非接觸式紅外測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)

1、 非接觸式紅外測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)摘 要利用溫度測(cè)量技術(shù)是很常見(jiàn)的，而且在當(dāng)前問(wèn)題的檢測(cè)設(shè)備類(lèi)仍然是一個(gè)非常重要的技術(shù)。但在某些應(yīng)用中，需要使用測(cè)量與被測(cè)物體接觸式溫度傳感器，它需要一個(gè)非接觸式溫度測(cè)量來(lái)滿足測(cè)量要求,本文是紅外測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)的實(shí)際需要。紅外測(cè)溫儀是利用黑體輻射定律為基礎(chǔ)，是光學(xué)理論和微電子學(xué)綜合發(fā)展的現(xiàn)象。與基本的測(cè)溫方式相比，具有反應(yīng)時(shí)段短、非觸碰、不干擾被測(cè)溫場(chǎng)、使用壽命長(zhǎng)、操做簡(jiǎn)便等一系列優(yōu)點(diǎn)。本文闡述了紅外測(cè)溫儀的基本原理和顯示方式，指出紅外測(cè)溫系統(tǒng)的中心控制單元以STC89C51單片機(jī)。具體列舉了該系統(tǒng)的組成和制作方法，給出了硬件理論圖和軟件的設(shè)計(jì)流程圖。該系統(tǒng)基本由光學(xué)系統(tǒng)

2、、光電探測(cè)器、顯示輸出等部份構(gòu)成。光學(xué)系統(tǒng)的紅外輻射能量采集物體的紅外能量收集在光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)的視野。STC89C51單片機(jī)擔(dān)當(dāng)節(jié)制驅(qū)動(dòng)溫度量取、接受量取的數(shù)據(jù)、并按照單片機(jī)中的溫度值統(tǒng)計(jì)算法算出目的溫度值再經(jīng)過(guò)LCD把溫度顯示出來(lái)。關(guān)鍵詞: STC89C51單片機(jī)；紅外測(cè)溫；LCD顯示屏IIABSTRACTThe use of temperature measurement technique is common, but in the current issue of the detection device class is still a very important t

3、echnology. It requires the use of measurement and the object contact temperature sensor, This is the actual need infrared thermometer designed.Infrared thermometer is the use of blackbody radiation law, based on the phenomenon of optical theory and integrated development of microelectronics. Compare

4、d with the basic temperature measurement mode, with a short response time, non-touch, no interference is temperature field, long life, easy operation to do a series of advantages.This paper describes the basic principles and display infrared thermometer, noting that the center of the infrared temper

5、ature measurement system control unit STC89C51 microcontroller. accepted amount,and calculates the temperature in accordance with the purpose of single-chip temperature values through statistical algorithms and then the temperature LCD display.Keywords: STC89C51 microcontroller；infrared temperature

6、measurement； LCD displayII目 錄摘要IABSTRACTII第1章 緒論11.1課題背景11.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況21.2.1國(guó)際現(xiàn)狀21.2.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀31.3 紅外測(cè)溫的展望3第2章 設(shè)計(jì)方案擬定52.1溫度測(cè)溫技術(shù)的概述52.2紅外測(cè)溫原理及方法62.2.1 紅外測(cè)溫原理62.2.2斯蒂芬-玻爾茲曼定律62.2.3 實(shí)際物體溫度的計(jì)算62.2.4 紅外測(cè)溫的方法72.3 紅外測(cè)溫系統(tǒng)的方案介紹82.3.1 紅外測(cè)溫儀系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)及主要功能82.3.2 紅外測(cè)溫儀的硬件系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)82.3.3紅外測(cè)溫儀的應(yīng)用軟件系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)92.4 方案設(shè)計(jì)92.5 方案論證1

7、0第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)123.1 系統(tǒng)整機(jī)設(shè)計(jì)123.2 單片機(jī)處理模塊123.3紅外測(cè)溫模塊133.3.1 紅外測(cè)溫傳感器的引腳介紹143.3.2 紅外測(cè)溫模塊的時(shí)序143.4 RS232A電平轉(zhuǎn)換模塊153.5 MAX232C芯片介紹163.6 電源模塊163.7 鍵盤(pán)模塊173.8 LCD顯示模塊183.9 音頻輸出模塊20第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)224.1 主程序流程設(shè)計(jì)224.2 紅外測(cè)溫程序模塊224.3 鍵盤(pán)掃描程序模塊24第5章 安裝與調(diào)試265.1 硬件的安裝與調(diào)試265.2 單片機(jī)程序的燒錄28結(jié)論30參考文獻(xiàn)31致謝32附錄 1附錄 2西安電子科技大學(xué)電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)

8、計(jì)（論文）第1章 緒 論1.1課題背景普通溫度測(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。目前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展日益需要的是特殊條件（如高溫、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)電磁場(chǎng)條件下或較遠(yuǎn)距離）下的溫度測(cè)量技術(shù)。因此，當(dāng)前研究的重點(diǎn)也在于此。非接觸紅外測(cè)溫儀采用最新紅外技術(shù)可快速方便地測(cè)量物體的表面溫度。不需要機(jī)械的接觸被測(cè)物體而快速測(cè)得溫度讀數(shù)。只需瞄準(zhǔn)被測(cè)物體，按動(dòng)觸發(fā)器，在LCD顯示屏上讀出溫度數(shù)據(jù)。紅外測(cè)溫儀的優(yōu)點(diǎn)：重量輕、體積小、使用方便，方便攜帶并能準(zhǔn)確地測(cè)量熱的、危險(xiǎn)的或難以接觸的物體，而不會(huì)污染或損壞被測(cè)物體。紅外測(cè)溫儀每秒可測(cè)若干個(gè)讀數(shù)""而接觸測(cè)溫儀每秒測(cè)量就需要若干分鐘的時(shí)間

9、。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；他的制造工藝簡(jiǎn)單，成本較低，測(cè)溫是不接觸被測(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)、操作簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)點(diǎn)，但利用紅外輻射測(cè)量溫度，也必然受到物體反射率、測(cè)溫距離、煙塵和水蒸氣等外界因素的影響，起測(cè)量誤差較大。紅外測(cè)溫儀 可以接收多種物體自身發(fā)射出的不可見(jiàn)紅外能量，紅外輻射是電磁頻譜的一部分，它包括無(wú)線電波、微波、可見(jiàn)光、紫外、射線和射線。紅外線位于可見(jiàn)光和無(wú)線電波之間，紅外波長(zhǎng)常用微米表示，

10、波長(zhǎng)范圍為0.7微米1000微米，實(shí)際上，0.7微米14微米波帶用于紅外測(cè)溫儀。紅外技術(shù)及其原理的無(wú)異議的理解為其精確的測(cè)溫。當(dāng)由紅外測(cè)溫儀測(cè)溫 時(shí)，被測(cè)物體發(fā)射出的紅外能量，通過(guò)紅外測(cè)溫儀的光學(xué)系統(tǒng)在探測(cè)器上轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該信號(hào)的溫度讀數(shù)顯示出來(lái)，有幾個(gè)決定精確測(cè)溫的重要因素，最重要的因素是發(fā)射率、視場(chǎng)、到光斑的距離和光斑的位置。發(fā)射率，所有物體會(huì)反射、透過(guò)和發(fā)射能量，只有發(fā)射的能量能指示物體的溫度。當(dāng)紅外測(cè)溫儀測(cè)量表面溫度時(shí)，儀器能接收到所有這三種能量。因此，所有紅外測(cè)溫儀必須調(diào)節(jié)為只讀出發(fā)射的能量。測(cè)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(cè)溫儀可改變發(fā)射率，多種材料的發(fā)射率值

