非接触式的红外测温系统毕设

摘要红外模组是汇集其视场内目标的红外辐射能量，将红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的数字信号的传感器，它具有非接触测温方式、温度分辨率高、响应速度快、不扰动被测目标温度分布场、测量精度高、稳定性好和使用寿命长等一系列优点，比传统的接触式测温有更多的场合适应性。本文介绍了一种基于单片机实用温度实时检测和记录系统。它的设计思路主要是利用红外模组传感器，采集人体发射出的红外线，得到数字信号送入单片机，由MCS-51单片机通过温度补偿来实现温度值的转换并送入LCD1602显示和超温声光报警功能，同时通过无线模块进行中短距离传输到PC机和组态王Kingview进行数据的保存和后台处理等功能。本设计实现了非接触式的温度测量，并且感应时间在3秒以内，分辨力达到0.01°C,精度在0.5°C以内，实现了无线传输到组态王的控制，并且在组态王上实现了温度的存储、查询、报表显示等多种功能。关键词：红外测温系统；非接触式；组态王；无线传输AbstractTheInfraredmoduleistobringtogetheritsfieldofviewinfraredradiationenergygoalswillfocusinfraredenergyonaphotoelectricdetectoranddigitalsignalintoacorrespondingsensor,whichhasnon-contacttemperaturemeasurementmethod,temperature,highresolution,fastresponse,withoutdisturbingthemeasuredtargettemperaturedistrbutionfield,highaccu-racy,goodstabilityandlonglifeandaseriesofadvantagesovertraditionalcontact-typetemperatureadaptabilitymoreoccasions.Thispaperintroducesapracticaltemperaturebasedonsinglechipreal-timedetectionandrecordingsystem.Itsdesignconceptistheuseofthemaininfraredsensormoduletocollectthebodyemitsinfra-red,getthedigitalsignalintothemicrocontroller,theMCS-51microcontrollertoachievetemperaturecompensationbytheconversiontemperatureandover-temperatureintotheLCD1602displayandsoundandlightalarm,Throughshort-rangewirelessmodulefortransmissiontothePC,andKingviewpreservationandback-officedataprocessingfunctions.TheDesignandImplementationofanon-contacttemperaturemeasurement,andinductiontimeof3secondsorless,resolutionto0.01°C,accuracy0.5°Corless,toachievethewirelesstransmissiontotheconfigurationcontrolofthekingandthekingontheconfigurationAchievedtemperaturestorage,query,reportshowsandotherfeatures.KeyWords：Infraredtemperaturemeasurementsystem;non-contact;Kingview;wireless--transmission目录引言…………………………………………………………………………………………11红外测温系统的设计背景…………………………………………………………21.1单片机发展历程…………………………………………………………………………21.2体温计的发展历程………………………………………………………………………32红外测温技术简介……………………………………………………………………42.1温度测量技术的概述……………………………………………………………………42.2红外测温原理……………………………………………………………………………42.3红外测温的方法…………………………………………………………………………53红外测温系统的总体方案选择……………………………………………………63.1重要模块的方案对比与选择……………………………………………………………63.1.1温度传感器的选择……………………………………………………………………63.1.2无线传输模块选择……………………………………………………………………63.1.3显示模块的选择………………………………………………………………………63.2芯片和组态王介绍………………………………………………………………………63.2.1主从控制器STC89C51…………………………………………………………………73.2.2红外模组TN_9…………………………………………………………………………83.2.3无线收发CC1100E………………………………………………………………………93.2.4电平转换芯片MAX232…………………………………………………………………113.2.5液晶1602………………………………………………………………………………123.2.6稳压芯片LM2576………………………………………………………………………143.2.7组态王Kingview………………………………………………………………………143.3系统硬件总体设计方案………………………………………………………………163.4系统软件设计方案……………………………………………………………………174红外测温系统的硬件设计…………………………………………………………184.1主从单片机处理模块…………………………………………………………………184.2TN-9红外测温模块接口设计…………………………………………………………184.3无线收发CC1100E模块接口设计………………………………………………………194.4RS232A电平转换模块……………………………………………………………………204.5液晶显示和声光报警模块……………………………………………………………214.6键盘模块………………………………………………………………………………214.7电源设计模块…………………………………………………………………………225红外测温系统的软件设计…………………………………………………………245.1主程序的设计…………………………………………………………………………245.1.1主控制器的主程序模块………………………………………………………………245.1.2从控制器的主程序模块………………………………………………………………255.2TN_9红外测温程序模块………………………………………………………………265.3无线收发CC1100E程序模块……………………………………………………………295.3.1无线发送程序…………………………………………………………………………295.3.2无线接收程序…………………………………………………………………………305.4键盘扫描程序模块……………………………………………………………………315.5组态王与单片机通信程序模块………………………………………………………335.6组态王应用设计………………………………………………………………………346系统调试和性能分析………………………………………………………………386.1所用仪器………………………………………………………………………………386.2焊接与调试过程………………………………………………………………………386.3测温系统的误差分析…………………………………………………………………386.4系统性能分析…………………………………………………………………………396.5如何减小误差…………………………………………………………………………397结论……………………………………………………………………………………40谢辞…………………………………………………………………………………………41参考文献……………………………………………………………………………………42附录…………………………………………………………………………………………43桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第1页共49页引言现在社会，随着生活节奏的变快，父母在忙碌中抽出时间帮助孩子测体温是一件非常麻烦的事，而且由于儿童不稳定，好动，既耗费时间又费精力；老年人活动不便，使用传统的体温计很不方便，而且由于人老眼花，也不能看清体温计汞柱的位置；现在各种流行病比较多，传染性比较强，传统的接触式测温系统有很大的局限性，特别是在高发病的场所诸如学校或者事业单位里……本文所设计的红外体温检测系统就是针对这些问题而设计开发的，该系统是将微机技术、光学聚焦技术、传感器技术、无线传输技术和上位机软件技术等相结合，可以非接触式的测出人体温度，通过LCD1602来显示温度结果，当人体温度高于某一数值时作出声光报警，提醒被测者让其早作准备，同时通过无线传输传到上位机，在上位机上进行数据处理和保存，比如数据显示和报警、数据存储、数据查询、生成曲线报表等多项功能。最能体现本设计的一个例子是，曾经甲型H1N1流感盛行一时，甚至能够通过呼吸传染，在医院的隔离室里，患者采用本设计快速测温并通过无线发送到上位机，组态王界面规划了整个医院的病房号并实时显示温度和是否达到报警信号，医生通过界面能够一目了然的及时的了解到各个病好患者的基本情况，既节省时间又节省人力，在某些时候还能够避免一些悲剧的发生。本论文的第一章简要地介绍了非接触式红外测温系统的设计背景；第二章是对现代红外测温的一些技术介绍；第三章介绍了对红外测温系统的总体软硬件方案的选择和在设计过程中所用到的芯片和软件；第四章则详细的介绍了本红外测温系统的各个硬件设计模块；第五章详细的介绍了系统软件设计，以流程图和重要要代码说明的方式介绍了各个功能的具体实现；第六章介绍了本设计系统的调试和性能分析。桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第2页共49页1红外测温系统的设计背景随着现代科学技术的发展，传统的接触式测温方式以不能满足现代一些领域的测温需求，对非接触、远距离测温技术的需求越来越大。本红外测温系统设计的出发点也正是基于此。1.1单片机发展历程单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了