通信工程畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的紅外測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)與制作

1、普普 通通 本本 科科 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 題題 目目: : 基于單片機(jī)的紅外測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)與制作基于單片機(jī)的紅外測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)與制作 院院 別別 軟件與通信工程學(xué)院軟件與通信工程學(xué)院 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 專(zhuān)專(zhuān) 業(yè)業(yè) 通信工程通信工程 屆屆 別別 20122012 屆屆 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 職職 稱(chēng)稱(chēng) 教教 授授 二二 o o 一二一二 年年 五五 月月 普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信承諾書(shū)普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信承諾書(shū) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 基于單片機(jī)的紅外測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)與制作 學(xué)生姓名專(zhuān)業(yè)通信工程學(xué) 號(hào)0083053 指導(dǎo)老師職 稱(chēng)教 授 所在學(xué)院軟件與通信工程學(xué)院 誠(chéng)信承諾

2、誠(chéng)信承諾 本人慎重承諾和聲明： 我承諾在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）活動(dòng)中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)規(guī)范， 在本人的畢業(yè)論文中未剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和成果，未篡改研 究數(shù)據(jù)，如有違規(guī)行為發(fā)生，我愿承擔(dān)一切責(zé)任，接受學(xué)校的處理。 學(xué)生（簽名）： 年 月 日 摘摘 要要 在發(fā)生重大的疫情如 sars,需要快速測(cè)量人體體溫；還惡劣生產(chǎn)條件、 特殊環(huán)境，需要遠(yuǎn)距離非接觸的測(cè)量溫度等情況下，傳統(tǒng)的溫度計(jì)達(dá)不到 要求，因此設(shè)計(jì)了紅外測(cè)溫儀，達(dá)到快速、非接觸式測(cè)溫的目的。 本文介紹了紅外測(cè)溫儀的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法，提出了以 at89s51 單 片機(jī)為其核心控制部件的紅外測(cè)溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由光學(xué)系統(tǒng)、熱釋電

3、傳感器 re200b、lm324 信號(hào)放大電路、ad 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、at89s51 單片機(jī)、 lcd1062 液晶顯示部分等部 分組成。光學(xué)系統(tǒng)匯集其視場(chǎng)內(nèi)目標(biāo)的紅外輻 射能量，紅外能量聚焦在熱釋電傳感器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。放大電 路把電信號(hào)放大，然后通過(guò) a/d 轉(zhuǎn)換電路，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。 at89c51 單片機(jī)負(fù)責(zé)控制啟動(dòng)溫度測(cè)量、接收測(cè)量數(shù)據(jù)、并按照單片機(jī)中 的溫度值計(jì)算算法計(jì)算出目標(biāo)的溫度值再通過(guò) lcd1062 液晶顯示電路把結(jié) 果顯示出來(lái)。 紅外測(cè)溫打破了傳統(tǒng)的測(cè)溫模式，它響應(yīng)快，測(cè)量精度高，可靠性強(qiáng)， 范圍廣，為非接觸測(cè)量，因而不易損壞，該溫度計(jì)以其準(zhǔn)備快捷的測(cè)量功

4、 能，和清晰易懂 的數(shù)字化顯示方便了人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ饕约翱蒲蓄I(lǐng)域的 使用。 【關(guān)鍵詞】紅外測(cè)溫儀 熱釋電傳感器 at89c51 abstract its necessary to measure temperature of body fast when a major epidemic outbreak like sars, and the traditional thermometer is not up to the requirements in the special conditions for example environment of production badly ,m

5、easure temperature for a long distance and non-contact .therefore, we design the infrared thermometer to measure temperature in the special conditions. the paper introduces the principle and implementation method of the infrared temperature detector. the at89s51 is the control unit of core in the sy

6、stem of the infrared thermometer .the system in this designation is composed of optical systems, re200b, lm324, a/d conversion circuit, at89s51 and lcd1062. the system assembles the aims ir radiation energy of field-of-views (fov) , ir energy assemble in pyroelectric sensor and conversion of ir ener

7、gy to electrical signal .the maplify circuit has a electrical signal enlarged ,then convert an analog signal into a digital one by using the a/d conversion circuit .the at89s51 controls the temperature measuring system, and receives the data of measurement and use the calculation method of the tempe

8、rature to get the aims temperature . lcd1062 display the temperature. the infrared thermometer is different form the raditional thermometer, .it response past , high precision of measurement , wide range of measurment. i ts for non-contact measurement, so it is not easy to damage .the thermometer wi

9、th the function of quick measuring and clear digital display is convenient for peoples daily life and work and the scientific research in the field 【key word】infrared temperature detector; pyroelectric sensor; at89c51 目目 錄錄 1 緒論緒論.1 1.1 研究背景與意義 .1 1.2 紅外測(cè)溫技術(shù)發(fā)展概述 .2 1.3 紅外測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)原理 .4 1.4 紅外測(cè)溫儀的技術(shù)指標(biāo)及功

10、能 .5 1.5 本論文的內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排 .6 2 紅外測(cè)溫儀硬件電路方案的設(shè)計(jì)紅外測(cè)溫儀硬件電路方案的設(shè)計(jì) .7 2.1 總體設(shè)計(jì)方案 .7 2.2 熱釋電傳感器 .7 2.3 放大濾波電路的設(shè)計(jì).8 2.3.1 運(yùn)算放大器 lm324 的介紹 .8 2.3.2 放大濾波電路的設(shè)計(jì) .9 2.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì).10 2.4.1 adc0804 的介紹.10 2.4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì).11 2.5 單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì).12 2.5.1 單片機(jī) at89s51 的介紹.12 2.5.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì).16 2.6 lcd1062 顯示電路的設(shè)計(jì).16 2.6.1 lcd106