11、可從出版的發(fā)射率表中找到。其它儀器為固定的予置為0.95的發(fā)射率。該發(fā)射率值是對(duì)于多數(shù)有機(jī)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(cè)表面加以補(bǔ)償。使膠帶或漆達(dá)到與基底材料相同溫度時(shí)，測(cè)量膠帶或漆表面的溫度，即為其真實(shí)溫度。距離與光斑之比，紅外測(cè)溫儀的光學(xué)系統(tǒng)從圓形測(cè)量光斑收集能量并聚焦在探測(cè)器上，光學(xué)分辨率定義為紅外測(cè)溫儀到物體的距離與被測(cè)光斑尺寸之比（:）。比值越大，紅外測(cè)溫儀的分辨率越好，且被測(cè)光斑尺寸也就越小。激光瞄準(zhǔn)，只有用以幫助瞄準(zhǔn)在測(cè)量點(diǎn)上。紅外光學(xué)的最新改進(jìn)是增加了近焦特性""可對(duì)小目標(biāo)區(qū)域提供精確測(cè)量，還可防止背景溫度的影響。視場(chǎng)，確保

12、目標(biāo)大于紅外測(cè)溫儀測(cè)量時(shí)的光斑尺寸，目標(biāo)越小，就應(yīng)離它越近。當(dāng)精度非凡重要時(shí)，要確保目標(biāo)至少倍于光斑尺寸。在這種溫度測(cè)量技術(shù)中紅外溫度傳感器的選擇很是重要，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)量也可以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、不干擾被測(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)展非常快，技術(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)非接觸式紅外測(cè)溫儀的主要原因之一。1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況1.2.1國(guó)際現(xiàn)狀經(jīng)過(guò)對(duì)非接觸式紅外測(cè)溫儀資料的搜集，我們可以看到，近年來(lái)重要的發(fā)

13、展趨勢(shì)是：非制冷紅外自動(dòng)測(cè)溫儀有了很大的進(jìn)步。紅外陣列傳感器應(yīng)用在過(guò)去，量子型紅外探測(cè)裝置液氮冷卻，現(xiàn)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(jìn)展，紅外自動(dòng)溫度記錄儀可以實(shí)現(xiàn)小，重量輕，價(jià)格低。國(guó)內(nèi)外近來(lái)成功地研發(fā)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(gè)衡量毫米陣列式主動(dòng)紅外溫度記錄儀的熱輻射。近年來(lái)，對(duì)紅外自動(dòng)溫度記錄儀的快速發(fā)展，高分辨率的溫度檢測(cè)，高精度、高速度的可能。1672，人們意識(shí)到太陽(yáng)光（白光）是一個(gè)組合的各種顏色的光，同時(shí)，牛頓做了一個(gè)單色光在性質(zhì)上更著名的白光判斷的實(shí)驗(yàn)。棱鏡對(duì)太陽(yáng)光的利用（白光）分解為紅，黃，綠，

14、橙，綠，藍(lán)，紫等顏色的單色光。1800，英國(guó)物理學(xué)家F. W. hashel從熱點(diǎn)來(lái)看研究各種顏色，紅外線的發(fā)現(xiàn)。他研究了大量的光和熱，故意暗室只有一個(gè)黑板堵塞，以及板上的矩形孔的開(kāi)口，用棱鏡孔。當(dāng)太陽(yáng)光穿過(guò)棱鏡，它被分解成光的彩色帶，并使用溫度計(jì)測(cè)量的光的熱與不同顏色包括在內(nèi)。為了與環(huán)境溫度進(jìn)行比較，光的顏色在附近放幾塊用溫度計(jì)測(cè)量環(huán)境溫度與赫胥漢城相比。在試驗(yàn)中，他偶然發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：在淡紅色的溫度計(jì)，室內(nèi)溫度比其他高數(shù)值說(shuō)明。經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)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(jiàn)光的太陽(yáng)，有一個(gè)人類(lèi)的眼睛看不到的"熱線”，這種看不見(jiàn)的"

15、;熱線”在外面的紅光，紅外線。紅外線是一種電磁波，具備與無(wú)線電波及可見(jiàn)光同樣的性質(zhì)，紅外線的出現(xiàn)是人類(lèi)對(duì)大自然認(rèn)知的一次跨躍，對(duì)考察和使用和發(fā)覺(jué)紅外技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)拓了一條嶄新的通途。1.2.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi)發(fā)展的紅外測(cè)溫儀的起步還是比國(guó)外晚一點(diǎn),而且發(fā)展的方向也有些不同的方式,紅外波長(zhǎng)0.76 100 m之間，按波長(zhǎng)的限制，可分為近紅外，紅外，遠(yuǎn)紅外，超遠(yuǎn)紅外四種，它是無(wú)線電波，在最后的位置，在電磁波頻譜的可見(jiàn)位置之間。紅外輻射是最常見(jiàn)的一種是電磁輻射的性質(zhì)，它通常是基于環(huán)境中的任意對(duì)象將改變分子的元素和子元素的原子不規(guī)則活動(dòng)，不斷輻射紅外線能量，分子元素和原子元素的活動(dòng)愈強(qiáng)烈，輻射的能量愈大，

16、反之，輻射的能量愈小。 在紅外探測(cè)設(shè)備的研究和開(kāi)發(fā)起步較晚，雖然目前生產(chǎn)廠家眾多，但技術(shù)水平參差不齊，對(duì)規(guī)模較小的強(qiáng)度，研究和開(kāi)發(fā)能力相對(duì)不足，熱輻射采集設(shè)備技術(shù)在國(guó)內(nèi)外存在以下主要問(wèn)題： (1)必須準(zhǔn)確確定被測(cè)物體的發(fā)射率；(2)避免高溫物體的周?chē)h(huán)境的影響；(3)非模塊化設(shè)計(jì)，產(chǎn)品安裝維護(hù)復(fù)雜； 1.3 紅外測(cè)溫的展望使用紅外輻射的方法開(kāi)始溫度檢測(cè)的儀器是從單一到繁雜漸漸的研發(fā)而成的。紅外測(cè)溫儀是在一個(gè)點(diǎn)的溫度限制為對(duì)象的早期檢測(cè)，然后對(duì)檢測(cè)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(jì)五十或六十，由于紅外探測(cè)器的光子探測(cè)器的迅速提高和有效出來(lái)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)，熱

