非接触式转速测量仪的设计
周礼争（安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆246011）
指导教师：张杰
摘要：本课题是设计一个非接触式转速测量仪，以AT89C51单片机为控制运算核心，霍尔传感器、74HC14芯片、LED动态数码显示屏分别为检测装置，信号整形和数据输出装置。部分硬件内置抗干扰性能，以便该测速仪不间断的测量转速从而对待测装置的转速进行实时监控。
关键词：AT89C51芯片，74HC14芯片，霍尔传感器。
任务：设计制作一个简易的测速装置，来进行非接触式测量转动轴的转速，力求简单、精确、实用，廉价。
1、系统方案提出
1.1硬件部分
基于AT89C51芯片进行计数和处理数据，74HC14芯片接受霍尔传感器的不规则信号处理，为了节约硬件资源，我们采用单片机控制动态刷新显示4位数结果。具体系统框图如下：
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图系统框图
注：
74HC14是信号处理芯片，AT89C51是单片机芯片。
此套化方案具有软件编程灵活,运算控制精确,自由度大,可靠性高,电路简单,体小量轻,成本低,显示直观,智能化程度高等优点。
1.2软件部分
能用软件代替硬件的功能我们尽量用软件代替，综合多方面因素，我们选用C语言来编写系统程序，数码显示部分我们采用动态显示方式，节约了硬件资源，C语言属于高级语言，通俗易懂，容易编写，方便以后修改和改进。
2 系统分支电路的选择
根据设计任务书的基本功能的要求，主控制元件选用AT89C51型单片机为智能控制核心，并采用
12MHz晶振和上电复位电路。该单片机内部有4kB ROM 和256B RAM 以及定时器、计数器等,其配置对于本系统已完全够用,再配合少量的外围电子元器件,即可完成对转速的测量。
2.1信号获取部分
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转速测量的方案选择,一般要考虑传感器的结构、安装以及测速范围与环境条件等方面的适用性。经过我查资料、构思和自己的设计，总体电路我们有两套设计方案，即光电传感器和霍尔传感器，但由于光传感器运用复杂，部分重要模块也考虑了其它设计方法，经过分析，从实现难度、熟悉程度、器件用量等方面综合考虑，我们选定一种方案：用霍尔元件作传感器来实现对转速的测量。并采用74HC14芯片进行信号的整形，放大整形成脉冲信号。
霍尔传感器测量方案
霍尔传感器是利用霍尔效应进行工作的。其核心元件是根据霍尔效应原理制成的霍尔元件。本文介绍一种电机轴的转速采用霍尔转速传感器测量。霍尔转速传感器的结构原理图如图2.3.1, 霍尔转速传感器的接线图如图2.3.2 。霍尔传感器具体装置图如图2.3.3。
传感器的定子上有2 个互相垂直的绕组A 和B, 在绕组的中心线上粘有霍尔片HA 和HB ,转子为永久磁钢,霍尔元件HA 和HB 的激励电机分别与绕组A 和B 相连,它们的霍尔电极串联后作为传感器的输出。
图2.1.1 霍尔转速传感器的结构原理图
图2.1.2方案霍尔转速传感器的接线图
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图2.1.3霍尔传感器具体装置图
优点：1.霍尔转速传感器的输出信号的频率相对较高，2.霍尔传感器对电磁波的抗干扰能力好。3.霍尔转速传感器测量的频率范围宽。
2.2 显示部分
显示电路使用了一个能显示4位数LED 显示器，由P0芯端口加电阻后直接驱动，故满足转速范围：0~9999r/min 的要求。
许多电子产品上都有跳动的数码来指示电器的工作状态，其实数码管显示的数码均是由八个发光二极管构成的。每段上加上合适的电压，该段就点亮。
LED 数码有共阳和共阴两种，把这些LED 发光二极管的正极接到一块（一般是拼成一个8字加一个小数点）而作为一个引脚，就叫共阳的，相反的，就叫共阴的，那么应用时这个脚就分别的接VCC
和GND 。再把多个这样的8字装在一起就成了多位的数码管了。实物如图2.2.1。
图2.2.1数码管
共阳型（图2.2.2）就是八个发光管的正极都连在一起 ，作为一条引线.A~G 段用于显示数字,字符的笔画,（dp 显示小数点），每一段控制A~G~dp 的亮与来。
内部结构:
图2.2.2 共阳型LCD
4
共阴型（图2.2.3）就是七个发光管的负极都连在一起 ，作为一条引线。A~G 段用于显示数字,字符的笔画,（dp 显示小数点），每一段控制A~G~dp 的亮与来.
