1、精選優質文檔-傾情為你奉上人體紅外測溫儀電路系統設計與實現專心-專注-專業題 目 人體紅外測溫儀電路系統設計與實現 學生姓名 高 凱 學號 所在學院 物 理 與 電 信 工 程 學 院 專業班級 通 信 1204 班 指導教師 趙 峰 完成地點 物理與電信工程學院實驗室 6月5日陜西理工學院本科畢業設計任務書院(系) 物理與電信工程學院 專業班級 通信工程(通信1204) 學生姓名 高凱 一、畢業設計題目 人體紅外測溫儀電路系統設計與實現 二、畢業設計工作自 年 11 月 9 日 起至 年 5 月 18 日止三、畢業設計進行地點: 物理與電信工程學院實驗室 四、畢業設計應完成內容及相關要求：

2、設計內容：研究非接觸式熱釋電紅外測溫儀的原理，實現對物體表面溫度快速準確的測量裝置。設計紅外測溫儀的整體系統構架。根據熱釋電原理，主要針對人體體溫測量進行具體的設計和實現，具體包括整體方案，硬件電路，單片機程序和主機程序。并利用設計出來的紅外測溫儀在環境溫度30下對人體溫度和水溫進行了測量，對人體的溫度測量的誤差低于0.5。設計要點：（1）熟練應用單片機進行電路系統設計；（2）掌握熱釋電紅外測溫原理，建立起測量溫度與輸出信號之間的函數關系；（3）設計測溫電路系統，測溫距離不小于10cm；（4）根據電路原理圖，制作電路板，完成樣品制作、調試、改進；（5）系統測試與性能分析，分析存在的技術問題，并

3、提出改進的方法；（6）撰寫論文。 六、畢業設計的進度安排：1.開題報告截止日期： 3月18日完成任務：（1）開題報告撰寫，并于指定時間在系統中提交開題報告。（2）完成在系統中下達的外文翻譯原文并提交。2. 論文(設計)實施階段截止日期： 5月18日完成任務：（1）查閱文獻資料擬定畢業論文（設計）大綱，進行相關實驗、調查或文獻綜述。（2）4月中旬必須在系統中提交中期檢查，教師審核后按照整改意見修改。（3）提交初稿，教師進行初審，退回修改，直到初稿審核經過，進行定稿階段。3. 評閱及答辯階段截止日期： 6月13日完成任務：（1）定稿論文評閱，答辯PPT制作。（2）論文答辯，答辯后按照修改意見對論文

4、進行終稿定稿。 指導教師簽名 趙峰 專業負責人簽名 王戰備 學院領導簽名 熊曉軍 批準日期 -01-10 人體紅外測溫儀電路系統設計與實現高凱（陜西理工學院物理與電信工程學院通信1204班級，陜西 漢中 ）指導教師:趙峰摘要：傳統的測溫技術操作方法用起來不太方便,測量時間也較長，而紅外測溫為測量人體表面溫度提供了快速，非接觸式手段，可廣泛，有效的用于人們體表溫度測量。本文經過介紹人體紅外測溫儀的實現方法來進行改進，結合熱釋電原理，以STC89C52單片機為其核心控制部件及紅外測溫探頭TN901為基礎，對數據進行分析，再經過LCD把結果顯示出來，而且設置報警值。與傳統的測溫方式相比，具有操作方便

5、、響應時間短、使用壽命長、非接觸等一系列優點。實驗結果表明，在測溫距離不低于10cm的情況下，對人體表面溫度測量的誤差低于0.5。關鍵詞：STC89C52單片機 紅外測溫 非接觸式Design and implementation of an infrared thermometer circuit system for human usesGao Kai(Grade ,Class 4,Major of Communication Engineering,School of Physics and TelecommunicationEngineering of Shaanxi Universi

6、ty of Technology,Hanzhong ,Shaanxi)Tutor:Zhao FengAbstract:Traditional temperature measurement method of operation is not convenient to use and the measurement time is longer, infrared thermometer provides a fast and non-contact means for the body surface temperature , can be used in people body sur

7、face temperature measurement widely and effectively.This paper describes the implementation of human infrared thermometer to make improvements,combined with pyroelectric principle. the STC89C52 microcontroller as its core control components and infrared temperature measurement probe TN901 as the bas

