紅外溫度計(jì)開題報(bào)告

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題目：紅外語(yǔ)音體溫計(jì)的設(shè)計(jì)研究一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況1.1題目背景紅外測(cè)溫作為一門新技術(shù)和新方法,它的出現(xiàn)是紅外技術(shù)的發(fā)展結(jié)果。紅外技術(shù)是研究紅外輻射的產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換、探測(cè)并付諸應(yīng)用的一門科學(xué)技術(shù)[1]。體溫是人體生命活動(dòng)的基本特征，也是觀察人體機(jī)能是否正常的重要指標(biāo)之一，是標(biāo)準(zhǔn)化較強(qiáng)、測(cè)量也較為方便的一種生理信號(hào)。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備越來越顯示出其向高集成化和小型化的發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)的水銀體溫計(jì)雖然價(jià)格便宜但也有很多弊端，比如要通過刻度值來判斷溫度高低，有時(shí)因?yàn)楣饩€較暗使觀察者難以準(zhǔn)確判斷及測(cè)量等待時(shí)間長(zhǎng)等[2]。甚至某些危害人類健康的傳染病，其特征是體溫的異常，但是在公共場(chǎng)所，例如車站，商場(chǎng)，酒店以及娛樂場(chǎng)所等檢測(cè)人體體溫并不是一件容易的事，而采用非接觸式的紅外測(cè)溫計(jì)就可以減少交叉感染。1.2研究意義本文提出的紅外語(yǔ)音體溫計(jì)具有較高的靈敏度、測(cè)溫速度快、準(zhǔn)確度高、壽命長(zhǎng)、使用安全、價(jià)格低及語(yǔ)音報(bào)時(shí)、存儲(chǔ)測(cè)量值等優(yōu)點(diǎn)，是很理想的體溫測(cè)量?jī)x器[3-5]。再者，對(duì)于重癥或者患有傳染病的病人，利用紅外語(yǔ)音體溫計(jì)對(duì)其保持一定距離的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，可以大大降低接觸產(chǎn)生的染病風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，還可以廣泛用于在大流量人群中快速鑒別可能存在的疑似高溫病人，積極預(yù)防和警示流行性疾病的傳播。1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況首先，紅外測(cè)溫儀的研究己經(jīng)有幾十年的歷史，近20年來，非接觸紅外測(cè)溫儀在技術(shù)上得到迅速發(fā)展，性能不斷完善,功能不斷增強(qiáng)，品種不斷增多，適用范圍也不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)占有率逐年增長(zhǎng)。60年代我國(guó)研制成功第一臺(tái)紅外測(cè)溫儀，1990年以后又陸續(xù)生產(chǎn)小目標(biāo)，遠(yuǎn)距離，適合電業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的測(cè)溫儀器，如西光IRT-1200D型，IRT-3060D型，IRT-3000A型，IRT-400G型，HCW-VA型，DHS-200型，WFHX330型(光學(xué)瞄準(zhǔn)，測(cè)溫距離可達(dá)30m)，美國(guó)雷泰公司生產(chǎn)的ST系列，MX系列，MX6系列，3i系列測(cè)溫儀，德國(guó)HEITRONICS公司的KT19系列，KT15D系列，KT12系列等也有較廣泛的應(yīng)用[6]。目前，世界上最大的紅外測(cè)溫儀生產(chǎn)商是美國(guó)的FLUKE公司，其產(chǎn)品包括便攜式，在線式和掃描式三大類數(shù)百多個(gè)品種，測(cè)溫范圍從-50℃-6000℃不等，占有了世界上30%以上的銷售份額。我國(guó)紅外測(cè)溫儀的生產(chǎn)單位有西安北方光電有限公司，中科院自動(dòng)化所，西安沃爾儀器公司等，但不僅產(chǎn)品的種類較少，而且從精度或讀數(shù)的重復(fù)一致性方面均與國(guó)外有不小的差距[7]。正因?yàn)榧t外語(yǔ)音體溫計(jì)在醫(yī)療衛(wèi)生方面有其獨(dú)特而重要的作用，所以國(guó)內(nèi)外科學(xué)家一直對(duì)其非常重視，現(xiàn)在有各種各樣的同類體溫計(jì)已經(jīng)面世。例如國(guó)內(nèi)的紅外體溫監(jiān)測(cè)儀，這是非典時(shí)期在我國(guó)出現(xiàn)的一類特殊的非接觸體溫測(cè)量設(shè)備。其重點(diǎn)是為了排查那些體溫過高的人群，這類儀器的共同特點(diǎn)是用在公共場(chǎng)所，以測(cè)量人的額頭溫度為主。