内部结构:
2.2.3 共阴型LCD
数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。
静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O 端口进行驱动，或者使用如BCD 码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O 端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O 端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O 端口才32个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。
动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms ，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O 端口，而且功耗更低。
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2.3单片机功能（CPU ）部分
2.3.1单片机端口功能分配（表2.4.1）
核心部分采用ATMEL 公司生产的AT89C51单片机，其中T0和T1都工作在模式1，T0用作定时器，T1用作计数器，当T1引脚上出现一个1到0的跳变时，计数器加1，直到T0定时时间到，进入中断程序；然后对T1中的数据进行处理，对T0、T1进行重新装载、设置中断后，中断返回。单片机从T1的P3.5端口取脉冲信号进行计数，P0和P2端口输出处理的结果。图2.4.1为系统总电路图。
图2.3.1系统总电路图
2.3.2数据处理 转速的计算公式为：
t
m
n =
① 其中m 存在T1的计数寄存器中，t=0.05 s, 即转速公式为：
min)/(1200r m t
m
n ==
② 根据上述计算公式，先取脉冲数，然后把m 的值赋给他jj 中，然后清空计数器，再重新装载定时
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初始值以便开始下一次计数，对已经取得的脉冲数按照公式②进行计算就得到转速n 。具体转速测量算法见附件A 。
由硬件电路知，A T89C51的T1引脚外接脉冲输入，因此脉冲计数由T1作为计数器来实现计数，采样时间可由T0定义，本课题定义为16位计数器，T0为16位定时器，定时为0.05 s, 定时程序详见程序清单的timer_init()模块。
2.3.3数制的转换与显示
单片机计算出的是十六进制数，需要将其转换成十进制数进行编码后再输出显示，程序详见系统程序清单的xian_shi()模块。 3 调试方法
3.1 电路调试
使用万用表和数字表的电压和电流档,对霍尔传感器和整形后的电路工作状态进行测量,调节相关的元器件使之工作状态最佳,灵敏度最高。
3.2 仿真调试
利用PC 机,使用单片机仿真系统和直流稳压电源以及数字万用表对所设计的硬件和软件进行全面诊断,排除所有硬件、软件的故障,使系统能够在仿真环境下完成全部功能。
3.3 脱机调试
利用编程器将程序固化于AT89C51 的ROM 中,将系统安装在测速电机并采用接通独立电源进行脱机调试,进一步完善硬件、软件功能,以便得到最佳的运行效果 4 测试数据和测试结果分析
4.1测试条件 220V 异步电容式电动机（三台），380V 异步电动机（三台），电网电压波动（±2%），电机无任何
负载。
4.2测试数据
4.3结果分析
从测速的结果来看，精确度良好，部分转速偏高可能是电压波动引起的，部分转速明显偏低可能是电压低引起的。该课题打到预期目的。 5 总结：
采用单片机技术来实现转速的测量，可以提高转速测量的精确度，并且加快了采样的速率，具有较
好的实时性。本文介绍的转速方法使用于高、低转速的测量，测量精确度与转速无关，因而具有较宽的应用范围和广阔的应用的前景。
基于单片机的转速测量系统，具有硬件电路简单，程序简单和运算速度快，测速范围广，抗干扰性能好的特点，74HC14本身集成了滤波等特性，故测速精度得到很好的提高。
6 参考资料：
1.马全权，李庆辉，强盛，一种高精度实时电机转速测量新方法，齐齐哈尔大学学报；
2.王雪文，张志勇，传感器原理及运用，北京航空航天大学出版社；
3.肖慧，单片机在线测速软件的设计，仪器仪表学报，2005、26（8）；
4.基于AT89C51的机车光电转速传感器测控仪设计，自动化仪表，2006,27（10）；26-27；
5.马忠梅，《单片机的C语言应用程序设计》（第4版）北京航空航天大学出版社；
6.陈伯时.电力拖动自动控制系统~运动控制系统，机械工业出版社，2003；
7.QU Jin-yu. Measure of Engine Speed Based on C8051F Chip，Tractor & Farm Transporter, 2007年
06期
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Contactless Speed Measuring Instrument Design
zhou lizheng
(School of Physics and Electrical Engineering of Anqing Normal College,Anqing 246011 )
Instructor: zhang jie
Abstract: This topic is to design a non-contact speed measurement device, using AT89C51 microcontroller as the core of the control operation, Hall sensors, 74HC14 chip, LED dynamic digital display devices are detected, the signal shaping device and data output device. Part of the hardware built-in anti-jamming performance, through the continuous measurement of the speed gun to deal with the speed measuring device for real-time monitoring.
Keywords: AT89C51 chips, 74HC14 chips, hall sensors
附录A 系统运行总程序清单
#i nclude
#define uchar unsigned char #define uint unsigned int uint mm=1234;
uchar code table[]={0xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,}; delay(uint m) { uint i,j; for(i=m;i>0;i--) for(j=60;j>0;j--); }
xian_shi() { uchar qian,bei,shi,ge; uint jj; jj=mm; jj*=20; //jj+=1;