8、is for the analysis of the data. Then through the LCD to display the results, and set the alarm value.Compared with the traditional temperature measurement method, the method has a series of advantages, such as easy operation, short response time, long service life, noncontact and so on.The experime

9、ntal results show that the error of the human body surface temperature measurement is less than 0.5 degrees Celsius in the temperature measurement distance is not less than 10cm.Keyword : The STC89C52 SCM Infrared Temperature Measurement Non contact目錄引言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

10、 100 m之間，按波長的限制，可分為近紅外，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，它一般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

11、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，而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事(如智能人工目標分類)，便攜式個人電腦機能夠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、HG

12、H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依然具有很大的優勢，但非接觸紅外測溫儀已被業界關注。經過對非接觸式紅外測溫儀資料的搜集，我們能夠看到，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。非制冷紅外傳感器的研究進展中能夠看出，紅外陣列傳感器應用在過去，是量子型紅外探測裝置液氮冷卻，現在是用于非致冷紅外陣列傳感器的使用，紅外自動溫度記錄儀具有小，重量輕，價格低的特點。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，它的溫度記

13、錄精度在0.060.08, 這是一個衡量毫米陣列式主動紅外溫度記錄儀的熱輻射的標準。近年來，紅外自動溫度記錄儀的快速發展，使溫度檢測的高分辨率，高精度、高速度成為可能。1.紅外測溫儀的背景及研究意義1.1 紅外測溫技術的發展歷程在19世紀，英國天文學家赫歇爾F.W.發現紅外線。20世紀70年代，熱成像系統和CCD成功應用，這世紀末，焦平面陣列（FPA）紅外裝置已成功應用，紅外技術核心是紅外探測器。具有光學，光電，量子結構的光子檢測器，熱探測器與熱敏電阻，熱電偶，熱電類型。從第一代紅外探測器和多臺設備上掃描成像到第四代的快速發展，帶動了相關技術和相應的紅外應用技術的飛速發展，紅外材料，光學元件加

14、工和涂層，冰柜，特別的信號電路處理，圖像處理，系統設計，系統測試。仿真和測試技術，已經形成了比較完整的科研生產體系。紅外探測是一種高科技檢測技術在線監控（不間斷）的風格，它集光電成像技術，計算機技術，圖像處理技術于一身，由于其分子運動的任何對象，不斷向外輻射的紅外線熱，以便在物體表面，以形成一定的溫度場，一般被稱為“圖像”。經過接收對象發射紅外線（紅外線）時，屏幕上的熱圖像顯示，紅外診斷技術是經過測量設備的表面溫度和溫度場分布的紅外輻射能量的吸收，從而判斷加熱設備的情況。確定表面溫度的分布，準精確，實時，快速等特點。紅外測溫技術在生產過程和產品質量控制和監測中，在機械故障的診斷和安全保護中發揮

15、重要作用。在近20年來，技術的非接觸式紅外測溫儀得到了快速發展，也不斷提高性能，功能也不斷增強，品種不斷增多，適用范圍正在擴大。比起接觸式測溫，紅外測溫有著響應時間快，非接觸，安全性和使用壽命長等優點。當前，紅外診斷技術檢測設備的應用程序，如紅外測溫儀，紅外熱電視和紅外熱成像儀等。如使用熱成像技術將這種看不到“熱”轉化為可見光圖像直接使測試結果紅外熱電視和紅外熱成像儀器，靈敏度高，可檢測的熱設備微妙的變化，準確地反映設備內部，外部加熱，高可靠性，及時發現設備隱患非常有效Error! Reference source not found.。1.2紅外測溫儀的研究意義由于需要用于醫學的發展，在許多

16、情況下，普通溫度計滿足不了快速和精確的溫度測量的要求，諸如用于測量體溫火車站和機場在人口密度大的地方。雖然現在國外，這個溫度測量技術相對成熟，但技術仍處于發展階段。因此，為了適應醫療發展的需要，有效地為溫度測量的特殊環境，從而有效地控制和預防諸如流，非典型特殊疾病的傳播，有必要設計一種快速測定，高溫測量精度。一般工業用紅外線溫度計的精度不夠高，我們根據紅外線溫度測量原理，經過關鍵部件，其目的是系統設計和自動調節的溫度補償的選擇，以提高紅外線的精度溫度計，設計了一種用于場合人員密集和大流量快速體溫測量的紅外溫度測量電路。非接觸式紅外溫度計能夠經過使用最新的紅外技術快速方便地測量物體的表面溫度。與