11、2 的介紹.16 2.6.2 顯示電路的設(shè)計(jì).17 3 紅外測(cè)溫儀軟件方案的設(shè)計(jì)紅外測(cè)溫儀軟件方案的設(shè)計(jì) .19 4 調(diào)試調(diào)試 .2222 4.1 硬件系統(tǒng)的調(diào)試 .22 4.2 軟件系統(tǒng)的調(diào)試 .22 5 總結(jié)與展望總結(jié)與展望 .23 參考文獻(xiàn) .24 致 謝 .25 附 錄 .26 1 緒論緒論 溫度是確定物質(zhì)狀態(tài)的重要參數(shù)之一，它的測(cè)量與控制在國(guó)防、軍事、 科學(xué)研究以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，而體溫是人體生命活動(dòng) 的基本特征，也是觀察人體機(jī)能是否正常的重要標(biāo)志之一。工業(yè)生產(chǎn)中， 我們通常通過(guò)測(cè)量設(shè)備表面的溫度來(lái)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀況，而現(xiàn)代的工業(yè) 設(shè)備往往是在高電壓、大電流等危險(xiǎn)情況

12、下運(yùn)行的，傳統(tǒng)依靠人工接觸式 檢測(cè)的方法既浪費(fèi)時(shí)間、人力，又帶有一定的危險(xiǎn)性，同時(shí)對(duì)測(cè)溫儀所采 用的材質(zhì)也有嚴(yán)格的限制。 針對(duì)現(xiàn)代故障檢測(cè)非接觸技術(shù)指標(biāo)的要求，非接觸紅外輻射溫度測(cè)量 技術(shù)這 種技術(shù)通過(guò)測(cè)量物體的紅外輻射而達(dá)到測(cè)量物體溫度的目的。紅 外測(cè)溫為測(cè)量 人體溫度提供了快速，非接觸測(cè)量手段，可廣泛，有效的 用于密集人群的體溫測(cè)量。而且可以以數(shù)字的方式顯示出測(cè)量結(jié)果，使測(cè) 量過(guò)程變得直觀，而且耗時(shí)短，往往在幾秒鐘之內(nèi)就能測(cè)得結(jié)果，而且壽 命長(zhǎng)，是較為理想的測(cè)溫儀器。 紅外測(cè)溫的設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包含了電子技術(shù)，檢測(cè)技術(shù)，單片機(jī)等多方 面的內(nèi)容，紅外測(cè)溫技術(shù)是一門(mén)很實(shí)用和前沿的技術(shù)，做此課題，有

13、利于 理論聯(lián)系實(shí)際，更好的掌握這一方面的知識(shí)體系，是對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的升華， 特別是對(duì)單片機(jī)控制技術(shù)知識(shí)的深入理解，對(duì)于自身綜合素質(zhì)與工程能力 的培養(yǎng)也有重要意義。 1.1 研究背景及意義研究背景及意義 普通溫度測(cè)量技術(shù)經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展已近于成熟，但面臨了諸多無(wú) 法跨越的問(wèn)題。例如，在發(fā)生重大疫情的情況下，在火車(chē)站、汽車(chē)站、機(jī)場(chǎng) 等人流聚 集地需要緊急測(cè)量人體體溫，而傳統(tǒng)的溫度計(jì)費(fèi)時(shí)長(zhǎng)、效率 低，無(wú)法達(dá)到快速測(cè)量人體體溫的要求；還有，在鋼鐵、電力等高溫、高危 環(huán)境而又必須時(shí)刻監(jiān)測(cè)設(shè)備的溫度的情況下，傳統(tǒng)溫度計(jì)也不能達(dá)到要求。 在這種背景下，設(shè)計(jì)了一種非接觸、遠(yuǎn)距離、快速測(cè)溫的技術(shù)就孕育而生了。

14、紅外測(cè)溫為測(cè)量人體溫度提供了快速，非接觸測(cè)量手段，可廣泛，有效 的于密集人群的體溫測(cè)量。而且可以以數(shù)字的方式顯示出測(cè)量結(jié)果，使測(cè)量 過(guò)程 變 得直觀，而且耗時(shí)短，往往在幾秒鐘之內(nèi)就能測(cè)得結(jié)果 紅外測(cè)溫技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中，在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè)，設(shè)備在線故障診 斷和安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了著重要作用?？梢詫?duì)正在運(yùn)行的設(shè) 備進(jìn)行非 接觸檢測(cè)，拍攝其溫度場(chǎng)的分布、測(cè)量任何部位的溫度值，據(jù) 此對(duì)各種外 部及內(nèi)部故障進(jìn)行診斷，具有實(shí)時(shí)、遙測(cè)、直觀和定量測(cè)溫 等優(yōu)點(diǎn)，用來(lái)檢測(cè)發(fā)電廠、變電所和輸電線路的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備和帶電設(shè)備非常方 便、有效。用紅外測(cè)溫儀，你可連續(xù)診斷電子連接問(wèn)題和查找連接處的熱點(diǎn)， 以檢測(cè)

15、設(shè)備的功能狀態(tài)，還可檢驗(yàn)電池組件和功率配電盤(pán)接線端子，開(kāi)關(guān)齒 輪或保險(xiǎn)絲連接，防止能源消耗 1.2 紅外測(cè)溫技術(shù)概述紅外測(cè)溫技術(shù)概述 非接觸式紅外測(cè)溫也叫輻射測(cè)溫，一般使用熱電型或光電探測(cè)器作為檢 測(cè)元件。此溫度測(cè)量系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)大面積的測(cè)溫，也可以是被測(cè) 物體上某一點(diǎn)的溫度測(cè)量；可以是便攜式，也可以是固定式，并且使用方便； 它的制造工藝簡(jiǎn)單，成木較低，測(cè)溫時(shí)不接觸被測(cè)物體，具有響應(yīng)時(shí)間短、 不干擾被測(cè)溫場(chǎng)、使用壽命長(zhǎng)、操作方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，但利用紅外輻射測(cè) 量溫度，也必然受到物體發(fā)射率、測(cè)溫距離、煙塵和水蒸氣等外界因素的影 響，其測(cè)量誤差較大。 在這種溫度測(cè)量技術(shù)中紅外溫度傳感器的選

