良好的電路板

46、用萬用表（200歐姆）的紅，黑表筆測試電路板的每個焊接口，當其電阻很小，證明焊接都沒有斷開，當電阻大，哪個對準則證明那個壞了，它應該重新對準，適當地電連接的電路板。選擇的20K歐姆萬用表，是否有短路檢測電路。在實驗室進行了測試，電路板焊好，會燒到芯片中的程序，你可以開始顯示。并對于陰極焊接電路板接收電路板上的+5V電源，接地接地的具體驗證步驟，你可以看到指示燈提示。如果光是不是亮的，有必要分析原因校正。（1）晶振電路的測試使單片機能夠運轉的必要條件使單片機系統的時鐘正常。在實踐中，由于各種原因引起的異常系統時鐘和系統無法正常運行時的系統時鐘，所以無論振動是檢查這里的第一步。在該系統的電源狀態，

47、用萬用表（20V）中，隨后由檢測電壓XTAL1和XTAL2插腳直流電壓配置文件，看看它是否是正常的，在調試過程中，所測量的電壓XTAL1應該2.05V，XTAT2應該2.15V.（2）復位電路的測試復位不正常會造成系統無法運行。如果復位引腳始終處于高位時，系統將始終被重置的情況;如果總是低，高脈沖信號不能被要求重置時，系統也可能無法正常工作。當設備工作正常，RST復位引腳應為0V，當按下復位按鈕，復位引腳為高電平徘徊在5V。（3）顯示電路的測試數字電子秒表顯示電路是正確實施最直觀的觀察窗口，它可以顯示通過觀察檢測電路的內容是否工作正常。當顯示電路與電路按照焊接，隨著二極管側面位置測量，公眾將黑

48、表筆接共陰極數碼管，然后紅筆然后段數碼管，數碼管可以顯示部分時，說明各點焊接正常。5.2 單片機程序的燒錄現今用戶多用到的是51系列單片機開發軟件是德國Keil公司推出的Keil C51軟件，它是一個基于32位Windows界處的應用程序，根據C程序和匯編語言編程，使用此版本編譯和統一的視覺仿真軟件（簡稱V2）。Keil提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整建立方式，由如下幾部分組成：Vision IDE集成開發情況（包含工程管理器、源流程編輯器、程序調試器,C51編譯器、A51匯編器、LIB51庫管理器、BL51連接/定位器、OH51指定目錄生成器和

49、Monitor-51、RTX51隨時選擇。操作Kei開始軟件仿真操作的主要環節為：編寫源程序并存儲創建工程并增添源文件創設工程編譯/匯編、銜接，生成目的文件運行調試。使用“Keil工程”（項目）的工程概況，（但并不是一個單源）開始編譯/連接裝配，操縱。工程的創建、布置、編譯/匯編及連接發生目的文件的方式很容易操縱。起初選取菜單File-New，在源程序編輯器中輸入匯編方式或C語言源程序（或選擇File-Open，直接開啟已用其余的編輯器編纂好的源程序文檔）并保留，提示，保存時務必在文件名后加之擴展名.asm（.a51）或.c；在選擇食品工程的新項目創建一個新的項目，并保持（不保存添加的擴展，也

50、可以結合推廣，也可加之擴展名.uv2）；工程存儲后會立即彈出一個建設選擇對話框，選取CPU后點擊返回主界面。此時工程窗口的文件頁（Files）會出現"Target1”，將其前端+號拓展，接著選擇Source Group1，右擊鼠標彈出的菜單，選取"Add File to Group Source Group1”，呈現一個對話框，務必尋找并參入源文件（在加入一個源文件后，該對話框不會消退，而是隨著陸續插入其余文獻）。選取文件后點close返回主界面，展開"Source Group1”前面的+號，就會看到所插入的文件，雙擊文獻名，即可打開該源程序文件。緊接著對工程進行

