红外快速检测人体温度装置的设计Word文件下载.doc

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文中提出了具体设计方案，讨论了红外非接触式体温计的基本原理，进行了可行性论证。

给出了电路图和程序流程图并附有源程序。

由于利用了单片机及数字控制系统的优点，系统的各方面性能得到了显著的提高。

关键词：

红外温度传感器；

快速检测；

A/D转换器；

译码显示；

超标报警

ABSTRACT

Thesystemisconsistedoftps334infraredtemperaturesensor,highaccuracyamplifier，thesixteenserialdigitalA/DswitchAD7705ofbinarychannels,singlechipofAT89C51,decodingdemonstrationmodule,warningcircuitandsoon.Sothenon-contacttypeinfraredclinicaltemperaturedetectingisrealized．Itcanbeaccuratetomeasurethetemperatureofhumanbodyinashorttime,butifthetemperatureisbeyondsomecertainscope,policeelectriccircuitwouldbeinusetocarryonasupermarktoreporttothepoliceelectriccircuitintime.Thearticlediscussedbasicprincipleoftheinfrarednon-contactclinicalthermometer,hasproposedtheconcretedesignproposal,andhascarriedonthefeasibleprooftest.Wehaveofferedthecircuitdiagram,theprogramflowdiagramandthesourceprogramisalsoattached.Sincewehavetakeadvantageofthesingle-chipandthedigitalcontrolsystem,thefunctionsofthesystemhavebeenimprovedstrikingly.

Keywords:

InfraredTemperatureSensor;

FastCheck;

A/DSwitch;

DecodingDisplay;

ExceededAlarm

目录

摘要 I

第一章绪论 1

1.1引言 2

1.2红外测温仪的优点与缺点 3

1.2.1红外测温仪的优点 3

1.2.2红外测温仪的缺点 3

1.3红外快速人体温度检测装置的研究意义 4

第二章红外测温原理 5

2.1红外测温的基础理论 5

2.2人体红外测温仪的性能指标及作用 8

2.3影响温度测量的主要因素及修正方法 9

2.4人体红外线测温仪的特点 11

第三章红外快速人体温度检测装置的框架构思 13

3.1设计思路 13

3.2方案比较 13

3.3系统方框图及测量原理 14

3.3.1系统整体方框图 14

3.3.2测量电路 14

第四章系统设计与工作原理 16

4.1系统组成 16

4.2单元电路设计 16

4.2.1传感器的选用 16

4.2.2测量电路设计 18

4.2.2.1热敏电阻处理电路 19

4.2.2.2热电堆处理电路 19

4.2.3信号处理电路设计 20

4.2.3.1A/D转换电路 20

4.2.3.2单片机处理 24

4.2.3.3AT89C51的接口 27

4.2.3.4时钟电路 27

4.2.3.5复位电路 28

4.2.4译码显示电路设计 28

4.2.5报警电路 29

4.2.6电源电路的设计 30

4.2.6.1电源电路原理图 30

4.2.6.2电源的技术指标和各部分的作用 30

4.2.6.3电源各部分电路参数计算与元器件选择 30

4.2.6.4电源电路原理说明 31

4.3系统工作原理 31

第五章软件设计 33

5.1算法设计 33

5.1.1热敏电阻测量温度算法设计 33

5.1.2热电堆信号算法设计 33

5.2程序设计 33

第六章结束语与展望 38

致谢 39

参考文献 39

附录一 41

附录二 42

第一章绪论

1.1引言

在临床医学中，体温是一个及其重要的生理参数。

病人的体温为医生提供了极为重要的生理状态的各种信息。

传统的水银式体温计和电子式体温计是通过口腔、腋窝、直肠等直接接触体表来测量人体的平均温度。

其缺点是测量时间比较长，受测量位置的影响较大，给使用者带来诸多不便。

2003年“非典”疫情的爆发，对人体体温测量技术提出了更高的要求，急需一种更加安全、方便、卫生的非接触测量工具进行测量人体温度。

红外辐射式体温仪应用红外线辐射测量原理实现了人体体温的非接触测量，非接触式人体体温测量是一种理想的解决方法，该测量装置不会对人体构成任何威胁。

现在市场上普遍应用德国TPS334表面温度测量传感器，用其进行非接触式测量的体温仪具有精度高、成本低、安全的特点，市场应用前景广泛。

目前，国内传统的体温测量是用医用玻璃液体温度计（俗称体温表）、医用电子接触式温度计（常用热敏电阻作为它的感温元件）等插入人体内部（舌下、肛门）或置于腋下，通过与人体接触使温度计测出人的体温。