16、擇是非常重要的，而且不僅 在點(diǎn)溫度測(cè)量中要使用紅外溫度傳感器，大面積溫度測(cè)量也可使用紅外溫度 傳感器。本設(shè)計(jì)正是采用紅外溫度傳感器這種溫度測(cè)量技術(shù)，它具有溫度分 辨率高、響應(yīng)速度快、不擾動(dòng)被測(cè)目標(biāo)溫度分布場(chǎng)、測(cè)量精度高和穩(wěn)定性好 等優(yōu)點(diǎn)；另外紅外溫度傳感器的種類(lèi)較多，發(fā)展非?？欤夹g(shù)比較成熟，這 也是本設(shè)計(jì)采用紅外溫度傳感器設(shè)計(jì)非接觸溫度測(cè)量?jī)x的主要原因之一。 1.3 紅外測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)原理紅外測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)原理 1.3.1 紅外線紅外線 紅外線是太陽(yáng)光線中眾多不可見(jiàn)光線中的一種，由英國(guó)科學(xué)家霍胥爾于 1800 年發(fā)現(xiàn)，又稱(chēng)為紅外熱輻射,他將太陽(yáng)光用三棱鏡分解開(kāi)，在各種不同 顏色的色帶位置上放置了

17、溫度計(jì)，試圖測(cè)量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。結(jié)果 發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計(jì)升溫最快。因此得到結(jié)論：太陽(yáng)光譜中， 紅光的外側(cè)必定存在看不見(jiàn)的光線，這就是紅外線。也可以當(dāng)作傳輸之媒介。 太陽(yáng)光譜上紅外線的波長(zhǎng)大于可見(jiàn)光線，波長(zhǎng)為 0.751000m。紅外線可 分為三部分，即近紅外線，波長(zhǎng)為(0.75-1)(2.5-3)m 之間；中紅外線，波 長(zhǎng)為(2.5-3)(25-40)m 之間；遠(yuǎn)紅外線，波長(zhǎng)為(25-40)l000m 之間。 紅外線是波長(zhǎng)介乎微波與可見(jiàn)光之間的電磁波，波長(zhǎng)在 770 納米至 1 毫米之間，是波長(zhǎng)比紅光長(zhǎng)的非可見(jiàn)光。覆蓋室溫下物體所發(fā)出的熱輻射 的波段。透過(guò)云霧能力比可見(jiàn)光強(qiáng)

18、。在通訊、探測(cè)、醫(yī)療、軍事等方面有廣 泛的用途。 俗稱(chēng)紅外光。 紅外線的熱效應(yīng)外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)， （無(wú)線電、微波、紅外線、可見(jiàn)光。 波長(zhǎng)按由長(zhǎng)到短順序） ，給人的感覺(jué)是熱的感覺(jué)，產(chǎn)生的效應(yīng)是熱效應(yīng)，那 么紅外線在穿透的過(guò)程中穿透達(dá)到的范圍是在一個(gè)什么樣的層次？如果紅外 線能穿透到原子、分子內(nèi)部，那么會(huì)引起原子、分子的膨大而導(dǎo)致原子、分 子的解體。真的是這樣嗎？而事實(shí)上呢？紅外線頻率較低，能量不夠，遠(yuǎn)遠(yuǎn) 達(dá)不到原子、分子解體的效果。因此，紅外線只能穿透了原子分子的間隙中， 而不能穿透到原子、分子的內(nèi)部，由于紅外線只能穿透到原子、分子的間隙， 會(huì)使原子、分子的振動(dòng)加快、間距拉大，即增加熱運(yùn)動(dòng)能量，從宏

19、觀上看， 物質(zhì)在融化、在沸騰、在汽化，但物質(zhì)的本質(zhì)（原子、分子本身）并沒(méi)有發(fā) 圖 1-1 電磁波譜 生改變，這就是紅外線的熱效應(yīng)。 1.3.2 紅外測(cè)溫原理及方法紅外測(cè)溫原理及方法 （1） 、紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫原理 紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫原理是黑體輻射定律，眾所周知，自然界中一切高于 絕對(duì)零度的物體都在不停向外輻射能量，物體的向外輻射能量的大小及其按 波長(zhǎng)的分布與它的表面溫度有著十分密切的聯(lián)系，物體的溫度越高，所發(fā)出 的紅外輻射能力越強(qiáng)。黑體的光譜輻射出射度由普朗克公式確定，即： 2 1 /5 1 1 c c m e 下圖 1-2 是不同溫度下的黑體光譜輻射度圖： 圖 1-2 不同溫度下的黑體光譜輻射

20、度 從上圖中曲線可以看出黑體輻射具有幾個(gè)特征: 在任何溫度下，黑體的光譜輻射度都隨著波長(zhǎng)連續(xù)變化，每條曲線只有 一個(gè)極大值； 隨著溫度的升高，與光譜輻射度極大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)減小。這表明隨著溫 度的升高，黑體輻射中的短波長(zhǎng)輻射所占比例增加； 隨著溫度的升高，黑體輻射曲線全面提高，即在任一指定波長(zhǎng)處，與較 高溫度相應(yīng)的光譜輻射度也較大，反之亦然。 （2） 、紅外測(cè)溫的方法 自然界一切溫度高于絕對(duì)零度(-273.15)的物體，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)， 都在不停地向周?chē)臻g輻射包括紅外波段在內(nèi)的電磁波，其輻射能量密度與 物體本身的溫度關(guān)系符合輻射定律。紅外輻射原理 輻射定律： 44 0 ()ett （1.2）

21、 式中：e-輻射出射度數(shù)， 3 w/m ； -斯蒂芬波爾茲曼常數(shù)， 824 5.67*10 w/(m)k ； -物體的輻射率； t為物體的溫度，單位k； 0 t -物體周?chē)沫h(huán)境溫度，單位k。測(cè)量出所發(fā)射的e，就可得出溫度。 利用這個(gè)原理制成的溫度測(cè)量?jī)x表叫紅外溫度儀表。這種測(cè)量不需要與 被測(cè)對(duì)象接觸，因此屬于非接觸式測(cè)量。在不同的溫度范圍，對(duì)象發(fā)出的電 磁波能量的波長(zhǎng)分布不同，在常溫（0100）范圍，能量主要集中在中紅 外和遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)。用于不同溫度范圍和用于不同測(cè)量對(duì)象的儀表，其具體的 設(shè)計(jì)也不同。根據(jù)式（2.1）的原理，儀表所測(cè)得的紅外輻射為： 44 1212 ()eatt （1.3） 式