51、建立,選擇工程窗口的Target1，再選擇Project-Option for Target Target1（或點右鍵彈出菜單再選擇該選項），展開工程屬性對話框，總有8個選項卡，主要建立的工作包括在Target選項卡中設置晶振頻率、在Debug選項卡中設置調試仿真板等，如要寫片，還必須選取"建立HEX得輸出選項卡”；其它選項卡內容一般可取默認值。工程建立后按F7鍵（或點擊編譯工具欄上相應圖標）進行編譯/匯編、連接和產生的文本。結 論幾個月的畢業設計將要結束，回憶這段時間收獲頗多。所做的設計基本達到了任務書的要求，可以顯示環境溫度和目標溫度，和0.1度的溫度分辨率，甚至超過了任務書的要

52、求較高。 該設計由兩部分組成：硬件設計和軟件設計的一部分，硬件部分包括一個單芯片控制模塊，紅外溫度測量模塊，液晶顯示模塊，鍵盤模塊和RS232級模塊，軟件部分包括一個主程序模塊，紅外測溫程序模塊。供應鏈管理作為收入接收的控制紅外測溫儀的溫度數據經處理后送LCD控制。通過硬件電路方案，從準備焊接元器件開始,重新的學習了一下硬件焊接的原理和方法,以及注意事項,要保證絕對的安全,烙鐵是高溫操作,不能因為一時的疏忽造成安全隱患,這樣就得不償失了,在我們多次焊接的基礎下,還是能夠很容易的做到無事故焊接,零失誤焊接,以及安全焊接。焊接的時候要注意有沒有漏焊，誤焊，以及意外連接造成最后的運行失敗，在焊接時候

53、開始避免能夠減少最后工作的麻煩。通過親自動手焊接元器件，能夠預習以前的知識，也能夠鍛煉自己的動手能力，可以增加團隊協作機會，同時能夠在論文的書寫時候更加熟悉，快捷我用的Protel軟件更熟練了，手術后的Keil設計軟件，使我的編程和調試能力有了很大的提高。這不僅使普通意義上，我學到了課本有一個更好的了解，同時也提高了我的業務技能，以理論聯系實際的能力。為此后的研習和工作打下了很好的基底。但同時也明明感覺到尚有許多地方加強完善和提高，設計的實物與實際使用還有一定的差距。如果可以運用按鍵更靈活的把控測溫，如果再加上語音溫度報告能就更加完善了。所以在以后的工作中，還要繼續的進修充電，學習更多的技能。

54、力取可以在此基礎上設計出更優化、功效更穩定、構造更輕易的智能化儀器。參考文獻1 宋文、楊帆傳感器與檢測技術.M 北京：高等教育出版社，20042 華成英、童詩白.模擬電子技術基礎.M第三版.高等教育出版社，2004.43 閻石.數字電子技術基礎.M第四版.高等教育出版社，2004.44 莫力.Protel電路設計.M國防工業出版社，2005.15 姚四改.Protel99SE電子線路設計教程.M上海交通大學出版社，2004.16 李建忠.單片機原理及應用.M西安電子科技大學出版社，2002.27 蔡惟錚.常用電子元器件手冊.M哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,19988 王武江、陳樹凱常用集成電路

55、速查手冊.M北京:冶金工業出版社 ,20049 張俊謨、單片機中級教程.M北京：北京航空航天大學出版社，199910 胡漢才、單片機原理及系統設計.M北京:清華大學出版社,2002。11 魏澤鼎、單片機應用技術與實例.M北京：電子工業出版社，2005.112 宗光華、李大寨多單片機系統與應用技術.M北京：北方交通大學出版社,2003.813 朱定華、戴汝平單片微機原理與應用.M北京：北方交通大學出版社，2003.1014 王福端、單片機測控系統設計大全.M北京：北京航空航天大學出版社，1998.415 李昌禧、智能儀表原理與設計.M北京：化學工業出版社，2005.216 盧勝利、胡新宇、程森林智能儀器設計與實現M重慶：重慶大學出版社2003.617 何力民、智能單片機應用文集.J北京：北京航空航天大學出版社,199318DENG Zen- guan, LIAO De- wei, FENG Lei. The Application of OnlineInfrared Radiation Thermometer in Detection of State of Electric PowerEquipment C. Annual Conference Papers of Chinese ElectricalEngineeringAcadem