17、成像系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。SARS爆發(fā)后，人們?cè)絹?lái)越重視公共衛(wèi)生和安全。非接觸、高精度醫(yī)用紅外溫度計(jì)的研發(fā)，能夠讓在公共場(chǎng)合、大流量人群的迅速檢測(cè)具備首要的意義。它不但具備強(qiáng)大的商業(yè)價(jià)值，并且又具有重要的社會(huì)價(jià)值。由于紅外資源及傳感器范疇創(chuàng)新的開(kāi)發(fā)，新式測(cè)溫儀器正逐漸替換傳統(tǒng)的檢測(cè)手法。如今美、英等國(guó)正悉力于增強(qiáng)前視紅外系統(tǒng)信息處理本領(lǐng)(如智能人工目標(biāo)分類(lèi))，便攜式個(gè)人電腦機(jī)可以實(shí)時(shí)生成高分辨率的圖像，以解決缺陷方面的研究和產(chǎn)業(yè)化。世界上除少許大型軍工企業(yè)公司(如美國(guó)Honeuwell公司、休斯飛機(jī)公司)除外，極多大商業(yè)公司(如三菱電氣、日本橫河(株)、瑞典AGA公司、法國(guó)Pyro公司、Sofrad

18、ier公司、HGH紅外系統(tǒng)工程公司等)也正在積極地從事紅外測(cè)溫、熱成像能力的科研及產(chǎn)品研發(fā)。在中國(guó)，近年來(lái)，隨著中國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展加速、產(chǎn)品升級(jí)的需求，越來(lái)越多的溫度計(jì)，雖然熱電偶（熱電阻）一類(lèi)的接觸感溫元件仍然具有很大的優(yōu)勢(shì)，但非接觸紅外測(cè)溫儀已被業(yè)界關(guān)注。第2章 設(shè)計(jì)方案擬定2.1溫度測(cè)溫技術(shù)的概述 紅外測(cè)溫是一種新技術(shù)和新方法，這是根據(jù)紅外技術(shù)的發(fā)展，紅外方式是追尋紅外輻射的發(fā)生、傳輸、轉(zhuǎn)化、探測(cè)并付諸實(shí)用的一門(mén)科學(xué)技術(shù)。溫度是人類(lèi)生活的一個(gè)基本特征，對(duì)人體的觀察是正常的，重要的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化，強(qiáng)測(cè)量生理信號(hào)方便。隨著當(dāng)代電子技術(shù)的進(jìn)展，電子設(shè)備慢慢的顯示出其向高集成化和小型化的發(fā)展趨勢(shì)。傳

19、統(tǒng)的水銀體溫計(jì)盡管是價(jià)格便宜但也有不少弊病，例如要經(jīng)過(guò)刻度值來(lái)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(cè)量等待時(shí)間長(zhǎng)等。甚至某些威脅人類(lèi)康健的流行病，其特點(diǎn)是體溫的改變，但是在公共場(chǎng)合，辟如車(chē)站，商店，棧房和娛樂(lè)場(chǎng)所等檢測(cè)人體體溫并非一件容易的事，而采用非接觸式的紅外測(cè)溫計(jì)就可以減少交叉感染。在該溫度檢測(cè)方法來(lái)選擇一個(gè)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(cè)量技術(shù)也被稱為輻射測(cè)溫是非常重要的，但不是緊在點(diǎn)溫度測(cè)量。根據(jù)史蒂芬-玻爾茲曼公式，與黑體輻射的溫度和溫度，這是整個(gè)輻射溫度和輻射溫度的測(cè)量方法。另一個(gè)在光學(xué)高溫計(jì)的提高，光電高溫計(jì)，紅外溫度計(jì)等。紅外測(cè)溫儀能夠準(zhǔn)

20、確更加快速的測(cè)得物體溫度。由于紅外輻射測(cè)溫屬于非觸碰式測(cè)溫,因此它在檢測(cè)物體表面溫度時(shí)不會(huì)造成物體溫度的改變,也不會(huì)在測(cè)量前受周?chē)鷼怏w或環(huán)境溫度(熱)變動(dòng)的干擾,在一些不容易用傳統(tǒng)的接觸式溫度測(cè)量場(chǎng)合，紅外輻射溫度計(jì)是特別重要的。例如：傳統(tǒng)的溫度計(jì)主要有兩種，水銀溫度計(jì)，電子溫度計(jì)，平均溫度是口腔，腋窩，直腸測(cè)量體。顯然，這兩種溫度計(jì)為我國(guó)非典期間的快速檢測(cè)是不適合大量的人。熱電型紅外線溫度計(jì)可以通過(guò)挖掘耳膜被收集紅外輻射能量檢測(cè)體溫，因?yàn)橄虑鹉X可執(zhí)行調(diào)度的溫度，通過(guò)內(nèi)部頸動(dòng)脈的下部丘腦，結(jié)果反映體溫調(diào)節(jié)，包括頸動(dòng)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(xiǎn)溫度測(cè)量的對(duì)象，然后使

21、用紅外輻射溫度計(jì)是一種安全，有效的方法。例如:如用傳統(tǒng)接觸式測(cè)量則對(duì)測(cè)量人員來(lái)說(shuō)存在不便,而此時(shí)若采用非接觸式的紅外輻射式測(cè)溫儀則不存在這樣的問(wèn)題。在溫度測(cè)量?jī)x表的設(shè)計(jì)是便攜式的，可以進(jìn)行近距離的物體可以直接用于溫度測(cè)量。2.2紅外測(cè)溫原理及方法2.2.1 紅外測(cè)溫原理 紅外測(cè)溫儀的溫度測(cè)量是基于黑體輻射定律，所有高于絕對(duì)零度的物體的性質(zhì)已輻射能量，物體的向外輻射能量的改變與按波長(zhǎng)的排布與它的表面溫度有著相對(duì)貼切的因質(zhì)，物體的溫度越高，所發(fā)出的紅外輻射能力越強(qiáng)。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(shù): 第二輻射常數(shù): 其中：K-波爾茲曼常數(shù)； h-普朗克常數(shù)； c-電磁

22、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(duì)其波長(zhǎng)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(shù)。2.2.3 實(shí)際物體溫度的計(jì)算式（1-1），（1-2）T是絕對(duì)溫度。只計(jì)算在實(shí)際對(duì)象類(lèi)型的輻射出射度（1-1），（1-2）在三角級(jí)可以乘以排放率。物體的輻射出射度與輻射的溫度T和發(fā)射率有關(guān)。只要被測(cè)物體輻射，并知道三角級(jí)發(fā)射率可以計(jì)算溫度。事實(shí)上，測(cè)量對(duì)象是通過(guò)測(cè)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(gè)特點(diǎn):(1)任何溫度下，黑體的光譜輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的變化，每個(gè)弧只有一個(gè)

23、最大值；(2)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。這闡明跟隨溫度的漲高，黑體輻射中的短波長(zhǎng)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(zhǎng)，和高溫后光譜輻射度大，反之亦然。2.2.4 紅外測(cè)溫的方法基于原占空比是不一樣的溫度，紅外測(cè)溫儀被設(shè)計(jì)成三種方式，經(jīng)由輻射被測(cè)物體，以確定該物體的輻射溫度所有波長(zhǎng)的熱輻射被稱為總輻射測(cè)溫;經(jīng)過(guò)測(cè)量對(duì)象對(duì)一定波長(zhǎng)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(lái)恒定溫度下的兩種波長(zhǎng)的比率的目的是，如果由于溫度的方法被稱為比色測(cè)量。無(wú)溫度補(bǔ)償?shù)牧炼葴囟鹊臏y(cè)量方法，計(jì)算誤差小，測(cè)溫精度高