22、中：a-光學(xué)常數(shù)，與儀表的具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有關(guān)； 1 -被測(cè)對(duì)象的輻射率； 2 -紅外溫度計(jì)的輻射率； 1 t -被測(cè)對(duì)象的溫度（k） ； 2 t -紅外溫度計(jì)的溫度（k） ；它由一個(gè)內(nèi)置的溫度檢測(cè)元件測(cè)出。 輻射率是一個(gè)用以表達(dá)物體發(fā)射電磁波能力的系數(shù)，數(shù)值由 0 至 1.0。所有真實(shí)的物體，包括人體各部位的表面，其值都是某個(gè)低于 1.0 的 數(shù)值。人體主要輻射波長(zhǎng)在 910 m 的紅外線，通過(guò)對(duì)人體自身輻射紅外 能量的測(cè)量，便能準(zhǔn)確地測(cè)定人體表面溫度。由于該波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光線不被 空氣所吸收，因而可利用人體輻射的紅外能量精確地測(cè)量人體表面溫度。 通過(guò)對(duì)人體自身輻射的紅外能量的測(cè)量，便能準(zhǔn)確地測(cè)定

23、人體表面溫度。 紅外溫度測(cè)量技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試速度快，1 秒以內(nèi)可測(cè)試完畢。紅外測(cè) 溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組 成。 1.4 紅外測(cè)溫儀系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)及主要功能紅外測(cè)溫儀系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)及主要功能 (1) 溫度測(cè)量精度1 ； (2) 溫度測(cè)量的分辨率 0.1： (3) lcd 顯示； (4) 電源：dc 5v10%； (5) 工作環(huán)境溫度60 1.5 本論文的內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排本論文的內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排 第一部分：緒論，包括本文的選題背景和研究意義，對(duì)紅外測(cè)溫儀的現(xiàn) 狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究，并概括了本文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排。 第二部分：系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，電路主要由電源

24、模塊、傳感器模塊、放 大濾波電路、a/d 轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路和 lcd 顯示電路組成。 第三部分：系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，先確定整個(gè)紅外測(cè)溫儀的信息處理流程，然 后再確定系統(tǒng)軟件流程圖。 第四部分：電路制作與調(diào)試，在設(shè)計(jì)。 第五部分：對(duì)本論文工作的總結(jié)和展望。 2 紅外測(cè)溫儀硬件電路方案設(shè)計(jì)紅外測(cè)溫儀硬件電路方案設(shè)計(jì) 2.1 總體設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)方案 本紅外測(cè)溫儀采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，它的硬件結(jié)構(gòu)由 at89s51 單片 機(jī)模塊，紅外測(cè)溫模塊，信號(hào)放大濾波電路模塊， ad 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路模塊 和 lcd 顯示模塊組成。at89s51 單片機(jī)是本系統(tǒng)的控制中心，它負(fù)責(zé)控制 啟動(dòng)溫度測(cè)量、接收測(cè)量數(shù)據(jù)、

25、計(jì)算溫度值；紅外測(cè)溫模塊負(fù)責(zé)把光信號(hào)轉(zhuǎn) 變?yōu)槲⑷蹼娦盘?hào)傳遞給放大濾波電路進(jìn)行放大，然后經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路把模 擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳遞給單片機(jī)進(jìn)行處理，lcd 顯示電路最后顯示 出溫度值。如果經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)據(jù)大于所設(shè)置的預(yù)警數(shù)據(jù)，則蜂鳴器報(bào)警。 如果檢測(cè)完信號(hào)后送達(dá)處理系統(tǒng)處理，所測(cè)的數(shù)據(jù)有誤，則可以通過(guò)控制器 （按鈕）來(lái)進(jìn)行重新檢測(cè)，直到顯示正確溫度。 2.2 熱釋電傳感器電路熱釋電傳感器電路 本設(shè)計(jì)的探頭使用的是紅外線傳感器，它能接收人體發(fā)射出的紅外線并 使之轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。設(shè)計(jì)選用的是 re200b 熱釋電傳感器。熱釋電紅外傳感 器是一種能檢測(cè)人或某些動(dòng)物發(fā)射的紅外線,并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的

26、器件. re200b 是熱釋電紅外傳感器。這種傳感器是由一種晶體材料做成，當(dāng)這種 晶體表面受到紅外線照射時(shí)，會(huì)在晶體表面產(chǎn)生電荷。隨著光線對(duì)晶體照射 的改變，電荷量也會(huì)發(fā)生改變. 熱釋電傳感器 放 大 器 濾 波 器 adc0804 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 at89s51 單片機(jī) lcd1062 液晶顯示 圖 2-1 紅外測(cè)溫儀總體設(shè)計(jì)方案 任何高于絕對(duì)溫度（- 273 度）的物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的 物體，其釋放的紅外能量是不一樣的，因此紅外波長(zhǎng)與溫度的高低是相關(guān)的。 而人體一般在 37 度，紅外輻射也最為穩(wěn)定，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)為 10 微米 （um）左右的紅外線，這正好落在探測(cè)范圍（714u

27、m）內(nèi)。 表 2-1 熱釋電傳感器 re200b 參數(shù)表 工作 波長(zhǎng) 平均 透過(guò) 率 輸出 信號(hào) （v） 工作 電壓(v) 工作 電流(ma) 源極 電壓(v) 工作 溫度() 視場(chǎng) 7- 14um 75 % 2.5 v 2.2- 15v 8.5- 24a 0.4- 1.1v - 20- +70 139 126 2.3 放大濾波電路的設(shè)計(jì)放大濾波電路的設(shè)計(jì) 2.3.1 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器 lm324 介紹介紹 lm324 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算放大器， 適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用,也適用于雙電源工作模式，在推薦 的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用