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qian=jj/1000; bei=jj%1000/100; shi=jj%100/10; ge=jj%10;
P2=0x10; P0=table[qian]; delay(1); //P2=0;
P2=0x20; P0=table[bei]; delay(1); //P2=0;
P2=0x40; P0=table[shi]; delay(1); //P2=0;
P2=0x80; P0=table[ge]; delay(1); //P2=0; }
timer_init() //定时器计数器初始化函数 { EA=1; ET0=1; ET1=1; TMOD=0X51;
TH0=(65535-50000)/256;
10
TL0=(65535-50000)%256; TH1=0;TL1=0;TR0=1;TR1=1;
} main() {
timer_init();
P0=0; //开始数码管不显示 while(1) {
xian_shi();
delay(2); //数码管刷新时间单位毫秒 } }
void timer0() interrupt 1 { TR0=0; TR1=0;
TH0=(65535-50000)/256; TL0=(65535-50000)%256; mm=0; mm|=TH1; mm=(mm<<8)|TL1; // mm-=55536;
TH1=0;TL1=0;TR0=1; TR1=1;}
void timer1() interrupt 3 //显示0000说明出错 { TR1=0; TR0=0; mm=0; // TH1=0; // TL1=0; // TR1=1;
}
产品解决方案产品名称：SJ5760-200轮廓测量仪
一、产品开发背景 随着人们对品质的不断追求，导致对加工的要求越来越高，一些工件或产品的轮廓如槽、半径、角度、圆心之间的距离等等，在使用三次元、投影仪等常规方法不能满足要求，有时还需将工件剖开，并测量不准确，这时通过轮廓仪的测针与被测物表面的滑移进行测量将是最合适准确的测量方法。 针对国内轮廓测量精度低、稳定性差等缺点和不足，以及国外高精度轮廓仪价格昂贵等因素，我公司于2015年在国内首家推出高性价比重大产品——SJ5760-200轮廓测量仪。 该产品具有精度高、使用方便、功能强等优点，能够对各种工件轮廓进行长度、高度、间距、水平距离、垂直距离、角度、圆弧半径等几何参数测量，并且具有强大的CNC功能，能进行一系列操作自动化，可高效率地进行测量作业。 二、产品图片 产品型号：SJ5760-200 产品名称：轮廓测量仪
三、产品描述 SJ5760-200轮廓仪采用进口高精度光栅测量系统、高精度研磨导轨、高性能非接触直线电机、音圈电机测力系统、高性能计算机控制系统技术，实现对各种工件表面轮廓进行测量和分析。通过高精度研磨导轨、高性能直线电机保证测量的高稳定性及直线度，采用进口高精度光栅测量系统建立工件表面轮廓的二维坐标，计算机通过修正算法对光栅数据进行修正，最终还原出工件轮廓信息并以曲线图显示出来，通过软件提供的分析工具可对轮廓进行各种参数分析。 轮廓仪为全自动测量设备，操作者只需装好被测工件，在检定软件上设定扫描的开始、结束位置，点击“开始”按钮，测针会自动接触工件表面，并按设定的位置扫描；在进行轮廓扫描的过程中，软件界面会实时描绘轮廓曲线；扫描结束后，操作者可通过轮廓分析工具对生成的轮廓曲线进行分析，得到如直线度、圆度、角度、距离、间距等轮廓参数。 系统软件为简体中文操作系统，操作方便。 四、产品功能 1. 表面轮廓评定：评定任何两点间的距离，两线夹角，圆弧半径，并可对轮廓进行直线度、圆度 分析等，重新分析和重新测量的操作简单，提高效率； 2. 尺寸标注：半径、两圆心中心距离、X方向尺寸、Z方向尺寸、斜边尺寸、两直线之间的夹角、 圆弧最高或最低点、直线与直线相交、直线与圆弧相交、圆弧与圆弧相交、尺寸标注线大小修改、在数据图形某点上加标记等； 3. 局部轮廓放大和调平； 4. 界面友好，卓越的操作性，更符合中国用户操作习惯； 5. 测量记录采用集中式数据库管理，可按被测件类型、生产单位、出厂编号、检测员、送检单位、 设备编号、检定日期和有效日期等查询和管理测量记录； 6. 可从数据库中选定多条记录成批打印测量记录，可将检定数据输出到Word、Excel、AutoCAD（选 配）文档，具有数据备份和还原数据库功能； 7. 输出多种Word格式报表，并支持完全的自定义报表，定制测量记录报表； 8. 具有强大的CNC功能，能进行一系列的自动化，高效率的测量作业； 9. 成熟简单的标定，对仪器的精度和测针磨损进行精确的补偿。
非接触式测量的定义 非接触测量是以光电、电磁等技术为基础，在不接触被测物体表面的情况下，得到物体表面参数信息的测量方法。典型的非接触测量方法如激光三角法、电涡流法、超声测量法、机器视觉测量等等。 概况 V-STARS（Video-Simultaneous Triangulation and Resection System）系统是美国GSI公司研制的工业数字近景摄影三坐标测量系统。该系统主要具有三维测量精度高（相对精度可达1/20万）、测量速度快和自动化程度高和能在恶劣环境中工作（如热真空）等优点，是目前国际上最成熟的商业化工业数字摄影测量产品。 该系统是基于数字摄影的大尺寸三坐标测量系统，也称为工业摄影测量系统（Industrial Photogrammetry System）、数字近景摄影测量系统、数字近景摄影视觉测量系统、数字摄影三维测量系统、三维光学图像测量系统（3D Industrial Measurement System）。 它通过V-STARS软件(如图3)处理采集好的照片来得到待测点的三维坐标，而这些照片是用一个高精度的专业相机（如美国GSI公司的INCA3相机），通过在不同的位置和方向，对同一物体进行拍摄所获取的，V-STARS软件会自动处理这些照片，通过图像匹配等处理及相关数学计算后得到待测点精确的三维坐标。一旦处理完毕,被测对象的三维数据将会进入到坐标系统中,就好像以前测量过或者处理过一样。如果需要的话,V-STARS 软件还内置了分析工具,三维数据可以被输出。这些被测量的物体一般是事先手动贴上回光反射标志，或者是通过投点器投射上点，或者是探测棒上的点。 技术特点 （1）高精度：单相机系统在10m范围内测量精度可以达到0.08mm，而双相机系统则可以达到0.17mm； （2）非接触测量：光学摄影的测量方式，无需接触工件； （3）测量速度快：单相机几分钟即可完成大量点云测量，双相机实时测量； （4）可以在不稳定的环境中测量（温度，震动）：测量时间短受温度影响小，双相机系统可以在不稳定环境中测量； （5）特别适合狭小空间的测量：只要0.5m空间即可拍照、测量； （6）数据率高，可以方便获取大量数据：像点由计算机软件自动提取并量测，测量1000个点的速度几乎与10个点的一样；
基于单片机的非接触式数字体温仪 摘要：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，如非典型肺炎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。 在大型集会或各类活动中，由于参加人数众多，如果再入场时能对体温进行检测，则能有效控制各类传染病的交叉传播。非接触式体温计所需测温时间短，不需要与体肤接触，避免了病菌交叉感染，并且可以进行数据记录与判断，非常适合这种情况下使用。 本设计采用STC89C52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ADC0809，液晶显示器LCD1602实现一个带报警功能的可分类记录的非接触式体温记录系统。 关键词：MCU STC89S52 非接触式温度传感器 OTP-538U 集成运放LM324 数模转换芯片ADC0809 液晶显示器LCD1602