24、，但在短波區(qū)域，只適用于高溫測(cè)量。比色測(cè)溫法的光學(xué)系統(tǒng)可局部遮蓋，受煙霧塵埃干擾小，測(cè)溫差異小，但務(wù)必選取適當(dāng)波段，使波段的放射率出入不大。待檢測(cè)該選擇的全輻射的方式來(lái)計(jì)算的物體的溫度，在整個(gè)輻射測(cè)溫是所有基于在波長(zhǎng)范圍和溫度的總輻射，從而獲得物體的輻射溫度。這是因?yàn)樯a(chǎn)在波長(zhǎng)較大的低溫物體，輻射信號(hào)很弱，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，低損耗，但其溫度測(cè)量精度稍差，通過(guò)輻射率的效應(yīng)。依照普朗克公式可推導(dǎo)出輻射體溫度與檢測(cè)電壓之間的關(guān)系式： 式中K為，由實(shí)驗(yàn)確定，校準(zhǔn)即，能夠經(jīng)過(guò)檢測(cè)電壓而判別被測(cè)物體的溫度，上式指出探測(cè)器輸出信號(hào)與被檢溫度呈非線性關(guān)聯(lián)，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

25、表面溫度，輻射率校正所需的真實(shí)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(cè)溫系統(tǒng)的方案介紹 紅外測(cè)溫方式在生產(chǎn)進(jìn)程當(dāng)中，在產(chǎn)品把控和監(jiān)測(cè)，元件網(wǎng)上故障診斷和節(jié)約能源等方面發(fā)揮了重要效果。它是一種非接觸式測(cè)量設(shè)備運(yùn)行的，拍攝的溫度分布，任何部分的溫度場(chǎng)測(cè)量，并進(jìn)行內(nèi)部和外部故障的實(shí)時(shí)、遙感、視覺(jué)和定量測(cè)量等，對(duì)電廠的檢測(cè)，在變電站和輸電線路和電氣設(shè)備操作非常方便，有效。用紅外測(cè)溫儀，端點(diǎn)收斂方法和電子搜索連接收斂性診斷，檢查設(shè)備的運(yùn)行狀況，還可以檢查電池組件、配電屏終端，開(kāi)關(guān)或熔斷器，防止能源消耗。2.3.1 紅外測(cè)溫儀系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)及主要功能1：

26、溫度測(cè)量精度±1 ；2：溫度測(cè)量的分辨率0.1：2：LCD顯示；3：電源：DC 5V±10%；4：工作環(huán)境溫度60 工作環(huán)境濕度90%；2.3.2 紅外測(cè)溫儀的硬件系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)本紅外測(cè)溫儀選用模塊化的方式，它的硬件構(gòu)造由STC89C51單片機(jī)模塊，紅外測(cè)溫模塊,RS232轉(zhuǎn)化電路模塊，電源模塊，鍵盤(pán)模塊和LCD顯示模塊組成。STC89C51單片機(jī)是本系統(tǒng)的控制中心，它把運(yùn)行溫度檢測(cè)、收取檢測(cè)數(shù)據(jù)、查算溫度值、并依據(jù)得到的鍵值節(jié)制顯示進(jìn)程；紅外測(cè)溫模塊是溫度數(shù)據(jù)的采集、測(cè)量，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)端口傳送給STC89C51單片機(jī)；RS232轉(zhuǎn)換電路模塊可以很方便地與PC機(jī)進(jìn)

27、行串行通訊，還可以發(fā)送或接收數(shù)據(jù)外發(fā)；通過(guò)鍵盤(pán)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(cè)量的溫度值的觀察；電源模塊負(fù)責(zé)紅外測(cè)溫儀的電源。2.3.3紅外測(cè)溫儀的應(yīng)用軟件系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)這個(gè)紅外線溫度計(jì)模塊化軟件設(shè)計(jì)或研究思路，它是整個(gè)系統(tǒng)被分成小模塊在其精加工，它涵蓋了主程序模塊，紅外測(cè)溫模塊，鍵盤(pán)掃描模塊和屏幕的模塊。程序模塊相對(duì)于主要達(dá)到系統(tǒng)初始化，溫度檢測(cè)，串行通信，鍵盤(pán)和其他功能。該系統(tǒng)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(cè)溫模塊包括：溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算溫度。鍵盤(pán)掃描模塊：訪問(wèn)關(guān)鍵信息的處理，關(guān)鍵的要求等。顯示模塊：對(duì)應(yīng)的溫度

28、數(shù)據(jù)采集與處理。該紅外測(cè)溫儀的軟件設(shè)計(jì)，時(shí)鐘設(shè)置是非常重要的，通過(guò)時(shí)鐘設(shè)置好時(shí)鐘頻率，時(shí)鐘頻率是整個(gè)系統(tǒng)能夠正常、有序運(yùn)行的關(guān)鍵。圖2-2 紅外測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖2.4 方案設(shè)計(jì)方案一使用分立元件的模擬電路和單獨(dú)的振蕩單元，電源管理數(shù)字電路，并聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路的大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，只有一個(gè)控制電路是這樣復(fù)雜，此外，如果溫度傳感器，顯示電路和其他電路，系統(tǒng)更復(fù)雜，因此，使用該設(shè)備，造成故障率高，調(diào)試?yán)щy，且電路復(fù)雜，維修不便，生產(chǎn)試驗(yàn)；雖然容易實(shí)現(xiàn)，但控制和性能方面都很差，硬件設(shè)計(jì)任務(wù)比較麻煩，而且設(shè)計(jì)的產(chǎn)品實(shí)際操作也不方便。電 源按鍵控制溫度傳感器驅(qū)動(dòng)電路主諧振電路顯示熱輻采集保護(hù)檢測(cè)電路圖2-3方案

29、一結(jié)構(gòu)圖方案二：以AT89C51系統(tǒng)為中樞，通過(guò)單片機(jī)充足的I/O端口，及其操作的靈活性，該設(shè)計(jì)大體實(shí)現(xiàn)了溫控功能、收集功能和數(shù)碼顯示功能。硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括主電路、驅(qū)動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)電源電路、保護(hù)電路和顯示電路等單元電路。根據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換,將熱輻射反射回來(lái)的信號(hào)通過(guò)傳感器發(fā)送到單片機(jī)核心處理,通過(guò)數(shù)碼管顯示溫度，若若受周?chē)h(huán)境溫度影響,溫度誤差過(guò)大,報(bào)警電路會(huì)發(fā)出警報(bào),使用最小應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，溫度采集新值電路的可靠性，穩(wěn)定性圖2-4 方案二結(jié)構(gòu)圖2.5 方案論證方案一對(duì)較大規(guī)模的模擬電路和數(shù)字電路的集成電路方案設(shè)計(jì)，具有獨(dú)立的振蕩單元，功率管，采用分立元件并聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路，只有一個(gè)控制電路已如此復(fù)雜