28、范圍包括傳感放大器、 直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。其封裝 圖 2-2 re200b 電路圖 方式是塑封 14 引線雙列直插式。 lm324 的特點(diǎn)： 內(nèi)部頻率補(bǔ)償 直流電壓增益高(約 100db) 單位增益頻帶寬(約 1mhz) 電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?332v)； 雙電源(1.516v) 低功耗電流，適合于電池供電 低輸入偏流 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 輸出電壓擺幅大(0 至 vcc-1.5v) 2.3.2 放大濾波電路的設(shè)計(jì)放大濾波電路的設(shè)計(jì) 由于傳感器探測(cè)到的人體紅外線信號(hào)較弱，當(dāng)轉(zhuǎn)化為電

29、壓后需要通過(guò)放 大器放大電壓信號(hào)。因?yàn)樘綔y(cè)器測(cè)到的信號(hào)可能摻雜了外界環(huán)境的某些因素， 所以放大電路中要加入低通濾波電路把多余的雜信號(hào)過(guò)濾掉。如圖 3-4 所示： 圖 2-3 lm324 功能引腳圖 圖 2-4 放大電路濾波圖 傳感器輸出的信號(hào)經(jīng) 47 f 電容耦合到第一個(gè)同相放大器，它的閉環(huán)增 益為 2324 之間。同時(shí)第一個(gè)放大器還兼做高通濾波器，其截止頻率為 0.3 hz。第二個(gè)放大器是一個(gè)低通濾波器，其閉環(huán)增益約為 1，截止頻率為 7 hz。第一個(gè)，第二個(gè)放大器分別把低于 0.3hz 和高于 7 hz 的信號(hào)濾掉，使 輸出的信號(hào)僅是經(jīng)過(guò)調(diào)制器調(diào)制的 1 hz 紅外輻射信號(hào)。通過(guò)第二章的原

30、理 可知由信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓再轉(zhuǎn)化成溫度才顯示出來(lái)的，那么這個(gè)過(guò)程將在第三 個(gè)放大器中完成。通過(guò)放大濾波的信號(hào)就輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的 vin（+）端， 模數(shù)轉(zhuǎn)換器會(huì)把收到的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 2.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 由熱釋電傳感器 re200b 感應(yīng)經(jīng)放大濾波電路的電信號(hào)為模擬信號(hào)， 而單片機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，因此需要經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路才能顯示出數(shù)據(jù)。 在這里我們選用 adc0804 作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。 2.4.1 adc00804 的介紹的介紹 adc0804 是 cmos 8 位單通道逐次漸近型的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其工作電壓 為+5v,轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100us，參考電壓為 2.5v

31、?？梢灾苯优c單片機(jī)相連；其規(guī) 格及引腳圖如圖 3-5 所示： 圖 2-5 adc0804 功能引腳圖 /cs：芯片片選信號(hào)，低電平有效，即/cs=0,該芯片才能正常工作，在外 接多個(gè) adc0804 芯片時(shí)，該信號(hào)可以作為選擇地址使用，通過(guò)不同的地址 信號(hào)使能不同的 adc0804 芯片，從而可以實(shí)現(xiàn)多個(gè) adc 通道的分時(shí)復(fù)用。 /wr:啟動(dòng) adc0804 進(jìn)行 adc 采樣，該信號(hào)低電平有效，即/wr 信號(hào) 由高電平變成低電平時(shí)，觸發(fā)一次 adc 轉(zhuǎn)換。 /rd:低電平有效，即/rd=0 時(shí)，可以通過(guò)數(shù)據(jù)端口 db0db7 讀出本次 的采樣結(jié)果。 vin（+）和 vin（-）：模擬電壓輸

32、入端，模擬電壓輸入接 vin（+）端， vin（-）端接地。雙邊輸入時(shí) vin（+） 、vin（-）分別接模擬電壓信號(hào)的 正端和負(fù)端。當(dāng)輸入的模擬電壓信號(hào)存在“零點(diǎn)漂移電壓”時(shí)，可在 vin（-）接一等值的零點(diǎn)補(bǔ)償電壓，變換時(shí)將自動(dòng)從 vuin（+）中減去這 一電壓。 vref/2：參考電壓接入引腳，該引腳可外接電壓也可懸空，若外界電 壓，則 adc 的參考電壓為該外界電壓的兩倍，如不外接，則 vref 與 vcc 共 用電源電壓，此時(shí) adc 的參考電壓即為電源電壓 vcc 的值。 clkr 和 clkin：外接 rc 電路產(chǎn)生模數(shù)轉(zhuǎn)換器所需的時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘 頻率 clk = 1/1.1rc

33、，一般要求頻率范圍 100khz1.28mhz。 agnd 和 dgnd：分別接模擬地和數(shù)字地。 /int:中斷請(qǐng)求信號(hào)輸出引腳，該引腳低電平有效，當(dāng)一次 a/d 轉(zhuǎn)換 完成后， 將引起/int=0，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，該引腳應(yīng)與微處理器的外部中斷輸入引腳 相連（如 51 單片機(jī)的 int0,int1 腳） ，當(dāng)產(chǎn)生/int 信號(hào)有效時(shí)，還需等待 /rd=0 才能正確讀出 a/d 轉(zhuǎn)換結(jié)果，若 adc0804 單獨(dú)使用，則可以將/int 引腳懸空。 db0db7：輸出 a/d 轉(zhuǎn)換后的 8 位二進(jìn)制結(jié)果。 2.4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用了 clk r 端口和 clk in

34、 端口配合，芯片本身產(chǎn)生時(shí)鐘脈 沖的方法，a/d 轉(zhuǎn)換器 vin（+）端口接收到經(jīng)處理過(guò)的模擬信號(hào)在內(nèi)部進(jìn) 行模數(shù)轉(zhuǎn)換，片選端口 cs 和 wr 寫(xiě)信號(hào)輸入端口同為低電平時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換， 因?yàn)?0804 內(nèi)部有輸出鎖存器，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)存在鎖存器里，當(dāng) cs、rd 同為低電平時(shí)，可以讀取轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號(hào)，由 a/d 模數(shù)轉(zhuǎn)換 器的 d0d7 端輸出，接入 at89c51 單片機(jī)的 p1 口的 p1.7p1.0,經(jīng)過(guò)程序 燒制顯示到液晶顯示屏上。a/d 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接圖如下 3-6 圖： 2.5 單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì) 2.5.1 單片機(jī)單片機(jī) at89s51 的介紹的介紹

