紅外測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 摘 要： 在當(dāng)今的生活中，傳統(tǒng)的水銀溫度計(jì)有著很多大大小小的缺點(diǎn)，雖然它價(jià)格低、性能穩(wěn)定，但是它精度低、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、不安全等缺點(diǎn)，給我們帶來(lái)了眾多麻煩和不便。紅外線(xiàn)測(cè)溫儀集快速、準(zhǔn)確、安全、方便可靠等眾多優(yōu)點(diǎn)于一身，很快便被越來(lái)越多的人們所認(rèn)知和接受。 本文根據(jù)紅外線(xiàn)測(cè)溫的原理，以STC89C52單片機(jī)作為核心控制部件，控制系統(tǒng)運(yùn)行，結(jié)合TN901紅外測(cè)溫模塊，搭配液晶顯示器實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。本文大致介紹了這套系統(tǒng)的構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)方式，給出硬件、軟件方面的設(shè)計(jì)流程。此系統(tǒng)主要由光電探測(cè)部分、系統(tǒng)運(yùn)行部分和顯示輸出部分等組成：由TN901進(jìn)行紅外輻射采集，傳入單片機(jī)

2、，經(jīng)由單片機(jī)處理轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并在液晶模塊中顯示出來(lái)。 關(guān)鍵詞：紅外線(xiàn)測(cè)溫 STC89C52 TN901 Abstract In today's life, the traditional mercury thermometer has many large and small faults, although its price is low, performance is stable, but its low precision, measurement time

3、, uneasy congruent faults, brings us many troubles and inconvenience. Infrared thermometer set rapid, accurate, safe, convenient and reliable, and many other advantages in one, soon cognitive and accepted by more and more people. This paper according to the principle of infrared temperature measure

4、ment, STC89C52 single-chip computer as core control unit, control system, combined with TN901 infrared temperature measurement module, match LCD to realize temperature measuring. This paper Outlines the composition and implementation of the system, gives the hardware and software aspects of the desi

5、gn process. This system is mainly composed of photoelectric detection system is running, and display output sections such as: infrared radiation by TN901 collection, introduced into single chip microcomputer, processed by single-chip microcomputer is converted to electrical signals, and displayed in

6、 the LCD module. Keywords Infrared temperature measurement STC89C52 TN901 專(zhuān)心---專(zhuān)注---專(zhuān)業(yè) 目 錄 1 緒論 1.1 設(shè)計(jì)背景 在科技快速發(fā)展的今天，溫度隨時(shí)可見(jiàn)，“溫度”這個(gè)定義的出現(xiàn)，給各行各業(yè)帶來(lái)了新的認(rèn)知。在工業(yè)中，有很多不能觸及的地方和無(wú)法用傳統(tǒng)測(cè)溫方式去測(cè)量的

7、發(fā)面，這種情況和下使用傳統(tǒng)的測(cè)溫方式，不僅限制了接觸式測(cè)溫儀的使用，嚴(yán)重的話(huà)，可能導(dǎo)致傷亡事件的發(fā)生。此時(shí)，我們更加應(yīng)該去尋找一種方便、快捷的測(cè)溫方式。在醫(yī)學(xué)中尤為常見(jiàn)，人的體溫，是檢測(cè)一個(gè)人狀態(tài)的重要標(biāo)志，溫度成為了確定物質(zhì)狀態(tài)的重要參數(shù)之一，通過(guò)體溫來(lái)檢查一個(gè)人的機(jī)能是否正常已經(jīng)成為我們現(xiàn)在很普遍的技術(shù)，如2003年的非典時(shí)期，由于測(cè)量人數(shù)龐大，醫(yī)院的護(hù)士們需要一個(gè)一個(gè)使用傳統(tǒng)的測(cè)溫技術(shù)（水銀測(cè)溫），去測(cè)量每一位待測(cè)人員的體溫，等待水銀溫度計(jì)的反應(yīng)，這樣一來(lái)，不僅在測(cè)量時(shí)間上有重大堵塞，并且在測(cè)量空間上給大家?guī)?lái)困惑和不便，把紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)運(yùn)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，不僅能大大節(jié)省時(shí)間（本設(shè)計(jì)溫度儀反