30、，另外，如果溫度傳感器，顯示電路和其他電路，系統(tǒng)更復(fù)雜，因此，使用該設(shè)備，造成故障率高，調(diào)試?yán)щy，且電路復(fù)雜，維修不便，生產(chǎn)試驗(yàn)；雖然容易實(shí)現(xiàn)，但控制和性能方面都很差，硬件設(shè)計(jì)任務(wù)比較麻煩，而且設(shè)計(jì)的產(chǎn)品實(shí)際操作也不方便。方案二是采用以80C51為核心的單片機(jī)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示、溫度感應(yīng)、溫度測(cè)量等功能，大大提高了智能化自動(dòng)控制的速度。使用數(shù)碼管顯示，系統(tǒng)采用各模塊功能強(qiáng)大的單片機(jī)控制系統(tǒng)，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(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量結(jié)果是非常高的，方案是可行的，體現(xiàn)了先進(jìn)的技術(shù)，經(jīng)濟(jì)有很大的優(yōu)勢(shì)。綜上所述，經(jīng)比較，本設(shè)計(jì)采用方案二。第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3

31、.1 系統(tǒng)整機(jī)設(shè)計(jì) 以AT89C51系統(tǒng)為中樞，通過(guò)單片機(jī)充足的I/O端口，及其操作的靈活性，該設(shè)計(jì)大體實(shí)現(xiàn)了溫控功能、收集功能和數(shù)碼顯示功能。硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括主電路、驅(qū)動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)電源電路、保護(hù)電路和顯示電路等單元電路。根據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換,將熱輻射反射回來(lái)的信號(hào)通過(guò)傳感器發(fā)送到單片機(jī)核心處理,通過(guò)數(shù)碼管顯示溫度，若受周?chē)h(huán)境溫度影響,溫度誤差過(guò)大,報(bào)警電路會(huì)發(fā)出警報(bào),使用最小應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，溫度采集電路的可靠性，穩(wěn)定性。圖3-1 結(jié)構(gòu)圖3.2 單片機(jī)處理模塊 基于硬件設(shè)計(jì)的紅外溫度計(jì)STC89C51單片機(jī)現(xiàn)在對(duì)于模塊化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，廣泛的思想，所有的系統(tǒng)分為六大模塊：供應(yīng)鏈管理模塊；紅外測(cè)溫

32、模塊； RS232轉(zhuǎn)變電路模塊；電源模塊；鍵盤(pán)模塊和LCD模塊。經(jīng)過(guò)劃分模塊的方式，能夠把一個(gè)繁瑣的問(wèn)題剪切成幾個(gè)相對(duì)于方便處理的問(wèn)題，依次給予解決，大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)的難度。 紅外線溫度計(jì)是可選STC89C51單片機(jī)為主要成分，該單芯片模塊工作原理是：相對(duì)于STC89C51微控制器的負(fù)荷應(yīng)處理來(lái)自紅外溫度測(cè)量模塊的數(shù)據(jù)來(lái)操縱，發(fā)送LCD屏幕顯示。圖3-2 單片機(jī)處理模塊電路圖單片機(jī)運(yùn)行模塊是由一個(gè)手動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)，只須高出10ms的RST引腳出現(xiàn)高水平，單片機(jī)復(fù)位的情行，這樣做是根據(jù)實(shí)際情況采取能否復(fù)原溫度測(cè)量數(shù)據(jù)。該儀器的振蕩電路是一個(gè)晶體振蕩器電路，頻率穩(wěn)定的晶體振蕩器電路由于其良好的，這是紅外

33、測(cè)溫技術(shù)是非常重要的。圖3-3 STC89C51RC單片機(jī)各引腳圖3.3紅外測(cè)溫模塊本模塊采用非接觸式紅外測(cè)溫的方法，解決了傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量問(wèn)題，具有響應(yīng)速度快，精度高，測(cè)量范圍寬等特點(diǎn)。它經(jīng)過(guò)紅外溫度傳感器掃描被測(cè)物體，并把對(duì)應(yīng)的紅外輻射數(shù)據(jù)從P1.5和P1.6口端傳送給單片機(jī)模塊。圖3-4 紅外測(cè)溫電路模塊在紅外檢測(cè)裝置是目前面臨的很多產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)時(shí)選擇合適的紅外探測(cè)器已成為一個(gè)重要的問(wèn)題。在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中選取紅外線檢測(cè)器件時(shí)，要考慮以下因素：第一設(shè)備的性能，響應(yīng)速度的光譜響應(yīng)范圍，有效檢測(cè)區(qū)域，組件的數(shù)量，冷卻方式和目標(biāo)溫度檢測(cè)。本紅外測(cè)溫儀采用了臺(tái)灣燃太生產(chǎn)的TN901紅外探測(cè)器作測(cè)溫模

34、塊，它是一種集成的紅外探測(cè)器，里部有溫度補(bǔ)償電路和線性電路，因此簡(jiǎn)化了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3.3.1 紅外測(cè)溫傳感器的引腳介紹圖3-5 紅外測(cè)溫元件紅外測(cè)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(shù)據(jù)引腳，沒(méi)有按照當(dāng)D高；C 2kHz的時(shí)鐘輸出引腳接地引腳G；A為測(cè)溫驅(qū)動(dòng)信號(hào)引腳，低電平有實(shí)際效果。3.3.2 紅外測(cè)溫模塊的時(shí)序圖中的紅外測(cè)溫模塊時(shí)序圖收集數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)鐘的下降沿。 （實(shí)施例：假設(shè)一個(gè)溫度測(cè)量需要接取5個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，這是五個(gè)字節(jié)的：項(xiàng)目是測(cè)量目標(biāo)溫度的0x4c代表作為0x6c以測(cè)量環(huán)境溫度; MSB接收八位數(shù)據(jù)的高溫；LSB為八

35、位數(shù)據(jù)的低溫充電；和測(cè)試代碼，接收合理的數(shù)據(jù)=數(shù)目+ + LSB MSB；鉻是一個(gè)完整的標(biāo)志，當(dāng)Cr 0xodh說(shuō)溫度數(shù)據(jù)的接收。）圖3-6 紅外測(cè)溫SPI時(shí)序圖紅外測(cè)溫模塊溫度值的計(jì)算在上面的例子：所測(cè)定的環(huán)境溫度或預(yù)定溫度時(shí)，只要檢測(cè)到的檔案是0x4cH同時(shí)檢測(cè)與0x66H CR是否0x0dH，其計(jì)算方法是相同的溫度。計(jì)算公式：目標(biāo)溫度/溫度=溫度/ 16-273.15這個(gè)溫度是小數(shù)，當(dāng)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制八高位，八LSB的低；如果MSB是0x14H，LSB是0x2Ah，臨時(shí)六角時(shí)0x142aH，5162時(shí)小數(shù)點(diǎn)，所以測(cè)得的溫度為5162/16-273.15=39.475。3.4 RS232A電