35、at89s51 是一個(gè)低功耗，高性能 cmos 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě) 1000 次的 flash 只讀程序存儲(chǔ)器， 器件采用 atmel 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) mcs - 51 指令系統(tǒng)及 80c51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 isp flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 at89s51 可為許多嵌入式控制應(yīng) 用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 at89s51 具有如下特點(diǎn)：40 個(gè)引腳，4k bytes flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 128 bytes 的隨

36、機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram） ，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o） 口，5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè) 全雙工串行通信口，看門(mén)狗（wdt）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 圖 3-6 為 at89s51 單片機(jī)的基本組成功能方塊圖。有圖可見(jiàn)，在這一塊 芯片上，集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要組成部分，其中包括 cpu、存儲(chǔ)器、 可編程 i/o 口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口等，各部分通過(guò)內(nèi)部總線相連。下 面介紹幾個(gè)主要部分。 （！） 中央處理器（cpu） 中央處理器是單片機(jī)最核心的部分，是單 片機(jī)的大腦和心臟，具有運(yùn)算和控制功能。at89s51 的 cpu 是一個(gè)字

37、長(zhǎng)為 8 位的中央處理單元，即它對(duì)數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進(jìn)行的。 （2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （內(nèi)部 ram） 芯片中共有 256b 的 ram 單元，但 其中后 128 個(gè)單元（80h-0ffh）被專(zhuān)用寄存器占用，能作為寄存器提供用 戶使用的只是前 128 個(gè)單元（00-7fh） ，用于存放可讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)。因此常說(shuō) 的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是指前 128 個(gè)單元，簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)部 ram。 （3）程序存儲(chǔ)器 （內(nèi)部 rom）芯片內(nèi)部有 4 kb 的掩膜 rom，可用 圖 2-6 at89s51 單片機(jī)功能方 塊圖 外時(shí)鐘源 外部事件計(jì)數(shù) 于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格等，因此稱(chēng)為程序存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)部 rom。 （4）定時(shí)

38、器/計(jì)數(shù)器 出于控制應(yīng)用的需要，芯片內(nèi)部共有兩個(gè) 16 位的 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)單片機(jī)進(jìn) 行控制。 （5）并行 i/o 口 at89s51 共有 4 個(gè) 8 位的 i/o 口（p0、p1、p2、p3 口） ，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出。 （6）串行口 at89s51 有 1 個(gè)全雙工的可編程串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī) 和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強(qiáng)，既可以作為全雙工異 步通信收發(fā)器使用，也可以作為同步移位寄存器使用。 （7）中斷控制系統(tǒng) at89s51 的中斷系統(tǒng)功能較強(qiáng)，可以滿足一般控 制應(yīng)用的需要。它共有 5 個(gè)中斷源：2 個(gè)外部中斷源/

39、into 和/int1 ；3 個(gè)內(nèi)部中斷源，即 2 個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷，1 個(gè)串行口中斷。 （8） 時(shí)鐘電路 at89s51 單片機(jī)芯片內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但石英晶 體和微調(diào)電容需要外接。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，系統(tǒng)允許的 最高晶振頻率為 12mhz。 (9)內(nèi)部總線 上述部件只有通過(guò)內(nèi)部總線將其連接起來(lái)才能構(gòu)成一個(gè) 完整的單片機(jī)系統(tǒng)?？偩€在圖中以帶箭頭的空心線表示。系統(tǒng)的地址信號(hào)、 數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)分別通過(guò)系統(tǒng)的三大總線地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制 總線進(jìn)行傳送，總線結(jié)構(gòu)減少了單片機(jī)的連線和引腳，提高了集成度和可靠 性。 管腳說(shuō)明 at89s51 是一種高效微控制器。采用 40 引腳雙列直

40、插封裝（dip）形式， 如圖 3-7 所示: 圖 2-7 at89s51 單片機(jī)管腳圖 vcc：供電電壓。 gnd：接地。 p0 口： p0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 i/o 口，每腳可吸收 8ttl 門(mén) 電流。當(dāng) p1 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。p0 能夠用于外部 程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 fiash 編程時(shí)， p0 口作為原碼輸入口，當(dāng) fiash 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0 輸出原碼，此時(shí) p0 外部 必須被拉高。 p1 口： p1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1 口緩沖 器能接收輸出 4ttl 門(mén)電流。p1 口管腳寫(xiě)入

41、1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用 作輸入，p1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的 緣故。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，p1 口作為第八位地址接收。 p2 口： p2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 口緩沖器可 接收，輸出 4 個(gè) ttl 門(mén)電流，當(dāng) p2 口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻 拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2 口的管腳被外部拉低，將輸出 電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)， 它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

42、進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，p2 口輸 出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2 口在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址 信號(hào)和控制信號(hào)。 p3 口：p3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 i/o 口，可接收輸出 4 個(gè) ttl 門(mén)電流。當(dāng) p3 口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸 入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3 口將輸出電流（ill）這是由于 上拉的緣故。 rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 rst 腳兩個(gè)機(jī)器周期的 高電平時(shí)間。 ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許端的輸出電平用于鎖 存地址的地址字節(jié)。在 flash 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平

43、時(shí)，ale 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是： 每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ale 脈沖。如想禁止 ale 的輸出 可在 sfr8eh 地址上置 0。此時(shí)， ale 只有在執(zhí)行 movx，movc 指令 是 ale 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀 態(tài) ale 禁止，置位無(wú)效。 /psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)端。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間， 每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /psen 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /ea/vpp：當(dāng)/e

44、a 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h- ffffh） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)，/ea 將內(nèi)部鎖 定為 reset；當(dāng)/ea 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 2.5.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 2.6 lcd 顯示電路的設(shè)計(jì)顯示電路的設(shè)計(jì) 2.6.1 lcd1062 的介紹的介紹 液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)， 在袖珍式儀表和低功

45、耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在本設(shè)計(jì)采用的 字符型液晶模塊是一種用 5x7 點(diǎn)陣圖形來(lái)顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示 的容量可以分為 1 行 16 個(gè)字、2 行 16 個(gè)字、2 行 20 個(gè)字等等，這里以常用 的 2 行 16 個(gè)字的 1602 液晶模塊來(lái)介紹它的編程方法。1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中： 第 3 腳：vee 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端； 第 4 腳：rs 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇 指令寄存器； 第 5 腳：rw 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操 作。當(dāng) rs 和 rw 共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng) rs