17、對象沒有機械接觸來進行測量和快速測量溫度讀數。只需要在對象瞄準進行測量時，按下扳機，在液晶顯示讀數的溫度數據。紅外線體溫計具有重量輕，體積小，便于使用，攜帶方便和熱，危險或難以到達的對象準確測量的優點，而不會污染或損壞待測定對象。每秒接觸溫度計測量將需要的時間數分鐘，每秒紅外測溫儀能夠測量多個讀數。在溫度測量技術上紅外線溫度傳感器的選擇是非常重要的，不但在溫度測量使用紅外線溫度傳感器，大面積的溫度測量也能夠使用紅外線溫度傳感器。本次設計就是使用紅外線溫度傳感器的溫度測量技術，它具有高的溫度分辨率，響應速度快的優點，而不會干擾測量的目標溫度分布場，測量精度高，穩定性好;還有更多類型的紅外線溫度傳

18、感器，發展非?？?，技術比較成熟，這是由設計紅外溫度傳感器設計的非接觸溫度測量儀是主要的原因之一。2.系統總體方案選擇2.1紅外測溫模塊的方案論證方案一：在這個方案中，該系統分為紅外溫度傳感器模塊，MCU模塊，按鍵模塊，報警（蜂鳴器）模塊，液晶顯示模塊和電源模塊的模擬。所謂的模擬傳感器的輸出是一個傳感器是模擬的，而不是能夠直接進行的數字數據的處理，因此它需要經過一個信號放大和AD轉換可被發送到微控制器用于處理。在這個方案中，要經過紅外線溫度傳感器的模擬接收人體發射紅外線，則對應于經過傳感器傳出感溫度的電壓值的輸出轉換后。經過在液晶顯示模塊放大電路和AD轉換電路和發送到微控制器模塊進行處理，然后將

19、兩個紅外線溫度傳感器輸出以顯示相應的體溫。方案二：這個項目的第一個方案的最大區別是：在該方案由TN901紅外溫度傳感器來取代模擬紅外溫度傳感器。由于TN901紅外線溫度傳感器內部集成運算放大電路，AD轉換電路，濾波電路和數字信號處理器，因此只能TN901傳感器的直接傳遞到微控制器處理模塊和液晶顯示模塊顯示的測定溫度數據傳感器數據接口。方案對比和選擇：兩種方案比較，相對較低的方案，而是要設計要求和系統電路變得更加復雜，從而使功率增加，以及效率將降低，在工作量增加，但也帶來了更多的要求。兩種計劃的比較，雖然TN901模塊成本的第二個計劃是高的，但整個系統相對是比較簡單的，傳感器和MCU能夠直接連接

20、。它不但簡化了電路，而不是電源模塊帶來更多的消費，因此電源效率將提高到一個新水平?？紤]到各方面的問題，我認為方案二更適合這種設計。2.2.電源模塊選取的方案論證方案一：采用USB接口進行供電。隨著科技的不斷發達，電腦等產品的不斷升級，電子產品智能化，很多電子產品的供電已經開始慢慢的轉向USB供電，USB供電不但即插即用，而且更環保、更方便、更普遍，更能跟上時代的步伐。方案二：由電池供電。電池電源有著悠久的歷史，并一直延續到現在，許多遙控器，手電筒等常見的家電產品也已經在使用電池供電，電池供電方便，易于更換電源。比較方案的選擇：電池供電與USB供電比起來更加便攜，可是，在市場上電池的種類繁多，比

21、如干電池、鋰電池和紐扣電池等。電量都會很快消耗掉，而且USB供電更方便快捷、即插即用、更環保，而且能符合電子產品的走勢，因此還是采取USB供電。綜上所述：本設計采用0.5米的USB供電線作為電源模塊部分的設計。2.3控制部分的選擇從ATS和STC單片機我們能夠了解到，51和52單片機占了大多數，但51單片機內存小而且由于設計的更高的要求，因此對于初學者來說，我選擇52 ，價格低廉,具有較高的價比。STC89C52是STC 司生產的 種低功耗、高性能 CMOS8位控制 ,具有 8K 在系統可編程 Flash 存儲器。在單芯片上，因其擁有靈活的 8 位 CPU 和在系統可編程 Flash 功能，使

