红外测温仪系统设计.docx

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红外测温仪系统设计

前言

体温是人体生命活动中最基本特征，也是观察人体机能是否正常的重要的指标之一。

当今的日常生活中，人们使用最广的水银体温计，其原理是根据水银随温度升降的热胀冷缩的性质，通过读取标度值来判断温度值。

但是这样的温度计有着很多的缺点：

传统温度计在使用时，必须和被测量者接触，常常要等待较长时间，以让其充分受热，当测量结束后还要将水银重新甩入水银泡中。

由于水银泡是由很薄的玻璃制成极易破碎，而且其中的水银蒸汽对人体有着极强的毒害作用，曾经报道过多次小孩因咬碎水银泡而误吞水银造成中毒的事件，可见普通的水银体温计有着及其严重的安全隐患。

人体温度相对恒定是维持人体正常生命活动的重要条件之一，当体温高于41度或低于35度时将严重影响人体各系统的机能活动，甚至危害生命。

很多疾病都可使体温正常调节机能发生障碍而使体温发生变化，很多疾病的的首要症状就是发烧。

临床上对病人检查体温，观察其变化对诊断疾病或判断某些疾病的预防有重要意义。

生理参数对人体来说是最重要、最基本的生命指标，对危重病人进行生命指标参数的监测是医务工作者及时了解病情状况的重要手段之一，它有利于对有生命危险的伤病员进行有效及时的抢救和治疗处理，完善病人的医疗护理以及研究人体对环境变化的反应都有着重要的意义。

体温是人体最基本的生理参数，对于日常护理和病情检测都是非常重要的。

有许多疾病都能通过体温的变化来预测，所以体温计在医疗领域中占有十分重要的地位。

人体体温测试仪的应用范围不仅仅局限于医学，在消防上消防员在扑火的同时也要对自己的体温做到了解，如果体温过高或者心率过快就要及时撤离，以免发生危险；军事上用于部队训练，必须实施随时监测，体温使训练能够在良好的体征下进行，提高效果。

并且很多工厂也需要红外测温仪去检测生产中的产品或者生产的条件是否达到理论要求的温度，因为温度很高，所以只能通过非接触的红外测温仪去测量检测，其应用十分广泛。

生产过程中运用的红外测温技术，不管是产品质量控制和监测，设备在线故障诊断，还是在安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。

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。

对比于接触式测温方法，红外测温有着很多的优点，例如响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。

红外测温为测量人体温度提供了快速、非接触测量手段，可广泛、有效地用于密集人群的体温测量。

非接触式的红外测温仪针对特定人群，比如儿童或老人，极其方便。

近来出现的智能红外测温计的设计，其内容涉及电子技术、检测技术、单片机技术等多方面内容。

红外测温仪的作用对医学检测的帮助非常大，例如2003年“非典”期间，红外测温得到了广泛的应用。

并且在前段时间发生的禽流感H7N9，也广泛的应用了红外测温仪。

红外测温技术是一门很实用和前沿的技术，以这个课题作为毕业设计，有利于理论联系实际，形成个人在这一方面的知识体系，可以更好的理解本科学习到的知识，尤其是对于单片机控制、传感器技术知识深入，对不管是以后的工作还是学习都是有很大的帮助的。

此设计的目的是在理论学习的基础上，通过完成一个以单片机为核心的多种资源应用，并具有综合功能的小目标板的设计与编程应用，并在进行相关课程设计基础上进行的一次综合设计。

通过查阅资料，接口设计，程序设计，安装调试，整理资料等环节，从而掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，了解开展科学实践的程序和办法，为今后从事生产技术工作打下必要的基础，学会灵活运用已经学过的知识，并能不断接受新的知识，大胆发明创造的设计理念。

摘要

人体温度对于人们的健康来说是一个非常重要的因素，很多疾病的发生都会使人体的温度发生变化。

如最近发生的H7N9禽流感会引起人体温度升高，所以，对于人们温度快速，准确的测量是必须解决的一个问题。

这对于诊断疾病和对疾病的预防是有巨大的意义的。

本文设计了红外测温仪的整体框架，根据红外传感器的原理，主要针对温度测量进行了具体的设计开发，包括整体方案，总体电路及各单元电路的设计，软件设计，硬件焊接及系统调试，并利用设计出来的红外测温仪对不同的物体进行温度测量。

红外测温仪克服了传统温度计的缺点，可以进行非接触物体的测量温度。

本设计采用AT89C51作为核心，集合非接触式温度传感器OTP-538U，集成运放LM324，ADC转换芯片ADC0804，液晶显示器LCD12864实现一个带报警功能的非接触式温度测量仪。