46、為低 電平 rw 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) rs 為高電平 rw 為低電平時(shí)可以寫(xiě) 入數(shù)據(jù)； 第 6 腳：e 端為使能端，當(dāng) e 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí) 行命令； 第 714 腳：d0d7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線； 第 1516 腳：空腳。 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn) 模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)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 3-1 是 dm-162 的內(nèi) 部顯示地址。 表表 2-12-116021602 的內(nèi)部顯示地址的內(nèi)部顯示地址 0123456 序號(hào) 0123456789abcd

47、ef 第一行 0123456789abcdef 第二行 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（cgrom)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同 的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符 號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。 在軟件中設(shè)置溫度 的代碼是：30.0（00110011b，00110000b，00101110b， 00110000b，01000011b） ；37.0 （00110011b，00110111b，00101110b，00110000b， 01000011b） ；60 （00110110b，00110000b，01000011b） 。 2.6.2

48、 顯示電路的設(shè)計(jì)顯示電路的設(shè)計(jì) 在液顯電路連接上，lcd1602 顯示模塊可以直接和單片機(jī) at89c51 直 接接口，液晶顯示的 d0d7 八個(gè)雙向端口接 at89c51 單片機(jī)的 p0 口的 p0.0p0.7，單片機(jī)的 p0 口可以作為通用的輸入，輸出端口使用，此時(shí)，若 要驅(qū)動(dòng) nmos 或其他拉電流負(fù)載時(shí)，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(lái)決定顯示器高低點(diǎn)位，是否要顯示。 由于 vee 端接電源時(shí)接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高， 對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，對(duì)比度過(guò)低會(huì)使屏幕模糊不清，所以使用時(shí)可 以通過(guò)一個(gè) 10k 的電位器來(lái)調(diào)整它的對(duì)比

49、度。lcd1602 的 rs 寄存器選擇 端口接單片機(jī)的 p2.1 口，通過(guò)軟件程序中對(duì)此端口的設(shè)置來(lái)決定選擇的寄 存器。液顯的 rw 端口直接接單片機(jī)的 p2.2 口，高電平時(shí)進(jìn)行對(duì)輸入的數(shù) 字信號(hào)進(jìn)行讀數(shù)。使能 e 端接單片機(jī)的 p2.3 口，使能端由高電平到低電平 時(shí)開(kāi)始執(zhí)行命令，把讀數(shù)顯示出來(lái)。下圖 3-9 是 lc d1602 顯示電路的連接 圖： 3 紅外測(cè)溫儀軟件方案設(shè)計(jì)紅外測(cè)溫儀軟件方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的思路是首先初始化系統(tǒng)，然后顯示子程序，開(kāi)始測(cè)溫后復(fù)位各個(gè) 端口，摁下開(kāi)關(guān) ，接通電源，確定打開(kāi)電源后 a/d 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 vin（+）輸 入端讀取經(jīng)過(guò)放大濾波計(jì)算后的數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換

50、，cs 片選端、wr 寫(xiě)入 端同時(shí)設(shè)置成低電平，當(dāng)芯片自身產(chǎn)生一個(gè)脈沖時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。然后 a/d 轉(zhuǎn)換器的 cs、rd 同時(shí)為低電平 0 時(shí)讀取轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù) 存入模數(shù)轉(zhuǎn)換器自身的鎖存器里，由輸出端口 d0d7 輸入到單片機(jī)的 p0 口 中。讀取三次數(shù)據(jù)，滿三次后讀數(shù)正確的寫(xiě)入單片機(jī) eeprom 存儲(chǔ)器。同 時(shí)計(jì)數(shù)器加 1，繼續(xù)讀取下一組數(shù)據(jù)。如果讀數(shù)滿三次后數(shù)據(jù)不正確，則要 對(duì)單片機(jī)進(jìn)行清零，復(fù)位后重新測(cè)量讀數(shù)。 中斷子程序設(shè)置 int0 為外部中斷，中斷后對(duì) eeprom 里的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀 取，然后通過(guò)液晶屏顯示出來(lái)，讀取時(shí)要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)判斷，at89c51 單片機(jī)的 p3

51、 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(shè)計(jì)用 p3.0 串行口輸入端來(lái)控制報(bào)警系統(tǒng)，如 果數(shù)據(jù)大于 37.0，則蜂鳴器報(bào)警。顯示溫度的范圍是 3060，當(dāng)所測(cè)溫 度高于下限或者上限溫度時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。執(zhí)行完一次子命令后運(yùn)行中斷 信號(hào)，子程序返回。主程序流程圖如圖 31 所示。 主程序主要實(shí)現(xiàn)以下功能： 1、開(kāi)機(jī)或復(fù)位時(shí)能自動(dòng)初始化設(shè)備，引導(dǎo)程序正確執(zhí)行。 2、開(kāi)機(jī)或復(fù)位之后啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn)換，對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行采樣，并在顯示器 顯示當(dāng)前環(huán)境溫度。 3、保持環(huán)境溫度顯示的同時(shí)，對(duì)覆蓋熱釋電探測(cè)器視場(chǎng)的物體表面的 紅外輻射進(jìn)行轉(zhuǎn)換和采樣，并比較各采樣

52、值，直到采樣值為熱釋電探測(cè)器響 應(yīng)的峰值電壓為止。 如圖 3-2 是軟件設(shè)計(jì)部分的中斷子程序流程圖，主要實(shí)現(xiàn)以下功能： 1、a/d 采樣子程序完成對(duì)熱釋電傳感器放大電路輸出信號(hào)的采樣。要 實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)溫就必須得到輸出信號(hào)的峰值，但在實(shí)際電路中，由于探測(cè)器響 應(yīng)延時(shí)不盡相同，且電路的延時(shí)也很難準(zhǔn)確計(jì)算，所以要準(zhǔn)確采集到峰值是 十分困難的。為此，我們只有對(duì)輸出信號(hào)不斷地進(jìn)行采樣，并比較各樣值， n y y n y 外部中斷 0 初始化 顯示子程序 復(fù)位 讀取數(shù)據(jù) 寫(xiě)入 eeprom（超過(guò) 37.0 度） 計(jì)數(shù)器加 1 計(jì)數(shù)器清零 數(shù)據(jù)正確 滿三次 啟動(dòng)鍵打開(kāi) 結(jié)束 開(kāi)始 n 取其中的最大者作為峰值的

