基于单片机的红外测温仪的设计

河南理工大学毕业设计（论文）说明书1摘要为了克服传统温度计测量温度的主要缺点——需要测量者与被测目标近距离接触和测量不方便，在顾及仪器测量高精度前提下，以追求最低成本为原则，研制了非接触式热释电红外测温仪，实现了对物体表面温度快速准确的测量。本文主要设计了红外测温仪的整体系统构架，根据热释电原理，主要针对人体体温测量进行了具体的设计开发，包括整体方案，总体电路及各单元电路的设计，软件设计，硬件焊接及系统调试，并利用设计出来的红外测温仪在环境温度30℃下对人体温度进行了测量，对人体的温度测量的误差低于±0.1℃，提高了测量精度。红外测温仪的设计主要为适应人体体温快速无接触测量的需要。此外还介绍了热释电红外传感器的工作原理以及比较适合人体红外检测的热释电传感器PM611的优点和等效电路，阐述了基于热释电传感器的红外测温仪的工作原理，讨论了该系统的设计与实现方法，简单介绍了测温系统的适用条件。关键词：温度测量热释电PM611河南理工大学毕业设计（论文）说明书AbstractTodecreasethelimitationoftraditionalmethodoftemperaturemeasuringsuchasclosecontactbetweenmeasurerandthetargetandinconveniencewhenmeasuring,wedevelopedanon-contacttypepiezoelectricinfraredthermometer,realizesfastandaccuratesurfacetemperaturemeasurements.Thisarticlealsodesignedtheoverallsystemarchitectureinfraredthermometer.Thenunderthepiezoelectricprinciple,aimedathumanbodytemperaturemeasurementforaspecificdesign,developmentincludinghardware,peripheralstechnology,SCM,andthehostprogram.Designedbyusingtheinfraredthermometeratambienttemperature30℃onthehumanbodyweremeasuredonthehumanbodytemperaturemeasurementerrorislessa±0.1℃improvethemeasurementaccuracy.Thisthermometermainlyappliestono-contact,speedybody-heatmeasurement.ThisarticlemainlyintroducesoperationalprinciplesofpiezoelectricinfraredsensorandthestructureofhydroelectricallysensorPM611.Itformulatesthetheoryofthethermometerbasedonhydroelectricallysensorandstudieshowtodesignandimplementofthesystem．Finally，itindicatestheconditionaldemandofthesystem.Keywords:TemperatureMeasurementPiezoelectricallyPM611河南理工大学毕业设计（论文）说明书目录1绪论.............................................................11.1选题意义...................................................11.2红外测温技术的发展历程.....................................21.3国内外研究现状.............................................31.4设计的目的与意义...........................................42红外测温仪的原理和性能分析.......................................62.1红外基础理论...............................................62.2红外线测温仪的理论依据.....................................72.3红外线测温仪的性能指标.....................................82.4影响温度测量的主要因素及修正方法...........................92.5红外线测温仪的特点........................................123红外测温仪的硬件设计............................................133.1总体设计..................................................133.2单片机最小系统的设计......................................143.2.1单片机的选型.........................................153.2.2复位电路.............................................173.2.3时钟电路.............................................193.3温度检测系统设计..........................................193.3.1热释电温度传感器的选型...............................203.3.2放大电路的设计.......................................223.3.3模数转换电路的设计...................................243.4整体电路设计..............................................264红外测温仪的软件设计............................................274.1主程序设计................................................274.2子程序设计................................................28河南理工大学毕业设计（论文）说明书5系统调试........................................................305.1系统硬件调试..............................................305.2系统软件调试..............................................305.3调试中出现的问题..........................................315.4调试结果分析..............................................315.5改进方案及推广应用........................................32结束语............................................................34致谢..............................................................35参考文献..........................................................36附录1硬件连接图.................................................37附录2源程序.....................................................38河南理工大学毕业设计（论文）说明书11绪论由于医学发展的需要，在很多情况下，一般的温度计己经满足不了快速而又准确的测温要求，例如车站和机场等人口密度较大的地方进行人体温度测量。虽然现在国外这种测温的技术都比较成熟，但是国内这方面的技术还处于发展阶段。因此，为了适应医学发展的需要，有效地进行特殊环境下的温度测量，从而有力地控制和预防诸如甲流、非典之类型的特殊疾病的传播，急需设计一种测温速度快，准确率高的测温仪。针对一般的工业用的红外测温仪的精确度不够高，我们根据这种红外线测温的原理，通过关键器件的选择、瞄准系统的设计以及温度补偿的自动调节来提高红外线测温仪的精确度，设计了一种用红外线测温电路，用于人员密集且流量大的场合进行快速的人体温度测量。1.1选题意义伴随着人们生活水平的不断提高以及对生活质量要求的提高，人们对自身的健康状况越来越关注，而人体的体温、血压、脉搏和呼吸是鉴别人体健康状况的重要参数，对这些生理指标的监控与测量则可以更好的体现人体自身的健康状况，所以他们在医疗领域中占有十分重要的地位，也为人民的生活带来极大的方便。本次设计主要围绕体温这一生理指标展开，以AT89S52单片机为控制核心对温度进行实时采集，开发设计红外测温仪的全过程，根据红外线测温仪的原理，通过关键器件的选择以及温度补偿的自动调节来提高红外线测温仪的精确度，设计了一种非接触式人体体温测试仪，用于人体体温的快速测量。全文主要阐述了非接触式人体体温测试仪的硬件设计和软件设计。硬件方面首先谈到了系统的总体设计，然后分别从红外线传感器，运算放大器，A/D转换，数据处理，显示部分等功能模块进行了论述并详细介绍了各个芯片的结构和功能，使系统具有稳定性好，精度高，测量安全，使用方便等特点。在软件方面，此设计使用C语言来编写程序代码，具有编译速度快，运行效率高等河南理工大学毕业设计（论文）说明书2特点。设计的软件部分采用模块化结构，每个模块作为一个子程序，根据系统功能划分，程序由模块组成，所以整个程序的编制、调试和维护都比较方便，结构清晰，提高了可靠性和修改性，并给出了针对各个应用模块的设计思路和设计框架，对各部分程序进行解释说明，从而实现非接触式人体体温的数字显示。对非接触式测温仪的设计是以功能性为基础，以创新性为指导，以实践性为依托，具有大好的发展前景和广泛的应用场合。通过本次设计，希望可以为今后拓展体温监测应用领域提供新的思路和方法，在医学、体育、消防、军事训练、等领域得到更广泛的应用。最后，文章对本次设计做出了详细的总结。1.2红外测温技术的发展历程红外测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。近20年来，非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长。比起接触式测温方法，红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。非接触红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列，并备有各种选件和计算机软件，每一系列中又有各种型号及规格。在不同规格的各种型号测温仪中，正确选择红外测温仪型号对用户来说是十分重要的。红外检测是一种在线监测(不停电)式高科技检测技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线(红外辐射)，将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度