Mcu-based Non-contact Digital Body Temperature Meter Abstract:Maintain relatively constant body temperature is a major life activity of human normal condition , when the body temperature above 41 degrees or below 35 degrees will severely affect the functioning of various body systems , or even life-threatening. Many diseases can occur so that the regulatory function of temperature barriers in the normal body temperature changes, such as the first symptoms of SARS is fever. Check the body temperature of patients in clinical observed changes in the diagnosis of certain diseases or to judge the importance of prevention of disease. In large meetings or various activities, the over-whelming, if re-admission testing temperature can be effective in controlling spread of various infectious diseases cross. Required for non-contact thermometer temperature time is short, do not need to skin and body contact to avoid cross infection, and the data can be recorded with the judge, very suitable for such use. This design uses STC89C52 as a core, a collection of non-contact temperature sensor OTP-538U, integrated operational amplifier LM324, ADC conversion chip ADC0809, LCD1602 LCD with alarm function to achieve a record can be classified non-contact temperature recording system Keywords: MCU STC89C52 non-contact temperature sensor OTP-538U integrated operational amplifier LM324 ADC0809 LCD1602
. 传感器原理及应用期末课程设计题目基于霍尔传感器的转速测量电路设计 姓名小波学号8888888888 院（系）电子电气工程学院 班级清华大学——电子信息 指导教师牛人职称博士后 二O一一年七月十二日
摘要：转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。针对工业上常见的发动机设计了以单片机STC89C51为控制核心的转速测量系统。系统利用霍尔传感器作为转速检测元件，并利用设计的调理电路对霍尔转速传感器输出的信号进行滤波和整形,将得到的标准方波信号送给单片机进行处理。实际测试表明,该系统能满足发动机转速测量要求。 关键词：转速测量，霍尔传感器，信号处理，数据处理
Abstract: The rotate speed is one of the important parameters for the engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. The rotate speed measurement system for the common engine is designed with the single chip STC89C51. The signal of the rotate speed is sampled by the Hall sensor, and it is transformed into square wave which will be sent to single chip computer. The result of the experiment shows that the measurement system is able to satisfy the requirement of the engine rotate speed measurement. Key words:rotate speed measurement, Hall sensor, signal processing, data processing
非接触式温度测量 马弗炉网：admin 添加时间：2012-10-26 18:06 浏览：345 非接触式温度测量 热电偶和热电阻属于接触式温度测量，测量时必须与被测对象达到热平衡状态，才能真实反映对象的温度。接触式测量方法有时受测量环境的影响，如腐蚀、污染、还原气氛、振动以及磨损等因素，使测量变得困难。由于热电偶测量范围有限，对于温度超过2300℃高温电阻炉，接触式测量温度比较困难。基于热辐射原理的非接触式测量方法可以克服上述困难，因为非接触测量不需要与被测对象处在同一环境中，更不需要与被测对象接触，而且测量温度较高，在高温电阻炉温度测控中得到了广泛应用。非接触测量仪器常见的有光学高温计、光电高温计、全辐射高温计和光电比色高温计。 光学高温计 光学高温计又称单波辐射高温计，是辐射高温计的一种，可测量的温度范围800~6000℃，它广泛地用来测量冶炼、轧钢、玻璃熔窖、锻打、热处理等温度。隐丝式光学高温计的组成，如图一所示，由物镜1、目镜4构成的光学装置，用于对比标准光源的亮度温度。吸收玻拜2用来提高测量范围。标准光源是一个可调节亮度的灯丝3。由电均盘R和电源E组成的亮度调节装置，通过调节灯丝电流，来改变灯全的亮度。指示电表的显示与炉子温度相对应。
光学高温计是利用受热物体的单色辐射强度随温度升高而增长的原理来进行高温测量的，具体是利用了亮度均衡法。被测物体成像于高温计的灯丝平面上，调节滑线电阻盘，使灯丝的亮度与被测物体的亮度相均衡，灯丝轮廓就隐灭于被测物体的影像中，就可由仪表直接读取被测物体的亮度温度。指示电表是按绝对黑体(黑体是指能全部吸辐射能的物体)来进行温度刻度的，但被测物体往往是非黑体，由光学高温计所测得的亮度温度，必须用该物体的单色辐射系数，经查表修正后，才能求得该被测物体的实际温度。由于单色辐射系数总小于1，物体的亮度温度低于实际温度。