8、應(yīng)時(shí)間小于2秒），而且在空間上給人們帶來(lái)方便，也將工作效率提高到了一個(gè)新的高度。 1.2 設(shè)計(jì)應(yīng)用 紅外測(cè)溫也叫輻射測(cè)溫，通常情況下都是使用光或者熱等探測(cè)器來(lái)進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)榇藴y(cè)量方法較為簡(jiǎn)單，所以可以進(jìn)行大面積的操作，亦或是物體的某一部分，使用方便、便捷，它的制作工藝很簡(jiǎn)單，而且成本也比較低，測(cè)量的時(shí)候不需要接觸到物體，并且響應(yīng)時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)。另外，紅外傳感器的種類(lèi)比較多、發(fā)展速度比較快，在將來(lái)將會(huì)普遍使用。 紅外線(xiàn)測(cè)溫的特點(diǎn)： 1) 測(cè)量范圍廣、精確 2) 反應(yīng)時(shí)間短、反應(yīng)速度快 3) 方便、安全，無(wú)需接觸物體 4) 可以測(cè)微小的物體。 根據(jù)紅外線(xiàn)測(cè)溫的以上特點(diǎn)，我們

9、可以應(yīng)用在如： 電力：燃煤發(fā)電、水電站、核電站等。 冶金：鋁廠(chǎng)、銅廠(chǎng)、鋼廠(chǎng)等。 石化：采油、石化廠(chǎng)、煉油廠(chǎng)等。 一般工業(yè)：空調(diào)廠(chǎng)、冷凍機(jī)、冰箱廠(chǎng)、啤酒廠(chǎng)、制藥廠(chǎng)、汽車(chē)廠(chǎng)。 溫度原件和制造廠(chǎng)：溫度開(kāi)關(guān)，溫度控制器制作。等諸多應(yīng)用。 1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 利用STC89C52單片機(jī)，結(jié)合上TN901溫度傳感器，完成測(cè)溫的功能，具體設(shè)計(jì)指導(dǎo)如下： 1) 測(cè)量范圍：0~55攝氏度，測(cè)量精度：0.5攝氏度 2) 測(cè)量距離：≤0.5米 3) 反應(yīng)時(shí)間：≤2秒 4) 通過(guò)TN901模塊進(jìn)行溫度的采集、測(cè)量，并將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)端口傳送到STC89C52單片機(jī)中，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，轉(zhuǎn)入

10、液晶顯示器中，液晶顯示器直觀(guān)化呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。另外，鍵盤(pán)模塊可以進(jìn)行部分操作，電源模塊用于供電。 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2.1 方案論證 2.1.1 紅外測(cè)溫模塊的方案論證 方案一：? 按鍵模塊 放大電路 電源模塊 單片機(jī) A/D轉(zhuǎn)換 報(bào)警裝置 顯示模塊 模擬紅外傳感器 ????在此方案中，系統(tǒng)分為模擬紅外溫度傳感器模塊、放大電路模塊、AD轉(zhuǎn)換電路模塊、單片機(jī)模塊、按鍵模塊、報(bào)警（蜂鳴器）模塊、LCD顯示模塊和電源模塊（如圖2-1所示）。所謂的模擬傳感器就是傳感器的輸出量是模擬量，而不是可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的數(shù)字

11、量，所以它需要通過(guò)信號(hào)放大和AD轉(zhuǎn)換等處理后才能傳輸給單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)的處理。 圖2-1 方案一系統(tǒng)框圖 此方案，首先模擬紅外溫度傳感器接收人體發(fā)出的紅外線(xiàn)，然后經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后輸出對(duì)應(yīng)的電壓值，傳感器同時(shí)通過(guò)傳感器溫度。這兩個(gè)紅外溫度傳感器的輸出量通過(guò)放大電路和AD轉(zhuǎn)換電路的處理后傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)模塊進(jìn)行相關(guān)的處理，然后通過(guò)LCD顯示模塊顯示相應(yīng)的人體溫度。 ? 方案二：? ????此方案與第一個(gè)方案的最大區(qū)別就是：在本方案中采用TN901紅外溫度傳感器來(lái)代替模擬紅外溫度傳感器。由于TN901紅外溫度傳感器內(nèi)部已經(jīng)集成了運(yùn)放電路、AD轉(zhuǎn)換電路、濾波電路和數(shù)字信號(hào)處理器，所以只需通過(guò)傳感器的數(shù)據(jù)