22、得 STC89C52 為很多嵌入式控制應用系統提供了高效、靈活的解決方案。STC89C52 具有以下所示標準功能：8k 字節 Flash，512 字節 RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器，內置 4KB EEPROM，MAX810復位電路，3個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口1。另外，STC89C52能夠減少到0赫茲靜態邏輯操作，支持兩種軟件可選省電模式。在空閑模式下CPU停止工作，并允許RAM，定時器/計數器，串行口和中斷系統工作。掉電保護模式,信息得以被保存，振蕩器被凍結，單片機機器的所有工作停止，直到中斷或硬件復位，最高工作頻率35MHz時，有6T/12

23、T可選。P1口是8位雙向I/O口內部上拉端口， P1輸出緩沖器可驅動4個TTL邏輯電平。 P1口，寫入“1”，內部上拉端口電阻升高，這能夠被用作輸入。作為輸入，外部上拉引腳為低電平，由于內部的輸出電流（IIL）的阻力。另外，P1.0和P1.2分別定時器/計數器2的外部計數輸入（P1.0/ T2）和定時器/計數器2觸發輸入端口），在閃存編程和低8位地址接收的字節在P1口。P2口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時能夠作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將作為輸出電流（I

24、IL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存儲器（例如執行MOVXDPTR）時，P2口送出高八位地址。在此時，P2口使用很強的內部上拉電阻。在使用8位地址（如MOVXRI）訪問外部數據存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節和控制信號。綜合以上功能我選擇STC89C52作為方案的控制部分的單片機。3.人體紅外測溫儀的原理和特點3.1人體紅外線測溫儀的理論依據所有自然界的高于絕對零度(-273.15)的物體，由于分子的熱運動，在不停止對周圍空間輻射紅外波段的電磁波,經過能量密度的輻射溫度依賴性和對象本身與輻射法可得出紅外輻射理論，輻射

25、定律為： （3.1）式中：為輻射出射度數，；為斯蒂芬波爾茲曼常數；為物體的輻射率；為物體的溫度，單位；為物體周圍的環境溫度，單位。測量出所發射的，就可得出其溫度。 這種測量不需要與要被測量的物體接觸，因此它屬于非接觸測量。在不同的溫度范圍和對象發射電磁波能量波長分布是不同的，在室溫下范圍，能量主要集中在紅外和遠紅外波長（0至100）。對于不同的溫度范圍和在儀器的不同的測量對象，具體的設計也是不同的。根據式（3.2）的原理，儀器經過紅外輻射測量： （3.2）式中：為光學的常數，與儀表具體的設計結構有關；為被測對象的輻射率；為紅外溫度計的輻射率；為被測對象的溫度(K)；為紅外溫度計的溫度(K)；它

26、由一個內置的溫度檢測元件測出。輻射率是一個用以表示物體發射電磁波能力的系數，數值由0至1.0。所有真實的物體包括人體各部位的表面，其值都是某個低于1.0的數值。我們人體主要輻射波長約在910的紅外線，經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。由于該波長范圍內的光線不被空氣所吸收，因此可利用人體輻射的紅外能量精確地測量人體表面的溫度。經過在紅外能量人體輻射的測量能夠精確地測量身體表面溫度。紅外測溫技術的最大優勢之一就是測試速度快，不到1秒就能夠完成測試。由光學系統，光電檢測器，信號放大器和信號處理，顯示輸出部件紅外線溫度計。3.2 人體紅外線測溫儀的原理紅外測溫儀的溫度測量是

27、基于黑體輻射定律，傳感器是測量溫度信息的主要載體，經過傳感器把經過的溫度信息放大到電路先轉換成為毫伏級的電壓信號把弱電壓信號慢慢放大到單片機能夠自由處理的可調控范圍之內,然后再經過輸入A/D轉換器把電壓信號轉換成為數字信號然后再經過相應的軟件把得到的數字信號成功地輸入到主機中去。在使用單片機對信號進行采集的時候一般為了提高測量的準確度,必須要求在采樣的同時對信號進行數字濾波1。所有高于絕對零度的物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。根據黑體光譜輻射亮度的普朗克公式，即： (3.3)式中第一輻射常數