简谈温度传感器及研究进展 摘要：温度传感器是使用范围最广，数量最多的传感器，在日常生活，工业生产等领域都扮演着十分重要的角色。从17世纪温度传感器首次应用以来，依次诞生了接触式温度传感器，非接触式温度传感器，集成温度传感器。近年来在智能温度传感器在半导体技术，材料技术等新技术的支持下，温度传感器发展迅速。由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度，又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑，使用更加方便，因此智能温度传感器是当今的一个研究热点。微处理器的引入，使得温度信号的采集，记忆，存储，综合，处理与控制一体化，使温度传感器向智能化方向发展。关键词：温度传感器；智能温度传感器；接触式温度传感器 中图分类号：TP212.1 文献标识码：A Abstract:temperature transducer is used most widely, the largest number of sensors, in daily life, such as industrial production field plays a very important role.Since the 17th century temperature sensor for the first time application, was born in turn contact temperature sensor, non-contact temperature sensor, integrated temperature sensor.Intelligent temperature sensor in recent years in semiconductor technology, materials technology, under the support of new technologies such as the temperature sensor is developing rapidly.Due to the software and hardware of the intelligent temperature sensor reasonable matching can greatly enhance the function of the sensor, improve the precision of the sensor, and can make the temperature sensor has simple and compact structure, use more convenient, thus intelligent temperature sensor is a hot spot nowadays.The introduction of the microprocessor, which makes the temperature signal collection, memory, storage, comprehensive, processing and control integration, make the temperature sensor to the intelligent direction. Key words：temperature transducer; Smart temperature sensor; Contact temperature sensors 前言：温度作为国际单位制的七个基本量之一，测量温度的传感器的各种各样，温度传感器是温度测量仪表的核心部分，十分重要。据统计，温度传感器是使用范围最广，数量最多的传感器。简而言之，温度传感器（temperature transducer）就是是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。在材料技术的支持下，陶瓷，有机，纳米等新材料用于温度传感器中可以使温度的测量和控制更加科学和精确。由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度，又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑，使用更加方便，因此智能温度传感器是当今的一个研究热点。微处理器的引入，使得温度信号的采集，记忆，存储，综合，处理与控制一体化，使温度传感器向智能化方向发展。
非接触测量心跳 1 引言 心率是临床检测生命参数的重要指标，现行的方法主要采用接触式检测技术，生物医学信号的接触式检测是指利用电极或传感器直接或间接地接触人体，达到检测医学信息的目的，它可分为对人体固有信息的检测(如血压、心率测量等)和借助外能量的信息检测(如X射线、B超检测等)，检测过程中对人体有一定的约束。 非接触式检测是指借助于外来能量(探测媒介)，不接触人体，而且隔一定的距离，隔一定的介质，通过检测人体生理活动所引起的各种微动，进而获取各类生理信息。 非接触式生命检测技术，按照采用的媒质可以分为：红外检测技术、激光检测技术、微波检测技术和声波检测技术。 微波检测技术也即雷达式非接触生命检测技术，是以电磁波为媒质，采用雷达检测人体生理活动所引起的身体颤动，从而获得重要的生命参数的一种非接触式生命参数探测方法。电磁波照射人体时，会反射包含人体一些生理特征的信息，利用人体微动与回波幅度和相位之间的关系，可以从人体表面微动引起的回波信号变化中提取出重要的人体生命参数。 本文介绍采用微波作为探测媒介，以心跳作为研究信号，对雷达回波信号中的人体生命参数进行检测。检测原理为:雷达发射的电磁波穿透介质照射到人体时，产生反射信号，该信号是反映人体生理特征的调制信号，雷达天线接收到回波信号后，经混频后就可以得到输出信号。再通过实验测试和基带数字信号处理，得到人体心跳等生命特征信号。 由于心跳所引起的人体微动及其微弱，因此，研究的系统必须具有很高的微
动检测灵敏度，同时还必须有强的抗“动目标”干扰能力，而这两者是一对矛盾，必须很好解决。 2 心跳测量仪器的设计 非接触心跳检测系统硬件组成单元框图。 工作原理： 设振荡器产生的信号为： s(t)=Acosω0t 为发射角频率，为振幅。 式中ω 该信号经定向偶合器，一路通过环行器由天线发射出去，另一路去混频器。当发射信号碰到人体等目标，将产生散射，天线接受到散射信号，并通过环行器送入混频器。从人体散射的回波信号频率已被人体表面的微动所频移，设目标散射的回波信号为: s r(t)=KAcos(ω0t+ωd t+φ) 式中K为系数，ωd为多普勒角频移。根据多普勒效应，ωd=2Vω /C，其中V 为目标的相对径向运动速度，C为光速，φ为相对于发射信号的初相。 s(t)、s r(t)二路信号经混频解调后产生低频信号:
成绩评定： 传感器技术 课程设计 题目非接触温度计 院系电子工程学院