12、接口就可以把TN901傳感器測(cè)量的人的體溫?cái)?shù)據(jù)直接傳送給單片機(jī)模塊處理并由LCD顯示模塊顯示。 按鍵模塊 電源模塊 單片機(jī) 報(bào)警裝置 顯示模塊 TN901傳感器模塊 圖2-2 方案二系統(tǒng)框架 方案對(duì)比和選擇： 與方案二比較，方案一比較低廉，但是對(duì)設(shè)計(jì)要求和系統(tǒng)電路變的更加復(fù)雜，這樣就使得電源的功耗增大，并且效率會(huì)有所降低，在增加工作量的同時(shí)也帶來(lái)了更多的要求。 與方案一相比，雖然方案二采用的TN901模塊成本會(huì)高一些，但是整個(gè)系統(tǒng)相對(duì)而言就比較的簡(jiǎn)單，傳感器可以和單片機(jī)直接連接，不僅簡(jiǎn)化了電路，而且不會(huì)給電源模塊帶來(lái)更多的消耗，所以電源的效率會(huì)提升一個(gè)新的檔次。 考慮

13、到各方面的成本，我覺(jué)得方案二更適合本次設(shè)計(jì)。 2.1.2電源模塊選取的方案論證 方案一： 采用USB接口進(jìn)行供電。隨著科技的不斷發(fā)達(dá)，電腦等產(chǎn)品的不斷升級(jí)，電子產(chǎn)品智能化，很多電子產(chǎn)品的供電已經(jīng)開(kāi)始慢慢的轉(zhuǎn)向USB供電，USB供電不僅即插即用，而且更環(huán)保、更方便、更普遍，更能跟上時(shí)代的步伐。 方案二： 采用電池供電。電池供電已經(jīng)有很長(zhǎng)一段歷史，并且一直持續(xù)到現(xiàn)在，很多遙控器、手電筒等等常用家電至今也一直在使用電池供電，使用電池供電方便快捷，易于更換電源。 方案的對(duì)比和選擇： 電池供電與USB供電比起來(lái)更加便攜，如今，在市場(chǎng)上電池的種類(lèi)繁多，比如干電池、鋰電池和紐扣電池等。而干

14、電池則幾乎在每個(gè)大大小小的商店都有出售，這就在很大程度上方便了更換電池，雖然USB供電更方便快捷、即插即用、更環(huán)保，并且能符合電子產(chǎn)品的走勢(shì)，但是為了本設(shè)計(jì)的便攜性，還是采取電池供電。 綜上所述： 本設(shè)計(jì)采用3節(jié)1.5V的5號(hào)干電池作為電源模塊部分的設(shè)計(jì)。 2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)以上的論證比較，我選取了以上的各方案，在這些方案中，系統(tǒng)由：TN901傳感器模塊、按鍵模塊、報(bào)警（蜂鳴器）模塊，STC89C52單片機(jī)模塊、電源模塊和LCD顯示模塊等六部分組成。 此系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：體溫快速測(cè)量；、當(dāng)超出量程系統(tǒng)報(bào)警等等。 2.3 系統(tǒng)總體框圖 本設(shè)計(jì)采用了以下6個(gè)模塊組成，

15、通過(guò)電源部分供電，按鍵模塊進(jìn)行操作，傳感器模塊采集數(shù)據(jù)，傳送到單片機(jī)中處理，然后在LCD顯示模塊中顯示出來(lái)，如若傳感器采集到的數(shù)據(jù)超過(guò)了它的量程，則將信息發(fā)到單片機(jī)中，單片機(jī)進(jìn)行處理，通過(guò)報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。（圖2-3） STC89C52單片機(jī)模塊 傳感器模塊 按鍵模塊 LCD顯示模塊 電源模塊 報(bào)警（蜂鳴器）模塊 圖2-3 紅外測(cè)溫系統(tǒng)總體框圖 2.4 STC89C52單片機(jī)概述 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

16、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(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，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 STC89C52 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

17、，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。 圖2-4 STC89C52各引腳標(biāo)注 其各個(gè)參數(shù)如下： 1) 增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6 時(shí)鐘/機(jī)器周期和12 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意 選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051 2) 工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機(jī)）/3.8V～2.0V（3V 單片機(jī)） 3) 工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051 的0～80MHz，實(shí)際工作 頻率可達(dá)48MHz ? 4) 用戶(hù)應(yīng)用程序空間為8K字節(jié) 5) 片上集成512 字節(jié)RAM 6) 通用I/O 口

