红外人体温度测量系统毕业论文.docx

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红外人体温度测量系统毕业论文

陕筋瘗工曙整

毕业论文（设计）任务书

院（系）机械工程学院专业班级测控092班学生姓名石涛

一、毕业论文（设计）题目红外人体温度测量系统的设计

二、毕业论文（设计）工作自2012年11月19日起至2013年6月20日止

三、毕业论文（设计）进行地点：

校内

四、毕业论文（设计）的内容要求：

1、设计课题简介：

人体温度是表征人正常生理活动的重要指标之一，也是临床上诊断疾病需要检测的生理指标之一。

普通的体温计虽然可以准确测量人体温度，但测量时间较长，红外温度测量可以实现非接触、短时间准确测量人体温度，尤其适合在人流密度高、流行病高发区使用。

本次设计要求在熟悉目前红外人体温度测量原理基础之上，完成红外人体温度测量系统方案设计，要求方案能够实现连续测量、数据保存、清零、数据检索、测量前校准、超限报警、系统复位等功能，方案整体简便可行；针对制订出的设计方案，完成硬件电路部分设计（包括数据采集部分、信号调理、数字显示部分设计、元器件选型等），并完成相应的图纸和设计说明书（论文），完成专业

外文资料翻译任务。

2、设计内容及要求：

1）.搜集有关资料，撰写毕业设计开题报告。

2）.根据现有条件，在充分了解目前红外温度测量原理的基础上提出合理的系统总体设计方案。

3）•拟定红外人体温度测量系统方案，完成相应的设计计算，绘制方案原理图，硬件接线图，软件设计，硬件搭接、系统联调及标定，要求能够正确实现测量功能。

4）设计说明书：

1份。

3、设计说明书格式要求：

设计说明书应包括：

序言、目录、摘要（中英文）、关键词（中英文）、中图分类号、正文（含设计

方案论证、设计及其它说明等）、结束语和参考文献等内容，并按照封页、设计任务书、序言、目录、摘要、关键词、正文、结束语、参考文献和封底的顺序装订。

指导教师张士勇系（教研室）

系（教研室）主任签名批准日期

接受论文（设计）任务开始执行日期学生签名石涛

红外人体温度测量系统的设计

石涛

（陕西理工学院机械工程学院测控092班，陕西汉中723003）

指导教师：

张士勇

［摘要］传统的体温测量仪器大多是采用物理原理，大多数是根据水银等随温度升降的热胀冷缩

的性质原理设计的，通过读取刻度值来判断温度值，这种方法操作起来不太方便，使用范围比较局限，而且测量所需要的时间较长【"。

为了解决快速测量和高精度的问题，本设计提供了一种新的温

度测量方案，本系统是由TS118-3红外线温度传感器、16位双信道串行A/D高精度放大器AD7705STC89C52单片机、LCD1602液晶显示器、DS1302时钟电路和报警电路等构成，从而实现了非接触式红外快速测温的目的，它能够在较短的时间内准确测量出人体的温度，当测得的温度超出设定范围时即自动启用报警电路进行超标报警，并且还能显示当前测温的时间。

运用比较方便，功能较多。

本文对该系统提出了具体的设计方案，讨论了红外线非接触式体温测量的基本原理，进行了方案的可行性论证。

同时设计出了电路图和程序流程图并编写有程序控制。

由于利用了单片机及数字控制系统的优点，使得系统的各个方面的性能得到了显著的提高。

［关键词］红外线温度传感器；非接触测量；A/D转换器；STC89C52单片机

ADesignOfIR-styleTemperaturemeasuringsystem

Shitao

（GradeO9,class2,MechanicalEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,

Shaanxi）

Tutor：

zhangshiyong

Abstract:

Mostoftheconventionaltemperaturemeasuringinstrumentsistheuseofphysicalprinciples,mostofthemercurywiththetemperatureaccordingtothermalexpansionandcontractionmovementsofthenatureofthedesignprinciples,byreadingthescalevaluetodeterminethetemperature,thismethodisnotveryconvenienttooperate,useof