53、近似值 2、數(shù)據(jù)處理子程序完成對(duì)采樣值的計(jì)算處理。中間又經(jīng)過(guò)了 adc0804 數(shù)模轉(zhuǎn)換器將結(jié)果轉(zhuǎn)換為可供 lcd 顯示的代碼。 3、讀取溫度時(shí)超過(guò)預(yù)警溫度，蜂鳴器報(bào)警，沒(méi)超過(guò)直接顯示所測(cè)溫度。 4、液晶顯示子程序完成最后的溫度。 y n 讀取指令 讀取 eeprom（超過(guò) 37 度） 報(bào)警 發(fā)送數(shù)據(jù) lcd 顯示 中斷返回 外部中斷入口 4 調(diào)試調(diào)試 在焊接與軟件設(shè)計(jì)結(jié)束，程序加載進(jìn)單片機(jī)之后，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試， 以測(cè)試硬件和軟件相結(jié)合后系統(tǒng)能否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。 4.1 硬件系統(tǒng)的調(diào)試硬件系統(tǒng)的調(diào)試 利用 protues99s 電路設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)好原理圖后，根據(jù)原理圖焊接電路板。 焊接完成后

54、，首先對(duì)照電路檢查一下是否有漏焊情況，再用萬(wàn)用表檢查是否 有虛焊、斷路、短路現(xiàn)象以及測(cè)量各個(gè)芯片間連接和電源與地間的連接是否 正確。系統(tǒng)硬件測(cè)試方法如下： 首先，對(duì)照原理電路圖，檢測(cè)焊接線路是否正確； 然后，用萬(wàn)能表對(duì)電路進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)線路是否通暢，沒(méi)有短路、斷路 現(xiàn)象，確保焊接的電路板有效 最后，用示波器測(cè)試、信號(hào)發(fā)生器等測(cè)試各部分電路是否能達(dá)到要求。 4.2 軟件系統(tǒng)的測(cè)試軟件系統(tǒng)的測(cè)試 軟件測(cè)試采用模塊化調(diào)試方法，每一模塊一一調(diào)試，然后再將所有模塊 組合一起，進(jìn)行整體調(diào)試。軟件的調(diào)試主要有語(yǔ)法錯(cuò)誤和邏輯錯(cuò)誤兩類(lèi)。語(yǔ) 法錯(cuò)誤可直接修改，而邏輯錯(cuò)誤則需進(jìn)行單步調(diào)試，看程序是否按邏輯順序 進(jìn)行

55、，然后寫(xiě)入到芯片內(nèi)，查看程序運(yùn)行效果，反復(fù)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試的方法 如下： 首先，軟件在各個(gè)子程序模塊調(diào)試正確后，再將相互有關(guān)系的模塊組 合起來(lái)加以調(diào)試，以解決在程序模塊中可能出現(xiàn)的邏輯錯(cuò)誤。 然后，對(duì)所有程序模塊的整體組合調(diào)試在于系統(tǒng)聯(lián)機(jī)后進(jìn)行的。 5 總結(jié)與展望總結(jié)與展望 本設(shè)計(jì)主要包括兩大部分：硬件設(shè)計(jì)部分和軟件設(shè)計(jì)部分，硬件部分包 括了紅外測(cè)溫模、放大濾波模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)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(cè)溫程序模塊、led 顯示程序 模塊。單片機(jī)負(fù)責(zé)控制紅外測(cè)溫把接收到的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)處理后送 lcd 顯示。 通過(guò)對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)我對(duì) protues

56、軟件的使用更加熟練，而通過(guò)運(yùn)用 keil 進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)使我的編程和調(diào)試能力也有很大的提高。這不僅使我 對(duì)課本上所學(xué)的知識(shí)有了更進(jìn)一步的了解，而且也提高了我的動(dòng)手能力、理 論聯(lián)系實(shí)際能力。為今后的學(xué)習(xí)和工作打下了很好的基礎(chǔ)。但同時(shí)也明顯感 覺(jué)到還有很多地方需要完善和提高，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品與實(shí)際應(yīng)用還有一定的差距。 例如可以通過(guò)按鍵更靈活的控制測(cè)溫，如果再加上語(yǔ)音播報(bào)功能就更加完善 了。所以在今后的工作中，還要不斷的學(xué)習(xí)充電，掌握更多的技能。爭(zhēng)取能 夠在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出更先進(jìn)、功能更強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單的智能化儀器。 本方案設(shè)計(jì)的以及實(shí)際應(yīng)用的紅外測(cè)溫儀都只限于測(cè)量物體的外部溫度， 不方便測(cè)量物體內(nèi)部和存在

57、障礙物時(shí)的溫度。還有，當(dāng)伴有發(fā)熱病癥的疫情 出現(xiàn)時(shí)，紅外測(cè)溫儀用于測(cè)量人體的體溫和大量人群的初步檢測(cè)。但是非接 觸式人體測(cè)溫儀測(cè)量的時(shí)人體表面的溫度而不是體溫。因因此這些都尚待于 研究開(kāi)發(fā)。 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 1戴義保高精密溫度測(cè)量的研究與實(shí)現(xiàn) j上海：自動(dòng)化儀表第 2003，24（3）：24-27 2 2謝光忠、蔣亞?wèn)|溫濕度智能數(shù)據(jù) 采集控制系統(tǒng)的研制j. 哈爾濱：傳感 器技術(shù) 2000，19（4） ，29-33 3 3紅外檢測(cè)與診斷技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006，3：1-43. 4 4陳永甫.紅外輻射紅外器件與典型應(yīng)用p.北京：電子工業(yè)出版社， 2004.6:1-30. 5 5黃

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