例如由清華紫光公司研制LH-Bl懸掛式自動(dòng)掃描紅外體溫檢測(cè)儀，它主要通過測(cè)溫探頭的轉(zhuǎn)動(dòng)完成對(duì)額頭溫度的測(cè)量；由沈陽(yáng)科儀公司等研制的KHC-DGI型快速紅外測(cè)溫儀，它的探頭采用固定的方式，在被測(cè)人行進(jìn)的過程中捕捉其額頭溫度信息[8]。而在國(guó)外，美國(guó)從60年代中期就開始研究把鼓膜溫度作為核心溫度的標(biāo)準(zhǔn)。近年來以美國(guó)為中心研制開發(fā)了一系列紅外輻射式耳溫計(jì)。這是一種專門用于測(cè)量鼓膜溫度的溫度計(jì)，通過紅外導(dǎo)波管將主要由鼓膜發(fā)射的紅外輻射能傳送到熱電堆等熱探測(cè)器，將紅外輻射能量轉(zhuǎn)換為電能后進(jìn)行電信號(hào)處理得到人體溫度信息。1986年，TShinozkai等首次應(yīng)用熱電堆探測(cè)器制成了耳道式體溫計(jì)出現(xiàn)在美國(guó)市場(chǎng)上。如今市場(chǎng)上出售的耳溫計(jì)品種繁多，形式各異，如歐姆龍MC-10，百靈HM-2，康定HD-7等[9-10]。二、本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施2.3.4畫PCB板，軟硬件聯(lián)調(diào)2.1主要內(nèi)容: 本文提出一種具有非接觸體溫測(cè)量的新型紅外語(yǔ)音體溫計(jì)，該體溫計(jì)基于普朗克定律和紅外溫度傳感器，采用單片機(jī)數(shù)據(jù)處理和語(yǔ)音處理、LCD顯示等技術(shù)，能夠?qū)w溫進(jìn)行有效準(zhǔn)確的非接觸測(cè)量。可廣泛應(yīng)用于日常保健和醫(yī)學(xué)測(cè)試領(lǐng)域。技術(shù)指標(biāo)：（1）紅外體溫計(jì)軟硬件設(shè)計(jì)流程（2）電路仿真可行（3）體溫計(jì)功能指標(biāo)（顯示、單片機(jī)軟件程序）。2.2擬采用的研究方法：本課題計(jì)劃結(jié)合單片機(jī)，并運(yùn)用紅外傳感原理來設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的非接觸式紅外體溫計(jì)測(cè)試方案。

所需器件與軟件：MATLAB，Multisim，Protel99SE，紅外測(cè)溫傳感器(TSEA01-4A)，單片機(jī)（STC89C516RD+）（圖3），語(yǔ)音芯片（ISD4004）（圖4），揚(yáng)聲器，話筒，電容，電阻和電源。整個(gè)紅外測(cè)溫系統(tǒng)由：?jiǎn)纹瑱C(jī)主控模塊，紅外測(cè)溫模塊，鍵盤顯示模塊，語(yǔ)音輸出模塊以及電源模塊組成（如圖1）。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，單片機(jī)STC89C516RD+是系統(tǒng)的主控模塊，其外接紅外測(cè)溫模塊，鍵盤顯示模塊，語(yǔ)音輸出模塊和電源模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)溫度的采集，計(jì)算和顯示播報(bào)。通過按鍵啟動(dòng)紅外測(cè)溫模塊，測(cè)量結(jié)束返回測(cè)量結(jié)果，待MCU運(yùn)算處理得出人體溫度后將溫度的結(jié)果進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。利用鍵盤可以控制測(cè)溫計(jì)的靈活性。2.3研究方法與流程圖：2.3.1硬件設(shè)計(jì)（1）信號(hào)采集與處理模塊；STC89C516RD+作為信號(hào)采集及處理模塊的控制中心，負(fù)責(zé)控制啟動(dòng)溫度測(cè)量，通過紅外探頭得到物體溫度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過前置放大后送至A／D模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)計(jì)算溫度值，并根據(jù)LED鍵盤模組輸入的鍵值判斷是否進(jìn)行溫度測(cè)量。而此儀器的振蕩電路選用的是晶體振蕩電路。采用晶體振蕩電路的原因是因?yàn)樗念l率穩(wěn)定性好，而這正是本紅外測(cè)溫系統(tǒng)非常重要的技術(shù)要求。（2）紅外測(cè)溫模塊；A紅外測(cè)溫模塊的時(shí)序B紅外測(cè)溫模塊溫度值的計(jì)算（3）語(yǔ)音輸出模塊；語(yǔ)音模塊是由語(yǔ)音芯片ISD4004，揚(yáng)聲器,話筒和電容電阻等組成，ISD40004是一種采用ChipCorder專利技術(shù)的語(yǔ)音芯片。此芯片無須A／D轉(zhuǎn)換和壓縮就可以直接儲(chǔ)存，沒有A／D轉(zhuǎn)換誤差。片內(nèi)集成了晶體振蕩器，麥克前置放大器，自動(dòng)增益控制等，只要很少的外圍器件，就可以構(gòu)成一個(gè)完整聲音錄放系統(tǒng)!（4）電源模塊。