18、（32 個(gè)），復(fù)位后為：P0/P1/P2/P3 是準(zhǔn)雙向口/弱上拉， P0 口是漏極開(kāi)路輸出，作為總線(xiàn)擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。 7) ?ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專(zhuān)用編程器，無(wú) 需專(zhuān)用仿真器，可通過(guò)串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶(hù)程 序，數(shù)秒即可完成一片 8) 具有EEPROM 功能 9) 共3 個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1、T2 10) 外部中斷4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down 模式可 由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 11) 通用異步串行口（UART），還

19、可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART 12) 工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級(jí)）/0～75℃（商業(yè)級(jí)） STC89C52各個(gè)引腳的描述如下： a) 電源和晶振：VCC——運(yùn)行和程序校驗(yàn)時(shí)加的電壓；? VSS——接地；? XTAL1——輸入到振蕩器的反向放大器；? XTAL2——反向放大器輸出，輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器。? b) RST：?jiǎn)纹瑱C(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端；? c) ALE:?地址鎖存有效信號(hào)輸出端；? d) PSEN：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端。 2.5 紅外測(cè)溫的原理及方法 2.5.1 紅外測(cè)溫的原理 紅外測(cè)溫的原理是黑體輻射定律，大家都知道。在自然界中

20、一切高于絕對(duì)零度的物體都一直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聯(lián)系，物體的溫度越高，它所發(fā)出的紅外輻射能力就越強(qiáng)。黑體的光譜輻射出射度由普朗克公式確定，如下：　 （2-1） 圖2-5不同溫度下的黑體光譜輻射度 根據(jù)圖2-5可以看出： 1) 隨著溫度的升高，物體發(fā)射出的紅外輻射也越高 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； 3) 隨著溫度升高，輻射峰值向左移動(dòng)，峰值處的波長(zhǎng)與絕對(duì)溫度T成反比。 2.5.2 紅外測(cè)溫的方法 紅外測(cè)溫有好幾種，因?yàn)闇y(cè)溫原理

21、不同，還有設(shè)計(jì)方法不同，在此我選擇了全輻射測(cè)溫法來(lái)進(jìn)行測(cè)量，選用這種方法，不僅利用了中低溫物體波長(zhǎng)大、輻射信號(hào)弱，而且結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，成本低。以下是全輻射測(cè)溫的方法： 由普朗克公式可推導(dǎo)出輻射體溫度與檢測(cè)電壓之間的關(guān)系式： V=RaεσT4=KT4 （2-2） 式中K=Raεσ，由實(shí)驗(yàn)確定，定標(biāo)時(shí)ε取1 T——被測(cè)物體的絕對(duì)溫度 R——探測(cè)器的靈敏度 a——與大氣衰減距離有關(guān)的常數(shù) ε——輻射率 σ——斯蒂芬—玻耳茲曼常數(shù) 因此，可以通過(guò)檢測(cè)電壓而確定被測(cè)物體的溫度，上式表明探測(cè)器輸出信號(hào)與目標(biāo)溫度呈非線(xiàn)性關(guān)系，V與T的四次方成正比，所以

22、要進(jìn)行線(xiàn)性化處理。線(xiàn)性化處理后得到物體的表觀(guān)溫度，需進(jìn)行輻射率修正為真實(shí)溫度， 其校正式為： （2-3） 式中Tr——輻射溫度(表觀(guān)溫度) 　　ε(T)——輻射率，取0.1～0.9 由于調(diào)制片輻射信號(hào)的影響，輻射率修正后的真實(shí)溫度為高于環(huán)境的溫度，還必須作環(huán)溫補(bǔ)償，即真實(shí)溫度加上環(huán)溫才能最終得到被測(cè)物體的實(shí)際溫度。 2.6 紅外測(cè)溫模塊 此模塊采用了非接觸式的紅外模塊，具有反應(yīng)速度快、測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣等眾多特點(diǎn)。（實(shí)物圖見(jiàn)圖2-6） 圖2-6 TN901模塊實(shí)物圖 圖2-7 TN901電路圖 如圖2-7，此紅外模塊通