28、: ,第二輻射常數: 其中：-波爾茲曼常數； -普朗克常數； -電磁在真空中的傳播速度。3.3 人體紅外線測溫儀的特點人體紅外測溫儀是經過接收人體發射的紅外線的能量的大小來測量其體溫的儀器。紅外測溫儀是利用紅外傳感器對被測目標時的熱輻射進行采集，測溫儀內部的靈敏探測元件將采集的能量信息輸送到單片機的微處理器中進行處理，然后轉換為溫度讀數顯示在LCD顯示屏中。因此人體紅外測溫儀的優點有：(1) 測溫速度快：即響應時間快。紅外探測器中靈敏元非常靈敏，只要接收到目標紅外輻射即可在短時間內定溫。(2) 準確度高：人體紅外測溫不會與普通測溫一樣破壞物體本身溫度分布，因此測量精度高。(3) 非接觸測量：它

29、不需要接觸到人體，只需在額頭前方10厘米左右測溫即可，而且紅外探測器只需感應人體輻射的紅外線。因此，不會干擾人體，也不會為人體帶來損傷。(4) 測量范圍廣：因為人體紅外測溫儀是非接觸式的，因此測溫儀不會處在很高或很低的溫度環境中，而是工作在正常的溫度或測溫儀允許的條件下進行測量的，因此測量范圍比較廣。(5) 體積小，方便攜帶。(6) 靈敏度高：只要人體溫度有微小變化，輻射能量就會有較大改變，容易測出來。而且使用壽命長及使用安全。(7) 受外界環境溫度干擾較?。河捎诒驹O計中所使用的紅外探測器是帶補償電路的，因此它能夠補償外界環境溫度的高低起伏。3.4 影響溫度測量的主要因素及修正方法影響紅外人體

30、測溫儀的因素有：(1) 測量溫度時的環境因素：測溫儀所處的環境條件對測量結果有很大的影響，因此應該考慮進去，檢測儀器接收到的紅外輻射包括目 標自身紅外輻射和其它部位及周圍環境的輻射，以及目標對太陽和環境輻射的反 射與散射。因此為準確對設備進行紅外診斷，則必須考慮環境背景的輻射影響，本設計中正是利用了PM611熱釋電紅外線傳感器能夠補償溫度起伏的作用，實現準確的測溫。(2) 選擇被測物質發射率：人體紅外測溫儀一般都是按黑體（發射率=1.00）來分度的，而實際上，物質的發射率一般都小于1.00，在需要測量目標的真實溫度時，必須要設置發射率值。(3) 溫度測量范圍和測定對象的大小之間的關系：在不同的

31、距離，有效直徑D的衡量的目標是不同的，而且在靶的測量應注意到目標的距離。紅外線溫度計距離系數K的定義是測量的距離L與靶的直徑D的測量比，即,。(4) 目標的背景光測量：如果用一個明亮的背景光來測量物體（特別是受陽光直射或強光），測量精度會受到影響，因此能夠使用對象遮擋目標直接光消除背景光的干擾。(5) 溫度輸出功能：首先，我們模擬輸出信號 -05V，15V，010V，0/4mA會加入到閉環控制。其次，低報警，高報警，在控制溫度在一定范圍內所需的生產工藝可設置高低報警值。高報警：高報警設置為打開的情況下，當溫度低于上限報警值越高，對應的LED燈閃爍，繼電器接通蜂鳴器會響。(6) 如在溫度測量是在

32、一個不確定的環境下，所在外部環境將會對溫度測量以及測量誤差的結果有一定的影響，因此需要一個校正環境溫度。 由節輻射公式可得出熱釋電傳感器的響應公式為： (3.4)式中：為與熱釋電響應特性及物體表面發射率有關的常數，為物體表面溫度，為環境溫度。根據表示式（3.5）能夠得到不同的標定公式： （1）簡單關系式，即 （3.5）式中：，表中數據表明，不但與 有關，還與 有關。 （2）多項式，即 （3.6）令 （3.7）其實驗結果表明，測溫時的環境溫度和物體表面溫度要在一定的范圍內，要使測溫儀滿足一定的精度，如環境溫度=30，物體表面溫度超出180以上時，讀數誤差就會較大。從表3.1所示：首先，它應該是分

