家居紅外溫度計(jì)

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家居紅外溫度計(jì)

人體溫度是表征人正常生理活動(dòng)的重要指標(biāo)之一，也是臨床上診斷疾病需要檢測(cè)的生理指標(biāo)之一。普通的體溫計(jì)雖然可以準(zhǔn)確測(cè)量人體溫度，但測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)，紅外溫度測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)非接觸、短時(shí)間準(zhǔn)確測(cè)量人體溫度，尤其適合在人流密度高、流行病高發(fā)區(qū)使用。 傳統(tǒng)的體溫測(cè)量?jī)x器大多是采用物理原理，大多數(shù)是根據(jù)水銀等隨溫度升降的熱脹冷縮的性質(zhì)原理設(shè)計(jì)的，通過(guò)讀取刻度值來(lái)判斷溫度值，這種方法操作起來(lái)不太方便，使用范圍比較局限，而且測(cè)量所需要的時(shí)間較長(zhǎng)為了解決快速測(cè)量和高精度的問(wèn)題，本設(shè)計(jì)提供了一種新的溫度測(cè)量方案（應(yīng)用紅外線輻射測(cè)量原理實(shí)現(xiàn)了人體體溫的非接觸測(cè)量。

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紅外溫度計(jì)的基礎(chǔ)理論： 在自然界中，一切溫度高于絕對(duì)零度（-273.15°C）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。物體的紅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關(guān)系。因此，通過(guò)對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測(cè)量，便能準(zhǔn)確地測(cè)定它的表面溫度。 具體的來(lái)講，是紅外能量聚焦在傳感器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器和信號(hào)處理電路，并按照算法和發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。

紅外溫度計(jì)原理：

所有的物體都會(huì)向外發(fā)射紅外線，發(fā)射功率正比于物體表面溫度，人體向外發(fā)射的紅外線的波長(zhǎng)范圍9~10um，為此我們選用了MLX90615非接觸式表面溫度測(cè)量傳感器，將吸收到的紅外線能量轉(zhuǎn)換成熱量，而內(nèi)部的熱電容把熱量成比例地轉(zhuǎn)換成電，電壓經(jīng)過(guò)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)變成單片機(jī)能處理的數(shù)字量，單片機(jī)對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采樣、量化和編碼，運(yùn)用一系列的算法運(yùn)算將其換算成相對(duì)應(yīng)的溫度值最后輸送到LCD1602進(jìn)行顯示。 該系統(tǒng)主要是由單片機(jī)最小系統(tǒng)，紅外溫度傳感器，液晶顯示電路構(gòu)成。

功能：1、準(zhǔn)確的測(cè)量環(huán)境溫度2、測(cè)體溫特點(diǎn)：1、非接觸測(cè)量：它不需要接觸到人體，只需在額頭前方測(cè)溫即可（最好是小于1cm），而且它只需感應(yīng)人體輻射的紅外線。因此，不會(huì)干擾人體，也不會(huì)為人體帶來(lái)?yè)p傷。2、測(cè)量范圍廣：因?yàn)槭欠墙佑|式測(cè)溫，所以并不處在較高或較低的溫度場(chǎng)中，而是工作在正常的溫度或溫度計(jì)允許的條件下進(jìn)行測(cè)量的，所以測(cè)量范圍比較廣。3、測(cè)溫速度快：即響應(yīng)時(shí)間快。靈敏元非常靈敏，只要接收到目標(biāo)紅外輻射即可在短時(shí)間內(nèi)定溫。4、準(zhǔn)確度高：不會(huì)與普通測(cè)溫一樣破壞物體本身溫度分布，因此測(cè)量精度高。5、靈敏度高：只要人體溫度有微小變化，輻射能量就有較大改變，易于測(cè)出。而且使用安全及使用壽命長(zhǎng)。6、體積小，方便攜帶。7、受外界環(huán)境溫度干擾較?。河捎诒驹O(shè)計(jì)中所使用的紅外傳感器是帶補(bǔ)償電路，所以它可以補(bǔ)償外界環(huán)境溫度的高低起伏。作品功能和特點(diǎn)單片機(jī)最小系統(tǒng)。MLX90615紅外溫度傳感器。LCD1602液晶顯示屏。硬件電路（系統(tǒng)方框圖）單片機(jī)最小系統(tǒng)由電源、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路與單片機(jī)組成，使紅外溫度計(jì)可以正常工作，其中復(fù)位電路采用上電復(fù)位和按鍵復(fù)位相結(jié)合的方式傳感器采集信號(hào)、AD轉(zhuǎn)換采集數(shù)據(jù)之后經(jīng)過(guò)單片機(jī)然后顯示在LCD1602上，在液晶顯示屏上顯示人體溫主要是：控制部分：STC89C52

單片機(jī)我們學(xué)過(guò)的主要是AT和STC的，有51和52兩種居多，但51由于內(nèi)存較小等原因?qū)υO(shè)計(jì)要求較高，所以我選擇52。

STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外STC89X52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。紅外傳感器方案一：用集熱電偶和熱敏電阻于一體的紅外傳感器，如TS118-3，該傳感器的優(yōu)點(diǎn)是精度高，電路設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是價(jià)格比較貴。

圖2.5TS118-3圖2.6MLX90615方案二：MLX90615數(shù)字式紅外測(cè)溫傳感器內(nèi)部集成了低噪聲放大器，16位ADC和強(qiáng)大的DSP的MLX90325單元。TS118-3雖然精度很高，但資料比較短缺，考慮到制作的可靠性和電路的可制作性，加之信號(hào)微弱不好處理等問(wèn)題，所以：MLX90615作為紅外傳感器。傳感器內(nèi)部含有ADC，故可以省去選擇AD芯片的步驟，使得設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。MLX90615

環(huán)境溫度為-40到85oC，物體溫度為-40到115oC。MLX90615同樣是集熱電偶和熱敏電阻于一體的紅外傳感器。。引腳名字功能VSS地。低電平接在這個(gè)引腳上。SCL兩線通信協(xié)議的連續(xù)時(shí)鐘輸入。引腳應(yīng)用弱上拉電阻（典型值300KΩ）SDA/PWM數(shù)字輸入/輸出開(kāi)漏NMOS。在SMBUS模式里（出廠默認(rèn)）串行數(shù)據(jù)I/O。在PWM模式-PWM輸出。引腳引腳應(yīng)用弱上拉電阻VDD外接電源電壓MLX90615

參數(shù)MLX90615電源電壓，VDD（過(guò)壓）5V電源電壓，VDD（工作電壓）3.6V反向電壓0.5V工作溫度范圍，TA-40到+85°C存儲(chǔ)溫度范圍，TS-40到+125°CESD靈敏度（AECQ100002）2KVDC方向電流，SDA引腳25mADC方向電流，SDA引腳10mADC方向電流，SCL引腳10mAMLX90615絕對(duì)最大額定值如表所示，超過(guò)絕對(duì)最大額定值會(huì)造成永久性損害，在擴(kuò)展周期里暴露在絕對(duì)最大額定值會(huì)影響器件的可靠性。LCD1602液晶顯示：該顯示屏具有微功耗、體積小、顯示內(nèi)豐富、使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。字符型液晶顯示模塊是一種專門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平（1）時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平（0）時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平（1）時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平（0）時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)腳（即第7-14腳與51單片機(jī)芯片的P1口相接）。第1腳：VSS為