本文阐述了基于红外线传感器的红外测温仪的工作原理，讨论了该系统的设计与实现方法，简单介绍了测温系统的适用条件。

关键词：

红外传感器，温度测量，单片机

ABSTRACT

Thebodytemperatureforpeople'shealthisaveryimportantfactor,andmanythehappeningofthediseasewillmakehumanbodytemperaturechange.SuchastherecentH7N9avianinfluenzacancausehumanbodytemperature,so,fortemperaturefastandaccuratemeasurementisaproblemthatmustbesolved.Forthediagnosisandpreventionofdiseaseisofgreatsignificance.Inthispaper,wedesigntheoverallframeworkoftheinfraredthermometer,accordingtotheprincipleofinfraredsensor.Mainlyfortemperaturemeasurementhascarriedonthedetaileddesigndevelopment,includingtheoverallplan,theoverallandeachunitcircuitdesign,softwaredesign,hardwareandsystemdebuggingwelding,andusinginfraredthermometeraredesignedfordifferentobjectsfortemperaturemeasurement.Weovercometheshortcomingsoftraditionalthermometer,infraredthermometertonon-contactmeasurethetemperatureofobjects.ThisdesignsUSESAT89C51asthecore,settingnon-contacttemperaturesensorOTP-538-u,integratingoperationalamplifierLM324,ADC0804ADCconversionchips,LCDdisplayingLCD12864withalarmfunctiontorealizeanon-contacttemperaturemeasuringinstrument.Thispaperexpoundstheworkingprincipleofinfraredthermometer,infraredsensordesignandimplementationmethodofthesystembeingdiscussed,itsimplyintroducestheapplyingconditionofthetemperaturemeasuringsystem.

Keywords:

Infraredsensor,Temperaturemeasurement,Singlechipmicrocomputer

第1章绪论

1.1红外测温技术的发展

1800年，英国物理学家F·W·赫胥尔从热的观点来研究各种色光时，发现了红外线。

他在研究各种色光的热量时，有意地把暗室的唯一的窗户用暗板堵住，并在板上开了一个矩形孔，孔内装一个分光棱镜。

当太阳光通过棱镜时，便被分解为彩色光带，并用温度计去测量光带中不同颜色所含的热量。

为了与环境温度进行比较，赫胥尔用在彩色光带附近放几支作为比较用的温度计来测定周围环境温度。

试验中，他偶然发现一个奇怪的现象：

放在光带红光外的一支温度计，比室内其他温度的批示数值高。

经过反复试验，这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。

于是他宣布太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的“热线”，这种看不见的“热线”位于红色光外侧，叫做红外线。

红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质，红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃，对研究、利用和发展红外技术领域开辟了一条全新的广阔道路。

自从赫胥尔发现红外辐射至今，红外技术的发展经历了将近两个世纪。

从那时开始，红外辐射和红外元件、部件的科学研究逐步发展，但发展比较缓慢，直到1940年前后才真正出现现代的红外技术。

随着红外测温技术的普遍应用，一种新型的红外技术—智能数字红外传感技术正在悄然兴起。

这种智能传感器内置微处理器，能够实现传感器与控制单元的双向通信，具有小型化、数字通信、维护简单等优点。

当前，各传感器用户纷纷升级其控制系统，智能红外传感器的需求量将会继续增长，预计短期内市场还不会达到饱和。

另外，随着便携式红外传感器的体积越来越小，价格逐渐降低，在食品、采暖空调和汽车等领域也有了新的应用。

比如用在食品烘烤机、理发吹风机上，红外传感器检测温度是否过热，以便系统决定是否进行下一步操作，如停止加热，或是将食品从烤箱中自动取出，或是使吹风机冷却等。

随着更多的用户对便携式红外温度传感器的了解，其潜在用户正在增加。

红外检测是一种在线监测（不停电）式高科技检测技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线（红外辐射），将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度分布情况，具有准确、实时、快速等优点。

任何物体由于其自身分子的运动，不停地向外辐射红外热能，从而在物体表面形成一定的温度场，俗称“热像”。

红外诊断技术正是通过吸收这种红外辐射能量，测出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热情况。

目前应用红外诊技术的测试设备比较多，如红外测温仪、红外热电视、红外热像仪等等。

像红外热电视、红外热像仪等设备利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可见光图像，使测试效果直观，灵敏度高，能检测出设备细微的热状态变化，准确反映设备内部、外部的发热情况，可靠性高，对发现设备隐患非常有效。

1.2单片机发展历程

单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。

单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。

自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

关键词微型计算机8位单片机发展趋势一、单片机发展历程。

单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。

单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。

最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。

INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出