33、段標定物體的表面溫度，因為測量范圍大，校準系數差異，因此細分的話影響也很大。實際應用中以5為間隔，在10下對系數校準，采樣電壓峰值在對系數的選擇的時間內間隔下降。然后根據不同的環境溫度和已被選定的校準系數，保證在不同的環境溫度依然能夠精確的測量溫度。分析表3.1顯示，當表面溫度較低（78）時，經修改的系數受環境溫度影響較大。校準系數在這個溫度范圍對象必須對環境溫度修正。當表面溫度較高時，修正系數基本上是由物體的表面溫度來確定，這樣的系數不必根據環境溫度校正，這減少了校準系數的復雜性。下面表3.1是不同環境下溫度系數： 表3.1 不同環境下的溫度系數標準溫度 （）環境溫度（）測量值（V）系 數

34、Ka（V/）34.0026.02.6123.06126.52.6052.87927.02.5782.70478.0026.02.96117.5826.52.94817.4827.02.93517.44120.0026.03.39227.7226.53.38727.4927.03.38427.48 4. 人體紅外測溫儀的硬件設計4.1 總體設計下圖4.1所示是人體紅外測溫儀系統的總體結構框圖。紅外傳感器檢測系統信號處理部分LCD顯示模塊報警模塊按鍵模塊圖4.1系統總體結構框圖由上圖4.1能夠看出，紅外傳感器接收到人體發出的紅外線后，經過檢測系統確定后，再在信號處理模塊對所測得到的信號進行放大、濾

35、波、再進行一系列的計算，再由單片機處理傳送到顯示模塊顯示出溫度讀數。當外界溫度超過或低于此溫度時，1腳會輸出高電平或低電平，完成對溫度的判斷，進而實現對溫度的控制或進行報警，如果經過處理后的數據大于所設置的預警數據，則蜂鳴器報警。如果檢測完信號后送達處理系統處理，所測的數據有誤，則能夠經過控制器（按鈕）來進行重新檢測，直到顯示正確溫度。如下圖4.2是電路的電路原理圖的處理模塊：圖 4.2紅外人體測溫儀電路原理圖基于單片機STC89C52紅外測溫儀是當前使用較多的設計理念的硬件設計的一部分，整個系統分為五個模塊：紅外測溫模塊; MCU處理模塊;電源模塊;鍵盤模塊和液晶顯示模塊。能夠把一個復雜的問

36、題分解成一種較容易解決的模塊劃分方法，分別要解決，從而大大簡化了設計作品的難度。紅外測溫儀是STC89C52單片機為核心器件，芯片模塊的工作原理是：加載相應程序STC89C52單片機紅外測溫模塊的數據，送往液晶顯示器顯示。如上圖4.2中的左是單片機處理模塊是經過人工復位開關，只要RST引腳高電平超過10ms時，芯片進入復位狀態，根據實際情況和選擇很容易判斷復位溫度測量數據。使用振蕩電路的儀器是一個晶體振蕩器電路，如上圖4.2在左側是具體這部分電路的一部分。使用晶體振蕩電路是因為它的頻率穩定性是良好的，這是紅外溫度計的非常重要的一項技術要求。4.2 單元模塊設計4.2.1紅外測溫模塊在TN901

37、紅外測溫儀模塊，設計具有高精度、低功耗、高靈敏度特性，保證了采用MEMS熱電優良特性，可準確測量環境溫度，TN901紅外測溫儀用溫度補償技術，使module.ZyTemp產品承受10熱沖的影響，產品在溫度變化大的環境具有良好的精度。例如：在高達160的環境溫度情況下，傳統的紅外測溫儀的溫度變化的誤差，需要建立時間30分鐘。TN901產品錯誤僅0.5，只需要很短的時間。而相比TN901只需要3伏電源，大多數其它紅外溫度測量儀器需要一個9伏的電源電壓，TN901的具體性能參數如下表4.1：表4.1 TN901性能參數表測試條件-33220/ -27428工作范圍-1050/14122精度 Tobj

38、=1535, Tamb=25+/-0.5全范圍精度#AC+/-2%, 2分辨力（-9.9199.9）1/16C=0.0625 (fall range)響應時間 (90)1秒D:S1:1發射率0.011 step.01刷新頻率1.4Hz尺寸12x13.7x35mm波長5um14um重量9克電源3V或5V可選擇采用非接觸方式，解決傳統測溫接觸紅外測溫模塊的問題，具有響應速度快，測量精度高，測量范圍寬等優點。它經過紅外線溫度傳感器掃描所述測定對象物，并經過發送到MCU模塊口線傳輸的相應的紅外輻射數據，下圖4.3是紅外線溫度測量模塊電路圖：圖4.3 紅外測溫模塊電路圖面對當前眾多的紅外檢測器件產品，在