23、過(guò)物體的輻射，采集信息，由3號(hào)引腳和4號(hào)引腳將采集到的信息傳送到單片機(jī)。其中VCC為電源引腳，引腳4為數(shù)據(jù)接受引腳，沒(méi)有數(shù)據(jù)接收時(shí)4為高電平,引腳3為輸出引腳，2號(hào)接地引腳，1號(hào)表示測(cè)溫啟動(dòng)引腳，低電平時(shí)有效。以下為T(mén)N901的簡(jiǎn)介和部分?jǐn)?shù)據(jù)： TN901簡(jiǎn)介： l TNm紅外溫度計(jì)模塊采用高靈敏度、高精度、的功耗的設(shè)計(jì)，保證了采用的優(yōu)良特性。 l MEMS熱電堆可以準(zhǔn)確的測(cè)量出環(huán)境溫度，采用溫度補(bǔ)償技術(shù)在TNm紅外溫度計(jì)模塊上。 l ZyTemp開(kāi)發(fā)出獨(dú)有的集成了所有硬件的集成電路的組成了紅外片上系統(tǒng)。 應(yīng)用該創(chuàng)造性的紅外片上系統(tǒng)（SoC）技術(shù)，TNm紅外溫度模塊具有很高的集成度和

24、性?xún)r(jià)比。 l ZyTemp's的產(chǎn)品可以承受10℃的熱沖擊。我們的產(chǎn)品擅長(zhǎng)在寬范圍溫度變化環(huán)境中保持精度。 l TNm產(chǎn)品只需要3伏電源供電，而多數(shù)其他紅外溫度計(jì)需要9伏電壓供電 l ZyTemp保證溫度標(biāo)準(zhǔn)溯源倒NIST或者國(guó)際測(cè)量實(shí)驗(yàn)室.所有的TNm產(chǎn)品經(jīng)過(guò)溯源 的紅外溫度標(biāo)準(zhǔn)源校準(zhǔn)，校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的序列號(hào)保存在模塊上EEPROM內(nèi)。 規(guī)格和測(cè)試規(guī)范： 表2-6 測(cè)試條件 -33~220°C/-27~428°F 工作范圍 -10~50°C/14~122°F 精度Tobj=15~35°C,Tamb=25°C +/-0.6°C 全范圍精度#AC +/-2%,2

25、°C 分辨力（-9.9~199.9°C） 1/16°C=0.0625(fallrange) 響應(yīng)時(shí)間(90%) 1秒 D：S 1:1 發(fā)射率 0.01~1step.01 刷新頻率 1.4HZ 尺寸 12*13.7*35mm 波長(zhǎng) 5um-14um 重量 9克 電源 3V或5V（可選） 3 硬件電路設(shè)計(jì) 3.1 硬件電路圖 以下為本次設(shè)計(jì)的總體電路圖（圖3-1） 圖3-1 總體電路圖 3.2 按鍵部分的制作 按鍵部分采用簡(jiǎn)單的按鍵進(jìn)行控制系統(tǒng)的測(cè)試和復(fù)位如圖3-2所示 圖3-2 按鍵部分電路圖 3.3 電源模塊的

26、制作 電源部分由3節(jié)1.5V的5號(hào)電池和一個(gè)電源開(kāi)關(guān)組成。 3.4 單片機(jī)模塊的設(shè)計(jì) 圖3-4為此次設(shè)計(jì)的單片機(jī)模塊部分電路圖的最小系統(tǒng) 圖3-4 單片機(jī)模塊最小系統(tǒng) 3.5 LCD顯示模塊設(shè)計(jì) LCD部分采用LCD1602顯示（如圖3-5）1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形。 圖3-5 LCD液晶顯示模塊電路圖 16

27、02采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中： 第1腳：GND為電源地 第2腳：VCC接5V電源正極 第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，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”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 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(xiàn)，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作， 　　電平(0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。 第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端,高電平（1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。 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。

28、15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。 4 軟件的設(shè)計(jì) 4.1 軟件總體流程圖 Y 圖4-1 軟件總體流程圖 當(dāng)紅外測(cè)溫儀接通電源時(shí)，STC89C52單片機(jī)就會(huì)自動(dòng)復(fù)位，開(kāi)始運(yùn)行該程序。首先對(duì)STC89C52初始化。然后給出開(kāi)機(jī)顯示，接著判斷是否有按鍵輸入，若沒(méi)有按鍵輸入，則繼續(xù)返回繼續(xù)判斷；若有鍵輸入，則判斷是否是紅外測(cè)溫。如果否就保持開(kāi)機(jī)顯示，是則進(jìn)行紅外測(cè)溫，接收數(shù)據(jù)，并將所測(cè)的溫度計(jì)算顯示出來(lái)，并等待結(jié)束測(cè)溫命令。再判定是否結(jié)束溫度測(cè)量，若沒(méi)則繼續(xù)測(cè)溫，若收到結(jié)束命令則返回開(kāi)機(jī)顯示，重新開(kāi)始以上操作。開(kāi)始 系統(tǒng)初始化 進(jìn)行紅外測(cè)溫 顯示溫度 是否按