2.3.2軟件設(shè)計(jì)（1）單片機(jī)主控程序（圖2與圖5）；（2）紅外測(cè)溫程序；（3）播報(bào)顯示程序；2.3.3仿真2.3.4畫PCB板，軟硬件聯(lián)調(diào)。圖1圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖2主程序流程圖3單片機(jī)STC89C516RD+圖3單片機(jī)STC89C516RD+圖4語(yǔ)音芯片ISD4004圖5圖5軟件調(diào)用結(jié)構(gòu)三、本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作3.1重點(diǎn)：（1）硬件的設(shè)計(jì)與連接；（2）軟件設(shè)計(jì)過程中三大模塊的編程；（3）功能仿真與軟硬件的聯(lián)調(diào)。3.2難點(diǎn)：測(cè)試過程中由于測(cè)試的角度，距離，輻射率，人體所處環(huán)境，響應(yīng)時(shí)間等因素的影響，很容易產(chǎn)生誤差[11-16]。3.3前期已開展的工作：首先，在這幾周的準(zhǔn)備工作中，認(rèn)真閱讀了老師指定的相關(guān)資料文獻(xiàn)，并結(jié)合自我理解查找各種文獻(xiàn)，對(duì)于研究主題有了較為細(xì)致的理解。其次，對(duì)比了解了好幾種系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，最后篩選出最簡(jiǎn)易有效的方法。再次，利用MATLAB語(yǔ)言編寫了相關(guān)簡(jiǎn)單程序片段，復(fù)習(xí)并熟練掌握了此語(yǔ)言的應(yīng)用，為后續(xù)編程打下了基礎(chǔ)。四、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）第1周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料；第2~3周：提出設(shè)計(jì)基本思想，完成設(shè)計(jì)框圖和開題報(bào)告;第4~9周：設(shè)計(jì)主要電路，選擇電路所需的元器件并進(jìn)行可行性分析;第10周：準(zhǔn)備中期答辯，中英文翻譯;第11~14周：調(diào)整電路參數(shù)，繪制電路圖并仿真；編制單片機(jī)信號(hào)處理與顯示程序；第15~16周：制作電路板并軟硬件聯(lián)調(diào)；第17周：撰寫畢業(yè)論文；第18周：完善設(shè)計(jì)并準(zhǔn)備答辯。參考文獻(xiàn)1、鄭子偉.紅外測(cè)溫儀概述.測(cè)量與測(cè)試技術(shù).2006.33（10）:222、李松林.非接觸人體表面溫度測(cè)量方法的研究.碩士學(xué)位論文.天津：天津大學(xué)，20053、RichardRCorwin.Temperatureerrorinradiationthermometrycausedbyemissivityandreflectancemeasurementerror.APP.1993.33:104、趙小蘭,胡征,馬國(guó)欣,徐馳,陳華輝.便攜式紅外線人體測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試.2013(22)5、李衛(wèi)兵,胡波,孔華生.非接觸式遠(yuǎn)程自動(dòng)體溫測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程.2013(06)6、楊建中.基于單片機(jī)SPCE061A的耳溫槍設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用.2013(01)7、劉加峰,石宏理,李海云.基于HMS紅外傳感器的體溫測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備.2011(07)8、彭桂力,劉知貴,王彩峰,李靖.ZTP135S-R紅外傳感器溫度補(bǔ)償算法的研究和應(yīng)用[J].西南科技大學(xué)學(xué)報(bào).2008(04)9、彭桂力,劉知貴,劉利.ZTP135S-R型傳感器在體溫計(jì)中的應(yīng)用[J].國(guó)外電子元器件.2006(04)10、高原,劉洪運(yùn),張政波.基于CPLD測(cè)溫電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].科學(xué)技術(shù)與工程.2010(21)11、傅中君,侯雪亞.基于TS118-1的無接觸式人體體溫計(jì)的實(shí)現(xiàn)[J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào).2007(02)12、彭桂力,劉知貴.HYPERLINK"/kcms/detail/detail.aspx?filename=WJSJ200614025&dbcode=CJFQ&dbname=cjfd2006&v=MTUwMzAwTFRnMlgyaHN4RnJDVVJMNmZaT1pxRkNqa1U3M0xNaWZZWkxHNEh0Zk5xNDlIWVl