摘要 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，如非典型肺炎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。 在大型集会或各类活动中，由于参加人数众多，如果再入场时能对体温进行检测，则能有效控制各类传染病的交叉传播。非接触式体温计所需测温时间短，不需要与体肤接触，避免了病菌交叉感染，并且可以进行数据记录与判断，非常适合这种情况下使用。 当今世界，随着科学与技术的不断提高，各个领域对方便快捷的自动化的要求不断提高。而本文所研究的红外测温系统由于对被测物体的辐射进行的是非接触无损测量，测量过程中不会扰乱被测部分的温度场，响应快、温度分辨率高。温度测量主要有两种方法：一种是传统的接触式测量，另一种是以红外测温为代表的非接触式测量。传统的温度测量不仅反应速度慢，而且必须与被测物体接触。在人们的日常生活中，测量温度普遍使用水银温度计，反应比较慢，而且水银一旦泄露会产生污染并且有毒。红外测温以红外传感器为核心进行非接触式测量，克服了传统测温的不足，得到了广泛的应用。 自然界一切温度高于绝对零度的物体，都在不停地向外发出红外线。物体发出的红外线能量大小及其波长分布同它的表面温度有密切关系，物体的辐射能量与温度4次方成正比，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合普朗克定律。因此如果通过测量物体辐射出的红外能量的大小就能测定物体的表面温度。微小的温度变化会就会引起明显的辐射能量变化，因此利用红外辐射测量温度的灵敏度很高。 关键词：红外传感器单面机非接触温度计
兰州交通大学 毕业设计文献综述 题目：基于单片机的电机转速测量系统Title:Motor speed measuring system based on single chip microcomputer 姓名：韦宝芸
学号：3 班级：机设1202班 摘要 本文首先叙述了单片机测量转速的系统构成及转速测量的几种常用方法，分析了相应方法在测量上的特点、误差和计算。其次，针对特定的应用环境，设计出一种基于 80C51单片机的全数字式测速系统，详细阐述了系统的工作原理，指出产生误差的可能原因，并给出了具体解决的方法；根据系统要求编制了源程序，分析其工作流程。最后，对构建的系统利用仿真机进行调试，对测量指标进行了分析、比较并提出改进方案。 关键词：单片机、转速、测量精度 Abstract
This paper first discussed some ways for rotary speed measure. It analyzed characters and errors of these ways. Second, it designed full digital measure system based on a Single-Chip Microprocessor(80C51) responding to special application, stated the working theory of the system and the methods to solve the errors, writed the working programmes by A51 assemble language. Finally, this system implementation was confirmed by using of Keil-51 simulator. The characters on the error margin and accuracy was summarized. Keywords : Single-Chip Microprocessor、rotary speed 、measureprecision Keil-51
温度传感器 一、简介 温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。 二、主要分类 1、接触式 接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。 温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测量范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量120K以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸气压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差热电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、精确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳少杰而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量1.6-300K范围内的温度。 2、非接触式 它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。 最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微
接触式和非接触式温度传感器区别是什么？它们都有哪些共同点？产品型号表示方法和说明书哪里有下载？温度传感器选择重点考虑哪些方面？(1)被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制，是否需要远距离测量和传送。 (2)测温范围的大小和精度要求。(3)测温元件大小是否适当。(4)在被测对象温度随时间变化的场合，测温元件的滞后能否适应测温要求。(5)被测对象的环境条件对测温元件是否有损害。(6)价格如保，使用是否方便。温度传感器的选择主要是根据测量范围，当测量范围预计在总量程之内，可选用铂电阻传感器。较窄的量程通常要求传感器必须具有相当高的基本电阻，以便获得足够大的电阻变化。热敏电阻所提供的足够大的电阻变化使得这些敏感元件非常适用于窄的测量范围。如果测量范围相当大时，热电偶更适用。最好将冰点也包括在此范围内，因为热电偶的分度表是以此温度为基准的。已知范围内的传感器线性也可作为选择传感器的附加条件。 接触式温度传感器详细说明：接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。 非接触式温度传感器详细说明：它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。最常
目录 1 绪论 (2) 1.1 题目背景及目的 (2) 1.2 题目研究方法 (2) 2 系统设计基础知识 (3) 2.1 直流电机的基本知识 (3) 2.2 51单片机的基础知识 (7) 2.3 LED显示管 (10) 2.4 传感器 (10) 3 系统总体方案设计 (14) 3.1 系统分析 (14) 3.2 设计思路和方案 (16) 3.3 系统构成 (17) 4 硬件电路设计 (19) 4.1 电源电路 (19) 4.2 转速测量电路 (19) 4.3 LED显示模块 (21) 4.4 系统硬件设计 (21) 5 系统软件设计 (23) 5.1 计时方案的选择 (23) 5.2 软件结构划分 (24) 6设计心得与体会 (26)
7参考文献 (26)