39、設計中選擇合適的紅外檢測器已成為一個重要問題。在設計過程中選擇紅外線檢測器件時，首先考慮的是器件的以下性能因素:光譜響應范圍、響應速度、有效檢測面積、元件數量、制冷方式和檢測目標的溫度。在深入研究混合高斯背景建模的基礎上,為提高人體目標提取的準確性,研究了幾種邊緣算子,把邊緣算子引進混合高斯背景建模對其進行改進,人體目標提取效果有所提高,最終有效實現人體目標的提取。本紅外測溫儀選用了凌陽公司生產的型號為TN901的紅外探測器作為測溫模塊，它是一種集成的紅外探測器，內部有溫度補償電路和線性處理電路，因此簡化了本系統的設計3。4.2.2紅外測溫模塊的時序紅外測溫模塊中，溫度測量需接收5個字節的數據

40、,這5個字節中:Item為0x4c表示測量目標溫度,為0x66表示測量環境溫度。MSB接收溫度的高八位數據；LSB接收溫度的低八位數據；Sum為驗證碼,接收正確時SumItem+MSB+LSB；CR為結束標志,當CR為0xodH時表示完成一次溫度數據接收4。她們的溫度的計算方法都相同，無論測量環境溫度還是目標溫度，只要檢測到Item為0x4cH或者0x66H同時檢測到CR為0x0dH就能夠了。計算公式：目標溫度/環境溫度=Temp/16-273.15其中Temp為十進制，當把它轉換成十六進制的高八位為MSB，低八位為LSB；比如MSB為0x14H，LSB為0x2Ah，則Temp十六進制時為0x

41、142aH，十進制時為5162，則測得的溫度值為5162/16-273.15=39.4 LCD1602顯示模塊1602LCD液晶屏顯示模塊具有微功耗，體積小，內容豐富的特點，在便攜式儀器和低功耗應用中具有優勢，因為系統超薄，重量輕的原因變得越來越被廣泛的應用。在該設計中，字符類型LCD模塊是一個57點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據顯示容量能夠分為116個字符，2行16個字符，220個字等，這里是常見采用2行16個字來介紹它，method.1602是標準的接口，標準的14英尺（不需要背光源）或16英尺（帶背光）接口，每個引腳的界面如下表4.2：表4.2 1602LCD引腳圖編

42、號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數據2VDD電源正極10D3數據3VL液晶顯示偏壓11D4數據4RS數據/命令選擇12D5數據5R/W讀/寫選擇13D6數據6E使能信號14D7數據7D0數據15BLA背光源正極8D1數據16BLK背光源負極在液晶顯示電路連接，LCD1602顯示模塊可直接與SCT89C52單片機直接接口相連，D0D7端口的液晶顯示器連接到P0.0P0.7 SCT89C52單片機的端口，單片機P0口能夠作為通用輸入，輸出端口的使用，在這個時候，如果要驅動的NMOS或其它拉伸負載電流，需要一個外部上拉電阻，以使高電平有效，因此中間連接10K電位器來決定顯示的高電平

43、和低電平是否顯示。由于V型端與電源連接時，電源相對最弱，接地電源相對較高，過高會導致“重影”，對比度過低就會使屏幕模糊，因此在使用的時候能夠經過一個10K的電位器來調節與P2.1端口的單片機連接時RS注冊其contrast.LCD1602選擇端口，經過軟件程序來確定寄存器的選擇。P2.2液晶RW端口直接連接到單片機，高功率時讀取輸入端口數字信號。電子端與P2.3的單片機相連，啟動低功耗時將顯示讀數的執行情況。下圖4.4是LCD1602液晶顯示器的電路連接圖。 圖4.4LCD顯示電路連接圖液晶顯示模塊是一個緩慢的顯示裝置，因此前每個指令必須確認從工作狀態到空閑狀態的模塊，否則指令失敗。要顯示字符

44、時先輸入地址顯示字符，那就是告訴模塊在哪里顯示字符，表4.3是DM-162的內屏地址。表4.31602的內部顯示地址12345678910111213141516序號000102030405060708090A0B0C0D0E0F第一行404142434445464748494A4B4C4D4E4F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、常見的符號、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：30.0(B，B，B,B，B)；37.0(B，B，B，B，B)；60(B，B，B)