29、鍵？ 是否測(cè)溫？ 是否結(jié)束測(cè)溫？ Y Y Y N N N 圖4-1 4.2 紅外測(cè)溫模塊 開(kāi)始 該紅外測(cè)溫模塊的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)和脈沖信號(hào)分別接單片機(jī)P1.5，P1.6口,測(cè)溫控制端接P1.7口。它的程序流程圖如圖4-2所示，此模塊首先定義一個(gè)字符型數(shù)組用于存放讀取到的一幀數(shù)據(jù)，然后啟動(dòng)測(cè)溫，讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是在脈沖的下降沿一位一位傳送的。把五個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)都讀完后判斷第一個(gè)字節(jié)是否為0x4c或0x66且第五個(gè)字節(jié)為0x0d，若是則計(jì)算溫度值返回，否則繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)。存放測(cè)溫?cái)?shù)據(jù) 開(kāi)始測(cè)溫 讀取數(shù)據(jù) 第一字節(jié)為0x4c或0x66 且第五字節(jié)為0x0d 計(jì)算溫度值 結(jié)

30、束 Y N 圖4-2 紅外測(cè)溫模塊流程圖 溫度計(jì)算流程： 接收一位數(shù)據(jù)將放在數(shù)組，變量加1 開(kāi)始 判斷p1.6是否為0 變量等于7？ 變量清0，接收下一字節(jié)的數(shù)據(jù) Y Y N N 圖4-3 溫度計(jì)算流程程 4.3 顯示模塊部分 顯示被測(cè)物體溫度等于周?chē)鷾囟? 開(kāi)始 傳感器是 否在進(jìn)行測(cè)溫 顯示被測(cè)物體的溫度 是否結(jié)束測(cè)溫 結(jié)束 N Y Y N 圖4-4 顯示模塊部分流程圖 5 系統(tǒng)測(cè)試 經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了非接觸測(cè)溫，： 1) 測(cè)量范圍實(shí)現(xiàn)了0~55攝氏度（

31、圖5-1） 圖5-1 量程測(cè)量圖 2) 測(cè)量距離大于0.3米，并且測(cè)量精度±0.5攝氏度（如圖5-2，圖5-3為圖5-2中液晶顯示器數(shù)據(jù)）反應(yīng)時(shí)間小于2秒 經(jīng)過(guò)多次測(cè)量，反應(yīng)時(shí)間在1.7秒左右。 3) 并且本設(shè)計(jì)設(shè)置的報(bào)警裝置測(cè)試成功，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定溫度，則啟動(dòng)自動(dòng)報(bào)警功能。 以下是本次設(shè)計(jì)我的實(shí)物圖： 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求中的要求，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)部分的設(shè)計(jì)：硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，讓我對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)又到了一個(gè)新的層次，并且在動(dòng)手和思考方面更加的熟練，并且，讓我的知識(shí)

32、運(yùn)用能力也有所提高，為以后的工作學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。同時(shí)，也讓我發(fā)現(xiàn)了自己很多不足的地方。這更加激勵(lì)我要在以后的生活中多學(xué)習(xí)，多動(dòng)手，多思考，爭(zhēng)取在以后的學(xué)習(xí)和工作中做到更好。 參考文獻(xiàn)： [1] 孫鵬，紅外測(cè)溫物理模型的簡(jiǎn)歷及論證[D].吉林大學(xué).2006 [2] 晏敏，彭楚武，顏永紅，曾云，曾健平.紅外測(cè)溫原理及誤差分析[J].湖南 [3] 曹潤(rùn)強(qiáng).紅外測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)[J].攀枝花學(xué)院學(xué)報(bào)，2006,23(6):87-89 [4] 張友德，趙志英，涂時(shí)亮.單片機(jī)微型原理、應(yīng)用與實(shí)踐.第五版.上海