但这些体温计的缺点是测量的速度慢（约2分钟以上）。

读数相对困难，易破碎，且一旦破碎，里面的水银流淌出来会污染环境，在使用时容易因消毒不彻底而引起交叉感染。

红外快速检测人体温度装置，有效地避免国内传统的体温测量的缺点，能够在机场、海关、车站、宾馆、商场、影院、写字楼、学校等人流量较大的公共场所，快速，准确，没有交叉感染地测出人体温度。

红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。

光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。

红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。

该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

在国外，非接触式红外测温仪已经非常先进了，自1999年就有许多国家致力于这方面的开发研究，到现在为止很多国家的产品已经达到国际先进水平，并已广泛应用于各个领域。

比如：

美国早在2001年就颁布了有关红外测温仪的计量标准，美国雷泰公司生产的ST系列红外测温仪已达到世界领先水平。

由于红外测温仪测量温度范围宽，除了用于人体温度检测外，还可用于电器的红外测温、供暖的红外测温、运输/汽车维修时的红外测温等各个领域。

因此，它具有广泛的开发前景！

1.2红外测温仪的优点与缺点

1.2.1红外测温仪的优点

（1）非接触测量：

它不需要接触到被测温度场的内部或表面，因此，不会干扰被测温度场的状态，测温仪本身也不受温度场的损伤。

（2）测量范围广：

因其是非接触测温，所以测温仪并不处在较高或较低的温度场中，而是工作在正常的温度或测温仪允许的条件下。

一般情况下可测量负几十度到三千多度。

（3）测温速度快：

即响应时问快。

只要接收到目标的红外辐射即可在短时间内定温。

（4）准确度高：

红外测温不会与接触式测温一样破坏物体本身温度分布，因此测量精度高。

（5）灵敏度高：

只要物体温度有微小变化，辐射能量就有较大改变，易于测出。

可进行微小温度场的温度测量。

（6）温度分布测量，以及运动物体或转动物体的温度测量。

使用安全及使用寿命长。

（7）安全。

安全是使用红外线测温仪最重要的益处。

不同于接触测温仪，红外线测温仪能够安全地读取难以接近的或不可到达的目标温度，在仪器允许的范围内读取目标温度。

非接触温度测量还可在不安全的或接触测温较困难的区域进行，像蒸汽阀门或加热炉附近，他们不需在冒接触测温时一不留神就烧伤手指的风险。

1.2.2红外测温仪的缺点

（1）易受环境因素影响（环境温度，空气中的灰尘等）。

（2）对于光亮或者抛光的金属表面的测温读数影响较大。

（3）只限于测量物体外部温度，不方便测量物体内部和存在障碍物时的温度。

1.3红外快速人体温度检测装置的研究意义

随着现代科学技术不断发展成熟与日益完善，红外线测温仪凭借其准确、快速、直观等特点，广泛应用于各行业，实时地在线监测和诊断设备故障。

近20年来，非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长。

红外线测温仪技术在生产过程中，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。

本文设计的红外快速测量人体温度的装置，是由TPS334红外温度传感器、双信道A/D转换器AD7705、AT89C51单片机、LCD1602液晶显示屏、报警和时钟电路等电路组成，从原理的设计到方案的论证，最后到实际制作和调试，都达到了预期的效果。

通过自己手动设计与开发红外快速检测人体温度装置，提升我们的动手设计能力，团队合作与学习的能力，同时也让大家熟悉日常生活中接触的先进仪表的基本原理，培养大家科学的人生观和求实的实践观。

第二章红外测温原理

2.1红外测温的基础理论

在自然界中，一切温度高于绝对零度（-273.15°

C）的物体，由于分子的热运动，都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合辐射定律。

物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。

因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

红外线是电磁波谱的一部分，这一波段位于可见光和微波之间。

根据普朗克辐射定律，凡是绝对温度大于零度的物体都会向外辐射电磁波，物体的辐射强度与温度及表面辐射能力有关，辐射的电磁波谱分布与物体温度密切相关。

在电磁波谱中，我们把人眼可直接感知的0.4~0.76µ

m波段称为可见波段，而把