摘要 单片机又称单片微控制器（MCU），它把一个计算机系统集成到一个芯片上。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。随着电子技术的迅猛发展，单片机技术也有了长足的发展，目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹，导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。 各种电机在工业得到广泛应用，为了能方便的对电机进行控制、监视、调速，有必要对电机的转速进行测量，从而提高自动化程度。转速是工程上一个常用参数。转速测量的方法很多，采用光电开关管测量转速是较为常用的测量方法。 在本系统设计中，我们以51单片机为核心控制单元，以红外对管（或称光/电，电/光二极管）为传感器，通过光电传感器实时采集电机转速并进行处理与显示，设计出一个电动机转速测量系统,并研究其测量精度、测量围及响应速度.程序设计部分分为初始化模块、脉冲计数模块、计时模块、参数调整模块和显示模块.最后通过试验测试,得到了相应的技术参数,并对转速测量系统的误差进行了分析.要求设计的系统稳定可靠、抗干扰能力强、成本低，使用方便。
接触式轮廓测量仪与非接触式轮廓测量仪对比分析 前言：目前市场上的轮廓测量仪主要有接触式轮廓测量仪和非接触式轮廓测量仪，本文将从功能、原理、应用三个方面对这两种轮廓测量仪进行对比分析。 功能 1.接触式轮廓测量仪（以中图仪器SJ5700为例）可测量各种精密机械零件的素线轮廓形状参数，角度处理（坐标角度，与Y坐标的夹角，两直线夹角）、圆处理（圆弧半径，圆心到圆心距离，圆心到直线的距离，交点到圆心的距离，直线到切点的距离）、点线处理（两直线交点，交点到直线距离，交点与交点距离，交点到圆心的距离）、直线度、凸度、对数曲线、槽深、槽宽、沟曲率半径、沟边距、沟心距、轮廓度、水平距离等形状参数。 2.非接触式轮廓测量仪（以中图仪器SuperView W1光学3D轮廓仪为例）适用于各类
光滑、连续光滑和适度粗糙物体表面从毫米到亚微米、纳米尺度的3D形貌轮廓、坐标、厚度、粗糙度、体积、表面纹理等测量。 ●工作原理 1.接触式轮廓测量仪测量原理为直角坐标测量法，即通过X轴、Z轴传感器，测绘出被测零件的表面轮廓的坐标点，通过电器组件，将传感器所测量的坐标点数据传输到上位PC 机，软件对所采集的原始坐标数据进行数学运算处理，标注所需的工程测量项目。 2.非接触式轮廓测量仪是利用光学显微技术、白光干涉扫描技术、计算机软件控制技术和PZT垂直扫描技术对工件进行非接触测量，还原出工件3D表面形貌宏微观信息，并通过软件提供的多种工具对表面形貌进行各种功能参数数据处理，实现对各种工件表面形貌的微纳米测量和分析的光学计量仪器。 ●典型应用 1.接触式轮廓测量仪广泛应用于机械加工、汽车、摩托车、精密五金、精密工具、刀具、模具、光学元件等行业。适用于科研院所、大专院校、计量机构和企业计量室。 在汽车、摩托车、制冷行业,可测汽车、摩托车、压缩机的活塞、活塞销、齿轮和气门顶杆的母线参数等.并可测量各种斜形零件的参数。 在轴承行业,可测内外套圈的密封槽形状(角度、倒角R、槽深、槽宽等);各种滚子轴承的滚子和套圈母线的凸度、角度、对数曲线; 电机轴、圆柱销、活塞销、滚针轴承、圆柱滚子轴承、直线轴承的滚动体和套圈的直线度；球轴承沟道的沟曲率半径及沟边距;双沟轴承的沟心距；四点接触轴承(桃形沟)的沟心距和沟曲率半径等。
目录 摘要 (1) 1 引言 (1) 2 非接触式测量技术简介 (1) 2.1 非接触式测量方法的定义 (1) 2.2 非接触式测量方法的分类 (2) 3 非接触测量技术发展的现状 (2) 3.1 光学法 (2) 3.1.1 结构光法 (2) 3.1.2 激光三角法 (3) 3.1.3 激光测距法 (4) 3.1.4 光学干涉法 (5) 3.1.5 图像分析法 (6) 3.2 非光学法 (7) 3.2.1 声学测量法 (7) 3.2.2 磁学测量法 (8) 3.2.3 X射线扫描法 (9) 3.2.4 电涡流测量法 (10) 3.3 非接触测量技术存在的不足和总结 (11) 4 非接触式机器人测量系统 (11) 5 非接触测量技术在船体分段测量中的应用 (14) 5.1 非接触测量技术在船厂的应用情况 (14) 5.2 船体分段测量方法介绍 (14) 5.2.1 传统测量方法系统 (14) 5.2.2 激光经纬仪测量系统 (14) 5.2.3 近景摄影测量系统 (15) 5.2.4 全站仪测量系统 (17) 5.2.5 三维扫描测量系统 (18) 5.3 测量方法的比较 (19) 6 非接触测量技术的发展趋势 (21) 7 结束语 (21) 参考文献 (22)
摘要 非接触测量方法以光电、电磁、超声波等技术为基础，在仪器的感受元件不与被测物体表面接触的情况下，即可获取被测物体的各种外表或内在的数据特征。详细阐述了部分常用的光学法和非光学法测量技术及相应的测量仪器，并结合船体分段测量方法说明了这些非接触测量方法的原理、优缺点、精度及适用范围，指出了未来非接触测量技术的发展趋势。 关键词：非接触测量; 光学法; 非光学法；船体分段 1 引言 开展船体分段测量技术研究的意义在于首先它是实现分段无余量对接的保证,可以大大缩短分段吊装搭接的船台占用时间,其次采用这项技术有助于实现船舶建造的信息流闭环,以及生产状态下的船体建造的“动态虚拟装配”。最后精确、快速、可靠的船体分段测量技术的突破有助于提升我国造船企业的国际竞争力[1]。 建造精度直接影响船舶建造的总周期,建造质量也将影响后道工序的质量,影响船舶的航运性能。船体建造的精度控制技术是以船体建造精度标准为基本准则,通过科学的管理方法与先进工艺手段,对船体零部件、分段和全船舰装件进行尺寸精度控制,最大限度的减少船台船坞修整工作量,并为提高预舶装率、降低涂装破损率创造有利条件。它对保证船体建造质量、缩短造船周期、提高生产效率等诸多方面都有不容置疑的作用,是船舶建造技术的重要组成部分。推进造船精度控制技术需要更加完善的管理体制与先进的测量手段。因此,对先进测量手段的研究具有重要意义。测量方法包括传统测量方法和非接触式测量方法。随着计算机科学的发展，非接触式测量技术逐渐成为研究热点。 2 非接触式测量技术简介 2.1 非接触式测量方法的定义 非接触测量[2]是以光电、电磁、超声波等技术为基础，在仪器的感受元件不与被测物体表面接触的情况下，得到物体表面参数信息的测量方法。
一、概述 该课程设计是关于直流电动机转速的测量。转速是电动机极为重要的一个状态参数，一般是指电机转子的每分钟转数，通常用r/min 表示。本次课程设计选用光电测速法，测量电路由光电转换电路，整形电路，晶体振荡电路，分频电路，倍频电路，时序控制电路和计数、译码、驱动、显示电路构成，电机转速的测量范围为600r/min~30000r/min ，测量的相对误差 1%，并用5位LED 数码管显示出相应的电机转速。 本次课设需满足以下设计要求： 1根据技术指标，设计各部分电路并确定元器件参数； 2.用5位LED 数码管显示出相应的电机转速； 3.画出电路原理图（元器件标准化，电路图要规范化）。 二、方案论证 本课程设计是设计电机转速测量系统，采用光电测速方案，将转速信号转化为脉冲信号，然后用数字系统内部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量，方案中包括光电转换电路，整形电路，闸门电路，晶体振荡电路，分频电路，倍频电路，控制电路和计数、译码、驱动、显示电路。原理方框图如图1所示： 在电动机转轴上安装一个圆盘，在圆盘上打6个均匀小孔。当电动机旋转时光源通过小孔投射到光敏三极管上，就产生了一序列的脉冲信号，光敏三极管产生的脉冲信号频率与电机转速成正比。脉冲信号经过整形电路转变成方波，再用二倍频电路使整形后的信号频率变为原来的二倍。再由晶体振荡电路输出的信号经过215分频电路， 光电转换电路 整 形 电 路 闸 门 电 路 计数、译码、驱动、显示 电路 输入 信号 晶体振荡器 电路 分 频 电 路 控 制 电 路 图1 电机转速测量系统原理框图