33、：復(fù)旦大學(xué)出版社.2006 [5] 柳剛，黃竹鄰，周昊，王雙保，易新建.非接觸式紅外研制[M].光電子科技與信息，2005. [6] 何希才.傳感器及其應(yīng)用電路[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001. [7] 馬殿閣.多路紅外溫度監(jiān)測(cè)儀[J].電子測(cè)量技術(shù)，1993(3). [8] 陳杰，黃鴻.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2004 [9] 宋文、楊帆．傳感器與檢測(cè)技術(shù).?北京：高等教育出版社，2004 [10] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).第四版.高等教育出版社，2004.4 附 錄A 元器件清

34、單 LCD1602屏幕 1個(gè) TN901溫度模塊 1個(gè) 輕觸開(kāi)關(guān) 1個(gè) 自鎖開(kāi)關(guān) 1個(gè) 10K 1個(gè) 10uf 1個(gè) 30P

35、 2個(gè) 10K電位器 1個(gè) 12MHZ晶振 1個(gè) DIP40 1個(gè) STC89S52 1個(gè) 9*15萬(wàn)用板 1個(gè) 排針、排座

36、 2個(gè) 蜂鳴器 1個(gè) 8550三極管 1個(gè) DC005插座 1個(gè) 電池盒 1個(gè) 附 錄B 電路原理圖 附 錄C 源程序

37、//宏定義 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int //頭函數(shù) #include //全局變量定義 float Temp; float HJTemp,MBTemp; //TN9溫度傳感器頭函數(shù) #include //LCD頭函數(shù) #include //按鍵 sbit K =P1^2; sbit LR=P1^0; sbit LG=P1^1; //主函數(shù) void main() { //屏幕初始化 Init_LCD();

38、 //開(kāi)啟指示燈 LR=1; LG=0; //開(kāi)始按鍵 while(K==1); //溫度顯示初始化 Init_T(); //循環(huán)讀碼 while(1) { LR=~LR; //讀取目標(biāo)溫度 TN_IRACK_UN(); TN_IRACK_EN(); TN_GetData(0x4c); MBTemp=Temp; LR=~LR; //讀取環(huán)境溫度 TN_IRACK_UN(); TN_IRACK_EN(); TN_GetData(0x66); HJTemp=Temp; //顯示

39、 Display(MBTemp,HJTemp); } } //管腳定義 sbit TN_ACK=P1^3; //TN9觸發(fā) sbit TN_Clk=P1^4; //TN9時(shí)鐘線(xiàn) sbit TN_Data=P1^5; //TN9數(shù)據(jù)線(xiàn) uchar ReadData[5]; //===================================================================== // C格式： void TN_IRACK_EN(void); // 實(shí)現(xiàn)功能： 紅外模塊啟動(dòng)函數(shù) // 入口參數(shù)： 無(wú) //

40、 出口參數(shù)： 無(wú) //===================================================================== void TN_IRACK_EN(void) { TN_ACK=0; } //===================================================================== // C格式： void TN_IRACK_UN(void); // 實(shí)現(xiàn)功能： 紅外模塊關(guān)閉函數(shù) // 入口參數(shù)： 無(wú) // 出口參數(shù)： 無(wú) //=====================

41、================================================ void TN_IRACK_UN(void) { TN_ACK=1; } //====================================================================== // C格式： int TN_ReadData(void); // 實(shí)現(xiàn)功能： 讀測(cè)得數(shù)據(jù) //===================================================================== void TN_Re

42、adData(uchar Flag) { uchar i,j,k; bit BitState=0; for(k=0;k<7;k++) { for(j=0;j<5;j++) { for(i=0;i<8;i++) { while(TN_Clk); BitState=TN_Data; ReadData[j]= ReadData[j]<<1; ReadData[j]= ReadData[j]|BitState; while(!TN_Clk); } } if(ReadData[0]==Fl

43、ag) k=8; } TN_IRACK_UN(); } //======================================================================// //Program:TN紅外傳感器目標(biāo)數(shù)據(jù)測(cè)量子程序 //InPut:NULL //OutPut:unsigned int returnData 測(cè)量結(jié)果的出錯(cuò)標(biāo)識(shí) //======================================================================// void TN_GetData(uchar

44、X) { TN_ReadData(X); Temp=(ReadData[1]<<8)|ReadData[2]; Temp=(float)Temp/16.00-273.15; } //管腳定義 sbit rs=P2^7; sbit lcden=P2^6; //屏幕初始化 //待機(jī)時(shí)間顯示 uchar code table0[]="Welcome to the "; uchar code table1[]=" TN9 System"; uchar code table2[]="Target T: 00.0 C"; uchar code table3