45、。5. 軟件設計5.1主程序的實現根據所述室的要求紅外線人體溫度測量系統的設計，該設計是在LCD1602的MCU和顯示收集的數據，在LCD顯示溫度后MLX90615紅外線溫度傳感的裝置。不在設定范圍內任意的一組數據時，該蜂鳴器報警之內到傳感器設定的溫度和濕度，感應范圍內，比設定值高或低時報警。實現以確定的溫度和濕度滿足這些基本功能。人體目標特征提取是進行目標識別的關鍵前提,特征序列的好壞直接影響入侵探測系統人體目標識別的效果,本探測系統結合入侵探測實際,主要提取人體目標的輻射特征、不變矩陣特征以及人體形狀特征,利用基于RBF神經網絡,并優化其網絡模型,實現人形目標的識別,識別準確性得到提高,能

46、有效降低虛警率4。設計的思想是在第一系統初始化，并顯示子程序，每個端口溫度數據重置，按下開關，接通電源，以確定當電源接通時的A/D轉換器的VIN（+）輸入放大后讀取和濾波計算從模擬信號到數字信號，片選CS的數據轉換后，WR讀出結束也被設置為低電平時，芯片本身產生脈沖，轉換就會開始。然后經過A / D轉換的CS，RD和0低電平時讀取轉換的輸出數據，存儲在模擬到數字轉換器閂鎖裝置的轉換后的數據，端口D0D7是SCM P0口輸入到一個組成部分。讀取正確的數據寫入EEPROM的MCU內存后閱讀三次。同時，計數器加1，繼續讀取下一組數據。如果取得數據后，讀滿三次不正確，MCU復位，重新閱讀后復位。中斷I

47、NT0被設置為外部中斷，之后讀出在EEPROM中的數據的中斷，然后經過液晶屏顯示，經過讀出的數據來判斷，AT89C52 P3口是多功能的I/O口或具有第二功能，其第二功能是作為控制口，因此此設計中使用的P3.0串行端口輸入來控制報警系統中，如果數據大于人體，蜂鳴器報警的表面溫度高，顯示溫度為3060下，當所測量的溫度低于下限，或最高溫度和報警系統報警更高的范圍內。一個二階的操作信號中斷子程序將返回后執行。主程序流程圖在圖中，如圖5.1所示。主程序主要實現以下功能： (1) 在給產品上電后時能自動初始化設備，引導程序能夠正確執行。(2) 保持環境溫度顯示的同時，采樣覆蓋在熱釋電探測器視場的物體表

48、面的紅外輻射的數據，再對采樣進行轉換，并比較各值，直到它的值為熱釋電探測器響應的峰值電壓為止。 如圖5.1是軟件設計部分的中斷子程序流程圖，主要實現以下功能： (1) 當紅外測溫儀上電后，STC89C52單片機自動復位，開始運行該程序。該程序首先對STC89C52初始化。(2) 然后給定引導顯示，然后判斷是否鍵輸入，如果沒有輸入鍵，則繼續判斷;如果按鍵輸入，判斷是紅外測溫。如果是要返回到引導顯示，是紅外線溫度測量，接收的數據，并顯示溫度值的計算，并等待溫度測量命令的結束。判斷溫度測量結束與否，如果沒有繼續的溫度，接收到的最終命令返回顯示引導來判斷。(3) 讀取溫度超過高預警溫度或低于低限度值時

49、，蜂鳴器報警，沒超過直接顯示所測溫度。(4) 液晶顯示子程序完成最后的溫度。圖5.1 主程序流程圖主程序如下：void main() time_init();/初始化定時器 Outside_Init();/外部中斷初始化 Init_LCD();/溫度顯示初始化Init_T(); /循環讀碼 init_eeprom();/讀eeprom數據 xianshi();while(1) if(Menu_Flag=0);/沒有菜單標簽則顯示主界面 if(flag_one=1) qingping(); flag_one=2; Init_T(); xianshi(); /讀取目標溫度 TN_IRACK_UN(); TN_IRACK_EN(); TN_GetData(0x4c); MBTemp=Temp; Display(MBTemp); if(Menu_Flag=1)