产生1Hz的基准信号，再经过10分频，便可产生一个0.1Hz的基准信号，该基准信号用来控制闸门电路，把经过倍频的光电转换后的信号计数并显示出来 三、电路设计 1.光电转换电路 在该部分可以用发光元件作为光的发射部分，可以选择发光二极管作发光元件，接收部分则要选择光敏三级管作为接受部件。其原理是用光敏三极管接收发光二极管通过小孔发射过来的光信号。在电机的转轴上安装上已打好6个均匀小孔的圆盘，让发光二极管与光敏三极管通过小孔相对，这样电机每转动一周，光线就会相应通过小孔6次，因为光电转换器受光一次就会产生一个脉冲，所以说电机在每转一周后就会相应的产生了6个脉冲。光电转换电路原理如图2所示： 图2 光电转换电路原理图 图中R1和R2为两个为350Ω限流电阻，LED持续发出的光被带孔圆盘间歇性阻断，变成间断的光信号，而光敏三极管将接收到的光信号转化成电信号，作用于之后的系统。 2.整形电路 整形电路用555定时器构成施密特触发器，利用施密特触发器，将输入的信号进行整形，输出为方波。2和6管脚连在一起接输入信号，从3管脚输出，输入信号与 输出信号反相，在5管脚接入10nF的滤波电容，当输入电压v i ﹤1/3Vcc时，v o 输出 为高电平，当输入电压v i ﹥2/3Vcc时，v o 输出为低电平。整形电路接法及输出波形如 图3和图4所示：
西电“星火杯”论文 人体温度非接触式测量仪 院系: 电子工程学院 班级: 021012 作者：02101165 02101109 02101169 02101135 02101122 西安电子科技大学
摘要 红外测温技术由于其方便、快速、准确的特点而被广泛应用于医学、航空以及钢铁制造等工业中。本文介绍了一种使用51单片机作为控制器、基于红外热释电温度传感器TPS434的非接触式电子体温计的实现方法，并在此基础上给出了实现电子体温计的电路原理以及程序流程。 系统工作原理是智能电子体温计是一种典型的智能化仪表，它以单片机作为核心，在软件控制下，与其它硬件电路相结合，实现智能化的体温测量。系统硬件组成环节主要有：温度传感器、放大电路、A／D转换电路、单片机系统、液晶显示模块和语音芯片。其软件部分包括：A／D转换、数字滤波、智能功能以及显示等程序。其工作原理是：体温信号由温度传感器变换为电信号后，进入放大电路进行放大处理以满足A／D转换器的要求，然后在A／D转换程序控制下经A／D 转换器转换成数字信号。此信号送入单片机系统，利用单片机本身的软件功能进行数字滤波、线性化处理、数据存储、逻辑判断，从而实现相应的智能功能。并将最后的测量结果送人液晶显示模块，在显示程序控制下进行显示，包括显示温度数据和汉字。同时语音芯片在程序的控制下进行语音播报。从而使测温前后的各种操作更趋于智能化和人性化。 关键词: 单片机; 红外体温计; 热电堆; 热敏电阻; TPS434;
ABSTRACT The technique of temperature measurement is widely used in iatrology, aviation,and stell manufacture because of its convenience, fast speed and high accuracy. This paper introduce a method to design an un-touched electronic thermometer which based on MS51 single chip and infared sensor TPS434. Also, it gives the principle of the electronic thermometer and the programe flow figure. System is the principle of intelligent electronic thermometer is a typic intelligent instruments, to SCM as its core, under the control of the software, hardware and other circuits combined, and intelligent temperature measurement. System hardware links are: temperature sensors, amplifier, A / D converter circuit, SCM systems, liquid crystal display modules and voice chips. Some of its software, including: A / D converter, digital filtering, intelligent show, and other functions and procedures. Its working principle is: the temperature signals from temperature sensors to transform electrical signals, into the amplifier to zoom in processing to meet the A / D converter requirements, and then in the A / D converter controlled under the A / D converter into digital Signal. This signals into the SCM system, using their own SCM software for digital filtering, linear processing, data storage, logical judgement, thus realizing the corresponding intelligent functions. And the final survey results to give liquid crystal display modules, are displayed under the program control, including temperature data and display Chinese characters. At the same time voice chip in the process conducted under the control of voice broadcast. So that the temperature before and after various operations tend to be more intelligent and humane. Keywords: Single chip; Infared thermometer; Thermopile; Thermistor; TPS434;