36、平轉(zhuǎn)換模塊使用RS232轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)，PC機(jī)可以很容易地開(kāi)始串行通信，還可以發(fā)送和接收或從外部數(shù)據(jù)傳輸。但是，當(dāng)運(yùn)行串行通信要有一定的前提下，因?yàn)镽S232用于表示正和負(fù)電壓的邏輯狀態(tài)，和TTL用于表示一個(gè)邏輯高和低狀態(tài)，然后，為了能夠同PC機(jī)接處口或終尾端的TTL器件連接,必需在RS232與TTL電平之間實(shí)行電平變動(dòng)。這種變化可以用分立元件，也可以用于集成電路芯片?，F(xiàn)在越來(lái)越廣泛的應(yīng)用集成電路轉(zhuǎn)換裝置，設(shè)計(jì)選用MAX232芯片，該芯片可以做環(huán)評(píng)雙向TTL電平轉(zhuǎn)換。RS-232是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，它提供了連接電纜，電氣特性，功能和信號(hào)傳輸。RS-232信號(hào)指定正和負(fù)電平之間擺動(dòng)，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)

37、時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平+5+15V，-15-5V負(fù)電平。沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸線，TTL。開(kāi)始從上傳送數(shù)據(jù)到關(guān)，線路電平從TTL電平到RS-232級(jí)，然后返回到TTL電平。工作層面接收規(guī)范+ 3 +12 V和12 -3V。因?yàn)閭鬏攲雍徒尤雽又徊? 3V，因此共?？刂屏Σ?。除了對(duì)分布電容對(duì)雙絞線，傳輸間隔約15米，最高速度為20kb/s時(shí)圖3-7 RS232轉(zhuǎn)換電路3.5 MAX232C芯片介紹MAX232C是RS232 TTL電平，并力爭(zhēng)達(dá)到芯片的水平變化之間，它是MAXIM的研究和開(kāi)發(fā)，包括接收器和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)IC芯片，適用于各種EIA-232C和通信接口V.28/ V.24的。內(nèi)部MAX232C芯片

38、有一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器，可以把一個(gè)+5V電源電壓輸入轉(zhuǎn)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(tǒng)，可單獨(dú)進(jìn)行。3.6 電源模塊STC89C51總供電內(nèi)核為5v,而公共電壓制備此紅外測(cè)溫儀紅外溫度測(cè)量模塊和鍵盤(pán)模塊可用于5V，因此后相應(yīng)的電源模塊中，外部輸入電壓轉(zhuǎn)換成一個(gè)單芯片電壓為5V至確保紅外線溫度測(cè)量系統(tǒng)可以操作。圖3-8電源電路3.7 鍵盤(pán)模塊鍵盤(pán)是單片機(jī)操作中不可缺少的一部分。在鍵盤(pán)上開(kāi)始74HC164，線連接到單片機(jī)P1.3端口，在很短的時(shí)間內(nèi)對(duì)鍵盤(pán)的掃描線，以確定是否有鍵按下，按下按鈕來(lái)區(qū)分哪一個(gè)是壓從而根據(jù)程序中的關(guān)鍵價(jià)值做出進(jìn)一步的判斷。圖3-9 鍵

39、盤(pán)電路原理圖鍵盤(pán)模塊采用移動(dòng)掃描模式下，鍵盤(pán)掃描電路的輸出和LCD顯示段常見(jiàn)的輸出端口代碼適當(dāng)控制Q0的74HC164Q7，從而縮短消耗更多的I / O端口。本系統(tǒng)的鍵盤(pán)選用1×8行列式鍵盤(pán)。其工作原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)運(yùn)行程序后繼續(xù)掃描鍵盤(pán)，檢查是否搜索按鈕，按下一個(gè)按鈕，當(dāng)掃描。經(jīng)由程序處置查出按下的鍵值，并使用相對(duì)應(yīng)鍵操作程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)的鍵操縱。3.8 LCD顯示模塊液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件英文名稱叫“LCD Module”，簡(jiǎn)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(shù)的基礎(chǔ)元器件，雖然其

40、應(yīng)用巳很廣泛，但對(duì)很多人來(lái)說(shuō)，使用、裝配時(shí)仍感到困難。特別是點(diǎn)陣型液晶顯示器件，使用者更是會(huì)感到無(wú)從下手特殊的連接方式和所需的專(zhuān)用設(shè)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(qū)動(dòng)集成電路裝在一起，形成一個(gè)功能部件，用戶只需用傳統(tǒng)工藝即可將其裝配成一個(gè)整機(jī)系統(tǒng)。從廣義上說(shuō)，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(shí)際上我們通常所說(shuō)的“模塊”主要是指點(diǎn)陣液晶顯示器件裝配的點(diǎn)陣液晶顯示模塊。圖3-10 LCD顯示屏LCD顯示模塊：數(shù)字顯示動(dòng)態(tài)顯示屏按顯示器分靜態(tài)展示，靜態(tài)顯示，雖然數(shù)據(jù)可靠，使用很少的CPU時(shí)間，但每個(gè)需要一個(gè)單獨(dú)的顯示單元

41、顯示電路，硬件電路和多用；動(dòng)態(tài)顯示所要顯示的數(shù)據(jù)在CPU隨時(shí)更新，每個(gè)顯示，每一通道，通過(guò)目標(biāo)顯示視覺(jué)左。動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)有閃動(dòng)感，占用CPU時(shí)段多，但使用的硬件少，能節(jié)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(dāng)除掉端（CLEAR）的低，則輸出端子（QA-QH）所述的低。串行數(shù)據(jù)輸入（A，B）可以控制數(shù)據(jù)。當(dāng)A，B任一低，停止新的數(shù)據(jù)輸入，時(shí)鐘端（CLOCK）脈沖上升沿QA功能低下。當(dāng)A，B有一個(gè)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(shù)據(jù)和CLOCK的上升沿。引出端符號(hào)CLOCK 時(shí)鐘輸入端A，B 串行數(shù)據(jù)輸入端QAQH 輸出端邏輯及封裝圖（雙

42、列直插封裝）兩個(gè)74HC164分別控制數(shù)碼管的選擇和選擇，控制位選信號(hào)輸出端QA的74HC164QD電阻，三極管，并通過(guò)一個(gè)共同的陰極連接，控制時(shí)鐘脈沖信號(hào)P1.2口數(shù)字控制；另一個(gè)是通過(guò)電阻直接與數(shù)碼管顯示數(shù)字傳輸連接，P1.1端口控制時(shí)鐘脈沖信號(hào)。他們總是與高層次清晰，A，B兩個(gè)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(功率放大器)的原理就是利用三極管的電流控制作用或場(chǎng)效應(yīng)管的電壓控制作用將電源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號(hào)變化的電流。 因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的波，即交流信號(hào)電流，三極管的集電極電流永遠(yuǎn)是基極電流的倍，是三極

43、管的交流放大倍數(shù)，應(yīng)用這一點(diǎn)，若將小信號(hào)注入基極，則集電極流過(guò)的電流會(huì)等于基極電流的倍，然后將這個(gè)信號(hào)用隔直電容隔離出來(lái)，就得到了電流(或電壓)是原先的倍的大信號(hào)，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過(guò)不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。 而場(chǎng)效應(yīng)管則是用柵極電壓來(lái)控制源極與漏極的電流，其控制作用用跨導(dǎo)表示，即柵極變化一毫伏，源極電流變化一安，就稱跨導(dǎo)為1，功率放大器就是利用這些作用來(lái)實(shí)現(xiàn)小信號(hào)控制大信號(hào)，從而使多級(jí)放大器實(shí)現(xiàn)了大功率的輸出。SPY0030內(nèi)置2路10 位精度的 DAC，只需要外接功放電路即可完成語(yǔ)音的播放。圖3-11是音頻輸出電路。可以直接聽(tīng)報(bào)警的聲音。SPY0030還具有以下