【1】

morelimited,andthelongertimerequiredtomeasure.Inordertosolvetheproblemofrapidmeasurementandhighprecision,thedesignofanewtemperaturemeasurementprogram,thesystemiscomposedofinfraredtemperaturesensorsTS118-3,16-bitdual-channelserialA/DprecisionamplifierAD7705,STC89C52microcontroller、LCD1602LCDmonitor,DS1302clockcircuitandalarmcircuits,etc.,inordertoachievearapidnon-contactinfraredtemperaturemeasurementpurposes,itcanbeaccurateinashortperiodoftimetomeasurethebodytemperature,whenthemeasuredtemperatureexceedsthesettingrangeenabledautomaticallywhenthealarmcircuitexcessivealarm,andalsodisplaysthecurrenttemperatureofthetime.Theuseofmoreconvenient,morefunctions.

Thisarticlemadespecifictothesystemdesigndiscussednon-contactinfraredtemperaturemeasurementprinciple,carriedoutthefeasibilitydemonstration.Alsodesignedthecircuitandprogramflowchartandtoprepareaprogramcontrol.TheuseoftheMCUandtheadvantagesofdigitalcontrolsystemmakesallaspectsofsystemperformanceissignificantlyimproved.

Keywords:

infraredtemperaturesensor;non-contactmeasurement;A/Dconverter;STC89C52MCU

1.绪论1

1.1引言1

1.2选题目的和研究意义1

1.3发展历史和应用领域及发展现状2

1.4发展趋势和研究方向及研究方法3

2.红外测温原理4

2.1红外测温的基础理论4

2.2人体红外测温仪的性能指标及作用7

2.3影响温度测量的主要因素及修正方法8

2.4人体红外线测温仪的特点9

3.总体设计10

3.1设计方案与论证10

3.1.1传感器的选择10

3.1.2放大器的选择10

3.1.3显示部分的选择11

3.1.4控制部分的选择11

3.2测量原理12

4.硬件电路的设计13

4.1设计思路13

4.2传感器14

4.2.1红外传感器结构14

4.2.2红外传感器的输出特性15

4.2.3环境温度补偿15

4.3测量电路15

4.3.1AD7705简介和应用16

4.3.2信号处理电路19

4.4时钟电路错误！

未定义书签。

4.4.1DS1302芯片介绍错误！

未定义书签。

4.4.2DS1302时钟信号设置模式错误！

未定义书签。

4.4.3DS1302与单片机之间的接口错误！

未定义书签。

4.5控制电路21

4.5.1STC89C52主要性能介绍24

4.5.2最小系统电路25

4.5.3外界时钟源电路26

4.5.4复位电路27

4.6LCD1602液晶介绍20

461端口的定义28

462操作时序图29

463指令说明29

4.7报警电路错误！

未定义书签。

5.软件设计32

5.1设计思路35

5.2测量原理37

5.2.1环境温度Tamb的计算错误！

未定义书签。

5.2.2目标温度Tobj的计算错误！

未定义书签。

5.2.3滤波程序的设计错误！

未定义书签。

5.2.4数据格式转换错误！

未定义书签。

5.2.5时钟子程序错误！

未定义书签。

5.3程序流程图错误！

未定义书签。

6.测试方法和数据分析39

6.1测试方法错误！

未定义书签。

6.2.1硬件测试错误！

未定义书签。

6.1.2软件测试错误！

未定义书签。

6.2数据分析错误！

未定义书签。

7.结论40

1・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TS118-3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。

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。

在国外，非接触式红外测温仪已经非常先进了，自1999年就有很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了世界

领先水平。

由于红外测温仪测温范围宽，除了用于人体温度检测外，还可用于电器的红外测量、供暖的红外测量、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。

本文设计的红外快速测量人体温度的装置，是由TS118-3红外温度传感器、双信道A/D转换