45、[]="Milieu T: 00.0 C"; //等待函數(shù) void delay_LCD(uint z) { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } //LCD寫(xiě)命令 void write_com(uchar com) { rs=0; lcden=0; P0=com; delay_LCD(1); lcden=1; delay_LCD(1); lcden=0; } //LCD寫(xiě)數(shù)據(jù) void write_date(uchar date) { rs=1;

46、lcden=0; P0=date; delay_LCD(1); lcden=1; delay_LCD(1); lcden=0; } //初始化 void Init_LCD() { uchar num; lcden=0; //屏幕初始化 write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x01); write_com(0x80); //時(shí)間 write_com(0x01); write_com(0x80); for(num=0;num<16

47、;num++) { write_date(table0[num]); } write_com(0x80+0x40); for(num=0;num<16;num++) { write_date(table1[num]); } } //初始化 void Init_T() { uchar num; lcden=0; //屏幕初始化 write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x01); write_com(0x80); //時(shí)間 w

48、rite_com(0x01); write_com(0x80); for(num=0;num<16;num++) { write_date(table2[num]); } write_com(0x80+0x40); for(num=0;num<16;num++) { write_date(table3[num]); } } //顯示函數(shù) 目標(biāo)溫度 環(huán)境溫度 void Display(float MT,float HT) { uint temp=0; //溫度錯(cuò)誤Error if(MT>220.0||MT<-33.0)

49、 { write_com(0x80+9); write_date(' '); write_date('E'); write_date('r'); write_date('r'); write_date('o'); write_date('r'); write_date(' '); } //正溫度 else if(MT>=0) { if(MT<10) { temp=MT*10; write_com(0x80+9); write_date(' '); write_date('

50、'); write_date('0'+temp/10); write_date('.'); write_date('0'+temp%10); write_date(0xdf); write_date('C'); } else if(MT<100) { temp=MT*10; write_com(0x80+9); write_date(' '); write_date('0'+temp/100); write_date('0'+temp/10%10); write_date('.'

51、); write_date('0'+temp%10); write_date(0xdf); write_date('C'); } else if(MT<=200) { temp=MT*10; write_com(0x80+9); write_date('0'+temp/1000); write_date('0'+temp/100%10); write_date('0'+temp/10%10); write_date('.'); write_date('0'+temp%10); w

52、rite_date(0xdf); write_date('C'); } } //負(fù)溫度 else if(MT<0) { if(MT>-10) { temp=-10*MT; write_com(0x80+9); write_date(' '); write_date('-'); write_date('0'+temp/10); write_date('.'); write_date('0'+temp%10); write_date(0xdf); write_date('C

53、'); } else if(MT>-100) { temp=-10*MT; write_com(0x80+9); write_date('-'); write_date('0'+temp/100); write_date('0'+temp/10%10); write_date('.'); write_date('0'+temp%10); write_date(0xdf); write_date('C'); } } //溫度錯(cuò)誤Error if(HT>50.0||HT<-10.0)

54、 { write_com(0x80+0x40+9); write_date(' '); write_date('E'); write_date('r'); write_date('r'); write_date('o'); write_date('r'); write_date(' '); } //正溫度 else if(HT>=0) { if(HT<10) { temp=10*HT; write_com(0x80+0x40+9); write_date(' '); wr

55、ite_date(' '); write_date('0'+temp/10); write_date('.'); write_date('0'+temp%10); write_date(0xdf); write_date('C'); } else if(HT<100) { temp=10*HT; write_com(0x80+0x40+9); write_date(' '); write_date('0'+temp/100); write_date('0'+temp/10%10);

56、 write_date('.'); write_date('0'+temp%10); write_date(0xdf); write_date('C'); } } //負(fù)溫度 else if(HT<0) { if(HT>-10) { temp=-10*HT; write_com(0x80+0x40+9); write_date(' '); write_date('-'); write_date('0'+temp/10); write_date('.'); write_da

57、te('0'+temp%10); write_date(0xdf); write_date('C'); } else if(HT>-100) { temp=-10*HT; write_com(0x80+0x40+9); write_date('-'); write_date('0'+temp/100); write_date('0'+temp/10%10); write_date('.'); write_date('0'+temp%10); write_date(0xdf); write_date('C'); } } }