44、優(yōu)點(diǎn)，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(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序流程設(shè)計(jì)利用匯編語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言助記符由于選擇寫(xiě)不是二進(jìn)制機(jī)器語(yǔ)言編程的程序更加簡(jiǎn)單，在一定程度上，簡(jiǎn)化編程過(guò)程。匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)是一個(gè)標(biāo)記，而不是指令代碼，和助記指令碼基本上對(duì)應(yīng)于保留的機(jī)器語(yǔ)言的靈活性。使匯編語(yǔ)言的方向，更能顯示功能，更高質(zhì)量的結(jié)果。當(dāng)紅外測(cè)溫儀使用STC89C51單片機(jī)復(fù)位指令立即運(yùn)行程序。STC89C51單片機(jī)初始化的第一個(gè)程序，然后開(kāi)機(jī)顯示確定鍵入輸入，如果沒(méi)有按鍵輸入，則繼續(xù)判斷；如果有一個(gè)鍵入的輸入，是決定紅外測(cè)溫。如果是

45、，返回到電源，它是紅外溫度測(cè)量的開(kāi)始，收集數(shù)據(jù)，并顯示在測(cè)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(cè)溫程序模塊數(shù)據(jù)輸出信號(hào)和所述順序脈沖信號(hào)連接微控制器P1.5該紅外測(cè)溫模塊，P1.6口，溫度控制終止P1.7口。這個(gè)模塊本來(lái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)讀出并驅(qū)動(dòng)溫度測(cè)量的字符數(shù)組，讀出的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的在下降沿脈沖連續(xù)傳輸。該五個(gè)字節(jié)的判斷后的數(shù)據(jù)讀出的第一個(gè)字節(jié)0x4c或0x66和第五字節(jié)的可能性0X0D，并且如果返回所計(jì)算的溫度值，否則則讀取數(shù)據(jù)。 圖4-2 紅外測(cè)溫流程圖在這種紅外線溫度計(jì)的軟件設(shè)計(jì)，其中的流量統(tǒng)計(jì)是一個(gè)非常重要的部分，它是有關(guān)精密產(chǎn)品的調(diào)試，所以它給出數(shù)據(jù)

46、被讀出的溫度和一個(gè)獨(dú)立的程序，由于數(shù)據(jù)的紅外測(cè)溫模塊是一位進(jìn)入單片機(jī)，所以需要雙回路，其中一個(gè)回路接收一字節(jié)的數(shù)據(jù)，另一外循環(huán)回路接收五字節(jié)的數(shù)據(jù)。圖4-3 讀測(cè)量數(shù)據(jù)流程圖4.3 鍵盤(pán)掃描程序模塊鍵盤(pán)是單片機(jī)的應(yīng)用中不可或缺的一部分。鍵盤(pán)是使用一個(gè)8行（1X8）這樣，74HC164用作鍵盤(pán)上的操作，連接到MCU P1.3端口，在一段很短的時(shí)間內(nèi)以穩(wěn)定的鍵盤(pán)掃描線，列線，然后判斷是否有鍵按下，按下按鈕，然后確定哪些按鍵信息是根據(jù)在程序中運(yùn)行從而進(jìn)一步的判斷該按鍵操作的可用價(jià)值。圖4-4 鍵盤(pán)掃描程序由于系統(tǒng)采用獨(dú)立按鍵組成的機(jī)械接觸，按下按鈕時(shí)會(huì)有抖動(dòng)問(wèn)題，按鍵開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)，但實(shí)際的"

47、顫抖”很多時(shí)候，這些很多次這20ms，據(jù)我們只有一次，但在現(xiàn)實(shí)中產(chǎn)生了很多次，所以我們必須過(guò)濾掉其他時(shí)間。供應(yīng)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(dòng)瞬態(tài)需要5 10ms，人類(lèi)的眼睛是沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，但對(duì)于CPU來(lái)說(shuō)，在關(guān)鍵的抖動(dòng)效果的判斷。用于單片機(jī)讀P1.3端口狀態(tài)正確，只為每一個(gè)關(guān)鍵的反應(yīng)，必須采取措施以消除發(fā)顫。該軟件的目的是要清除一個(gè)短暫延遲后搖逃脫短暫的，不會(huì)立即識(shí)別鍵盤(pán)被按下時(shí)。 第5章 安裝與調(diào)試5.1 硬件的安裝與調(diào)試焊接電子電路，組裝和調(diào)試占據(jù)電子工程技術(shù)的關(guān)鍵作用，任何電子產(chǎn)品的制造，焊接是電子產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性的最基本保障，最重要的是確

48、保調(diào)試步驟在電子產(chǎn)品的正常運(yùn)行。開(kāi)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(chǎn)品對(duì)手工焊接的使用較少，但對(duì)于電子產(chǎn)品修理，調(diào)試不可避免地將手工焊接使用。焊接質(zhì)量對(duì)修復(fù)效果有直接的影響。手工焊接是一種很強(qiáng)的操作技能，在理解了一般方法，實(shí)踐，多實(shí)踐,才能夠有較好的焊接品質(zhì)。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。根據(jù)安裝圖進(jìn)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(shù)值，便于檢查和維修，之后用良好的晶體管或集成電

49、路來(lái)檢測(cè)插入孔墊，它可以焊接。焊接注意事項(xiàng)（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(diǎn)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(dòng)或振動(dòng)。 （6）烙鐵頭不要作為攜帶焊料的工具。 焊接前注意事項(xiàng): (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(gè)良好的電路板用萬(wàn)用表（200歐姆）的紅，黑表筆測(cè)試電路板的每個(gè)焊接口，當(dāng)其電阻很小，證明焊接都沒(méi)有斷開(kāi)，當(dāng)電阻大，哪個(gè)對(duì)準(zhǔn)則證明那個(gè)壞了，它應(yīng)該重新對(duì)準(zhǔn)，適當(dāng)?shù)仉娺B接的電路板。選擇的20K歐姆萬(wàn)用表，是否有短路檢測(cè)

50、電路。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測(cè)試，電路板焊好，會(huì)燒到芯片中的程序，你可以開(kāi)始顯示。并對(duì)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(yàn)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(cè)試使單片機(jī)能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件使單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘正常。在實(shí)踐中，由于各種原因引起的異常系統(tǒng)時(shí)鐘和系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)時(shí)鐘，所以無(wú)論振動(dòng)是檢查這里的第一步。在該系統(tǒng)的電源狀態(tài)，用萬(wàn)用表（20V）中，隨后由檢測(cè)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(diào)試過(guò)程中，所測(cè)量的電壓XTAL1應(yīng)該2.05V，XTAT2應(yīng)該2.15V.（2）復(fù)位電路的測(cè)試復(fù)位

