测控技术与仪器专业毕业设计文献综述开题报告便携式红外测温系统的设计Word下载.doc

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该系统主要由光学系统、红外传感器、显示输出等部分组成。

光学系统汇集其视场内目标的红外辐射能量，红外能量聚焦在红外传感器上并转变为相应的电信号。

STC89C51单片机负责控制温度测量、接收测量数据、并按照单片机中的温度值计算算法计算出目标的温度值再通过LED把结果显示出来。

红外测温仪是以黑体辐射定律作为理论基础，是光学理论和微电子学综合发展的产物。

与传统的测温方式相比，具有响应时间短、非接触、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点。

关键词:

STC89C51单片机，红外测温，LED显示

PortableInfraredTemperatureMeasurementSystem

Abstract

Thetechnologyoftemperaturemeasurementisusedwidespread,anditalsoimportantinthemodernequipmentfailureexaminationfield.However,withthecontinuousdevelopmentofsociety,insomeapplicationdomains,weneedn’tthesensorcontactwiththemeasuredobjectwhichusedintemperaturemeasurement,thisneedsakindofnon-contacttemperaturemeasurementtosatisfiesthedemandandthedesignofthisinfraredthermometerbasedonthedemand.

ThisarticledescribesasinglechipwhichiscomposedofinfraredtemperaturemeasurementsystemthatusesSTC89C51microcontrolleranddigitalinfraredtemperaturesensorsandotherdevicestoachieve.Thepaperintroducesthecomposingandthemethodofthatsystemindetail,andgivesthehardwareprinciplediagramandthedesignflowchartofthesoftware.Thesystemformedbytheopticalsystem,photoelectrondetector,displayandoutputpartially.Theopticalsystemcollectstheinfraredradiationenergyoftheobjectinitsfieldofview,theinfraredenergyfocusingontheinstrumentandtransformstothecorrespondingelectricalsignal.TheSTC89C51MCUisusedtostartthetemperaturesurvey,datareceive,countthevalueoftheobjecttemperaturebasedonthearithmeticwithinMCUandtheresultisdisplayedonLED.

Infraredthermomter,itusestheblackbodyradiationlawsasthetheoriesfoundation,itistheoutcomethattheopticaltheoriesandmicro-electronicslearnacomprehensivedevelopment.Comparedtothewayoftraditionaltemperaturemeasurement,ithasaseriesofmerits,suchasshortinresponsetime,non-contact,noninterferencetotemperaturefield,longusefultimeandconvenientoperation,etc.

KEYWORDS:

TheSTC89C51MCU,infraredradiationthermometry,theLEDdisplay

目录

摘要 III

Abstract IV

1绪论 1

1.1课题的来源 1

1.2课题的意义 1

1.3红外测温技术国内外发展现状 2

1.3.1国内的研究现状 2

1.3.2国外的研究现状 2

1.4课题研究的主要内容 3

2红外测温系统的设计背景及方案介绍 4

2.1红外温度测量技术的概述 4

2.2红外测温原理及方法 4

2.3红外测温系统的方案介绍 7

3红外测温系统的硬件设计 10

3.1单片机处理模块 10

3.2红外测温模块 12

3.3RS232A转换电路模块 15

3.4电源模块 16

3.5键盘模块 16

3.6LED显示模块 17

4红外测温系统的软件设计 18

4.1主程序模块的设计 18

4.2红外测温程序模块 19

4.3键盘扫描程序模块 21

4.4显示程序模块 23

结论 24

参考文献 25

致谢 26

附录 27

附录图1电路原理图 27

37

1绪论

1.1课题的来源

在日常生活和生产中，我们经常要使用到温度的测量与控制，温度测量系统广泛应用于锅炉、汽车、化工、电子等各个领域。

早期的一些温度控制系统采用的是模拟电路来设计制作，有的采用热敏电阻，有的采用铂电阻，有的采用热电偶，还有的利用PN结，其精度和准确性都不是很理想。

现在基本上都很少使用模拟技术，而是使用基于数字技术的新一代产品，这种产品功能强，是前者的换代之物。

同时随着单片机性价比的不断提高，新一代产品的应用也越来越广泛，大则可用于复杂的工业过程控制系统，完成复杂的控制功能。

小则可以用于电器控制，甚至还可以用于儿童的电子玩具。

它功能强大，质量轻，体积小，灵活好用，再配以适当的接口芯片，就可以构造各种各样、功能各异的温度测量与控制的产品。

1.2课题的意义

温度是确定物体状态的重要参数之一，它的测量在国防、科学、军事研究以及工农业生产中占有十分重要的地位。

在工业生产中，我们需要经常对机器设备的运行状况进行监测来确保设备安全的运行，而通过测量其表面的温度就能知道设备的运行状况。

现在的工业设备往往是在高电压、大电流以及其它危险情况下运行的，如果依靠传统的人工接触式检测方法，既浪费时间、人力、物力，又带有一定的危险性，同时对测温仪所使用的材质也有严格的要求，在这样的情况下，测温仪器的使用寿命也成了设计接触式测温仪的一个重点考虑部分。

所以要使用一种新的方式来检测目标对象的温度，确保设备运行顺畅。

有两种温度测量方法，一种是利用电参数随温度变化的热电偶、热电阻测温法，以及作为主要代表的以膨胀式温度计测温方法，另一种则是由热辐射为代表的非接触式测量。

前者的优势在于测到的是物体的真实温度，而且测温非常简单可靠，缺点是动态性能差，需要与被测物体接触才能测，温度测量设备和被测物体需要接触一定时间才能达到热平衡状态，也会影响被测物体的温度场分布，而且由于工业领域的高压、腐蚀性、高温等恶劣工况，会直接影响温度计的精度和使用寿命；

非接触式温度测量也就是所谓的辐射测温，基本上采用光电探测器或热电型作为检测元器件，其特点是：

具有非接触性、响应时间短、不会干扰被测物体的温度场、操作简单、使用寿命长。

便携式红外测温仪测量温度不需要直接与物体接触，所以在一些比较危险的行业里进行测温，红外测温就是最好的选择。

比如在2003年的非典时期，对于便携式红外测温仪的研制开发达工作有了进一步的提升。

由于社会需求量的增加，人们希望有性价比更好的便携式红外测温仪投入市场来满足社会的需求。

1.3红外测温技术国内外发展现状

1.3.1国内的研究现状

六十年代我国研制成功第一台红外测温仪。

我国最早开发应用的是红外光电测温仪，它相当于一个自动光学高温计，响应时间不快，测温精度不高，己经被淘汰。

进入九十年代，我国的红外测温仪采用当今国际上通用的工作原理，由反射式、折射式或干涉式光学系统收集被测物发出的红外辐射，经滤光片选取一定波长范围的辐射，射入红外探测器，探测器输出的电信号经过放大，线性化处理后送入数字电压表显示被测物体的温度。

并且陆续生产了小目标、远距离、适合工业生产特点的测温仪器，如西光IRT-1200D型、HCW-III型、HCW-V型；

YHCW-9400型；

WHD4015型（双瞄准，目标直径为40mm时，测距可达15m）、WFHX330型（光学瞄准，目标直径为50mm，测距可达30m）。

九十年代末期，我国也产生了用光纤束作为光学系统的测温仪，用单板机或单片机作信号处理和线性化及数字显示的测温仪。

在2003年全国防“非典”斗争中，中科院上海技术物理研究所在863计划高技术成果的基础上对红外技术应用于非接触式测温进行了深入研究，在短时间内开发成功了非接触式红外测温仪，打开了国内“非接触式测量”的新篇章，但由于这种装置受一定因素影响，测量结果还有待进一步进行校正。

作为一种医疗仪器，红外体温计的性能应当符合技术法规的要求。

但目前我国尚未有相关的国家标准及计量检定规程，建议国家有关部门需要从速制定体温测量用的各种红外温度仪表的标准和计量校准规范。

各生产厂在投产前都应参考相近的温度计和仪表的标准（包括我国标准和外国标准），制订出本单位的产品企业标准，标准中应规定对红外体温计的技术要求和对这些要求的测试方法,那样人们就可以得心应手的使用及对其进行维护。

1.3.2国外的研究现状

　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，并已广泛应用与各个领域。

比如：

美国早在2001年就颁布了有关的计量标准，美国雷泰公司生产的ST系列已达到世界领先水平，由于本系列具有测量温度范围宽，并为从更远的距离或同样的距离测量较小物体的温度而改变了光学分辨率，它为专业人员提供了精度和价格合理的组合，它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及人体的红外测温等各个领域。

因此，我们还有很大一段差距！

1.4课题研究的主要内容

针对目前温度检测的非接触技术指