51、不正常會(huì)造成系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行。如果復(fù)位引腳始終處于高位時(shí)，系統(tǒng)將始終被重置的情況;如果總是低，高脈沖信號(hào)不能被要求重置時(shí)，系統(tǒng)也可能無(wú)法正常工作。當(dāng)設(shè)備工作正常，RST復(fù)位引腳應(yīng)為0V，當(dāng)按下復(fù)位按鈕，復(fù)位引腳為高電平徘徊在5V。（3）顯示電路的測(cè)試數(shù)字電子秒表顯示電路是正確實(shí)施最直觀的觀察窗口，它可以顯示通過(guò)觀察檢測(cè)電路的內(nèi)容是否工作正常。當(dāng)顯示電路與電路按照焊接，隨著二極管側(cè)面位置測(cè)量，公眾將黑表筆接共陰極數(shù)碼管，然后紅筆然后段數(shù)碼管，數(shù)碼管可以顯示部分時(shí)，說(shuō)明各點(diǎn)焊接正常。5.2 單片機(jī)程序的燒錄現(xiàn)今用戶多用到的是51系列單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件是德國(guó)Keil公司推出的Keil C51軟件，它是一個(gè)基

52、于32位Windows界處的應(yīng)用程序，根據(jù)C程序和匯編語(yǔ)言編程，使用此版本編譯和統(tǒng)一的視覺(jué)仿真軟件（簡(jiǎn)稱V2）。Keil提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整建立方式，由如下幾部分組成：Vision IDE集成開(kāi)發(fā)情況（包含工程管理器、源流程編輯器、程序調(diào)試器,C51編譯器、A51匯編器、LIB51庫(kù)管理器、BL51連接/定位器、OH51指定目錄生成器和 Monitor-51、RTX51隨時(shí)選擇。操作Kei開(kāi)始軟件仿真操作的主要環(huán)節(jié)為：編寫(xiě)源程序并存儲(chǔ)創(chuàng)建工程并增添源文件創(chuàng)設(shè)工程編譯/匯編、銜接，生成目的文件運(yùn)行調(diào)試。使用“Keil工程”（項(xiàng)目）的工程概

53、況，（但并不是一個(gè)單源）開(kāi)始編譯/連接裝配，操縱。工程的創(chuàng)建、布置、編譯/匯編及連接發(fā)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?yún)R編方式或C語(yǔ)言源程序（或選擇File-Open，直接開(kāi)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(shí)務(wù)必在文件名后加之?dāng)U展名.asm（.a51）或.c；在選擇食品工程的新項(xiàng)目創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目，并保持（不保存添加的擴(kuò)展，也可以結(jié)合推廣，也可加之?dāng)U展名.uv2）；工程存儲(chǔ)后會(huì)立即彈出一個(gè)建設(shè)選擇對(duì)話框，選取CPU后點(diǎn)擊返回主界面。此時(shí)工程窗口的文件頁(yè)（Files）會(huì)出現(xiàn)"Target1”，將其前端+號(hào)拓展，接著選

54、擇Source Group1，右擊鼠標(biāo)彈出的菜單，選取"Add File to Group Source Group1”，呈現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，務(wù)必尋找并參入源文件（在加入一個(gè)源文件后，該對(duì)話框不會(huì)消退，而是隨著陸續(xù)插入其余文獻(xiàn)）。選取文件后點(diǎn)close返回主界面，展開(kāi)"Source Group1”前面的+號(hào)，就會(huì)看到所插入的文件，雙擊文獻(xiàn)名，即可打開(kāi)該源程序文件。緊接著對(duì)工程進(jìn)行建立,選擇工程窗口的Target1，再選擇Project-Option for Target Target1（或點(diǎn)右鍵彈出菜單再選擇該選項(xiàng)），展開(kāi)工程屬性對(duì)話框，總有8個(gè)選項(xiàng)卡，主要建立的工作包括在Ta

55、rget選項(xiàng)卡中設(shè)置晶振頻率、在Debug選項(xiàng)卡中設(shè)置調(diào)試仿真板等，如要寫(xiě)片，還必須選取"建立HEX得輸出選項(xiàng)卡”；其它選項(xiàng)卡內(nèi)容一般可取默認(rèn)值。工程建立后按F7鍵（或點(diǎn)擊編譯工具欄上相應(yīng)圖標(biāo)）進(jìn)行編譯/匯編、連接和產(chǎn)生的文本。結(jié) 論幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)將要結(jié)束，回憶這段時(shí)間收獲頗多。所做的設(shè)計(jì)基本達(dá)到了任務(wù)書(shū)的要求，可以顯示環(huán)境溫度和目標(biāo)溫度，和0.1度的溫度分辨率，甚至超過(guò)了任務(wù)書(shū)的要求較高。 該設(shè)計(jì)由兩部分組成：硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的一部分，硬件部分包括一個(gè)單芯片控制模塊，紅外溫度測(cè)量模塊，液晶顯示模塊，鍵盤(pán)模塊和RS232級(jí)模塊，軟件部分包括一個(gè)主程序模塊，紅外測(cè)溫程序模塊。供應(yīng)鏈

56、管理作為收入接收的控制紅外測(cè)溫儀的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)處理后送LCD控制。通過(guò)硬件電路方案，從準(zhǔn)備焊接元器件開(kāi)始,重新的學(xué)習(xí)了一下硬件焊接的原理和方法,以及注意事項(xiàng),要保證絕對(duì)的安全,烙鐵是高溫操作,不能因?yàn)橐粫r(shí)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(chǔ)下,還是能夠很容易的做到無(wú)事故焊接,零失誤焊接,以及安全焊接。焊接的時(shí)候要注意有沒(méi)有漏焊，誤焊，以及意外連接造成最后的運(yùn)行失敗，在焊接時(shí)候開(kāi)始避免能夠減少最后工作的麻煩。通過(guò)親自動(dòng)手焊接元器件，能夠預(yù)習(xí)以前的知識(shí)，也能夠鍛煉自己的動(dòng)手能力，可以增加團(tuán)隊(duì)協(xié)作機(jī)會(huì)，同時(shí)能夠在論文的書(shū)寫(xiě)時(shí)候更加熟悉，快捷我用的Protel軟件更熟練了，手術(shù)后的Keil設(shè)計(jì)軟件，使我的編程和調(diào)試能力有了很大的提高。這不僅使普通意義上，我學(xué)到了課本有一個(gè)更好的了解，同時(shí)也提高了我的業(yè)務(wù)技能，以理論聯(lián)系實(shí)際的能力。為此后的研習(xí)和工作打下了很好的基底。但同時(shí)也明明感覺(jué)到尚有許多地方加強(qiáng)完善和提高，設(shè)計(jì)的實(shí)物與實(shí)際使用還有一定的差距。如果可以運(yùn)用按鍵更靈活的把控測(cè)溫，如果再加上語(yǔ)音溫度報(bào)告能就更加完善了。所以在以后的工作中，還要繼續(xù)的進(jìn)修充電，學(xué)習(xí)更多的技能。力取可以在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出更優(yōu)化、功效更穩(wěn)定、構(gòu)造更輕易的智能化儀器。參考文獻(xiàn)1 宋文、楊帆傳感器與檢測(cè)技