TN系列数字式红外测温传感器详细介绍

（二二 〇 一 三 年 十二 月科研训练学校代码： 10128 学 号：题 目：基于单片机的红外线测温仪的设计 学生姓名：X X X学 院：信息工程学院 系 别：电子系 班 级：通信10-1班 指导教师：基于单片机的红外线测温仪的设计XXX（内蒙古工业大学信息工程学院内蒙古呼和浩特10080）摘要：为了克服传统温度计测量温度的主要缺点——需要测量者与被测目标近距离接触以及测量不方便。

在考虑仪器测量高精度前提下，以追求最低成本为原则，研制了基于单片机的非接触式热释电红外测温仪，实现了对物体表面温度快速准确的测量。

本文也设计了红外测温仪的整体系统构架,介绍一种采用51单片机和TN系列传感器实现红外测温。

红外测温打破了传统的接触式测温模式，它根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，具有不扰动被测物体温度分布场，温度分辨率高、响应速度快、测温范围广，稳定性好、可同时测量环境温度和目标温度的特点。

此外还介绍了热释电红外传感器的工作原理以及比较适合人体红外检测的热释电传感器PM611的优点和等效电路，阐述了基于热释电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：温度测量；单片机；红外线；非接触式热释电中图分类号:TP212.11 文献标识码：ADesign of infrared thermometer based on single chip microcomputerXXX（Information Engineering Institute,Inner Mongolia University of Technology,Inner Mongolia,Hohhot,10080，China）Abstract: To decrease the limitation of traditional method of temperature measuring such as close contact between measurer and the target and inconvenience when measuring, we developed a non-contact type piezoelectric infrared thermometer, realizes fast and accurate surface temperature measurements. This article also designed the overall system architecture infrared thermometer,introduces a 51 single-chip microcomputer and TN series sensor was adopted to realize infrared measuring temperature. Infrared measuring temperature broke the traditional contact-type temperature measurement model, based on the infrared radiation energy of the object to be tested to determine the temperature of the object, not contact with the object under test, with no disturbance temperature distribution field object to be tested, the temperature of high resolution, fast response, wide temperature range, good stability, can simultaneously measure the environment temperature, and the characteristics of the target temperature.This article mainly introduces operational principles of piezoelectric infrared sensor and the structure of hydroelectrically sensor PM611.It formulates the theory of the thermometer based on hydroelectrically sensor and studies how to design and implement of the system．Finally，it indicates the conditional demand of the system.Key words: temperature measurement; single chip microcomputer; infrared; non-contact type piezoelectric由于医学发展的需要，在很多情况下，一般的温度计已经满足不了快速而又准确的测温要求，例如车站和机场等人口密度较大的地方进行人体温度测量。

红外温度传感器的工作原理及应用1. 引言红外温度传感器是一种常见的传感器，广泛用于工业自动化、家用电器、医疗设备等领域。

本文将介绍红外温度传感器的工作原理以及在实际应用中的各种场景。

2. 工作原理红外温度传感器一般采用非接触式测温原理，基于物体表面的红外辐射能量来测量其温度。

具体工作原理如下：•红外发射器发射红外光：传感器中的红外发射器会发射出特定频率的红外光线，该光线具有能量。

•物体的红外辐射：物体表面的温度会导致物体发射红外辐射，其强度与温度成正比。

•红外光线的反射：红外光线射向物体表面后，一部分会被反射回传感器。

•接收和解析：传感器中的红外接收器接收反射光线，并将其转化为电信号。

传感器会根据接收到的红外光线强度来计算物体的温度。

3. 应用领域红外温度传感器广泛应用于以下领域：3.1 工业自动化•温度监测：红外温度传感器可用于监测工业生产线上的物体温度，帮助保持正常生产过程中的稳定温度。

•热成像：通过红外温度传感器可以进行热成像，检测设备、机械等在运行时的热量分布情况，帮助及早发现潜在故障。

3.2 家用电器•温度控制：红外温度传感器可以嵌入家用电器中，用于实时监测和控制设备温度，保证安全和低耗能。

•智能家居：红外温度传感器可以被用于智能家居系统，实时感知室内外温度，并进行自动调节。

3.3 医疗设备•体温测量：红外温度传感器可以被用于非接触式测量人体体温，特别适用于婴儿和病患。

•医疗监测：红外温度传感器可被用于监测手术室内的温度变化，确保手术环境的稳定性和安全性。

4. 优势与挑战红外温度传感器具有以下优势：•非接触式测量：不会对物体表面造成影响，适用于对温度敏感的物体。

•高精度：红外温度传感器有较高的精度，可测量范围广，满足多种应用需求。

•快速响应：红外温度传感器响应速度快，可即时测量物体表面温度。

然而，红外温度传感器也面临一些挑战：•环境影响：传感器在特殊环境下（如强烈光照、遮挡物等）可能受到干扰，影响准确性。

红外测温的研究摘要:随着科技的进步,社会的发展，经过人们不懈的努力研究,终于研制出了一种新型的测温技术——红外测温。

这是一项新型的测温技术，它是根据人体发出的特定波段的红外线来测量人体温度的。

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，单片机一、绪论1红外测温技术的发展历程和前景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。

二、红外测温仪原理简述和基础理论2.1原理简述此方案选用AT89S52单片机为中央处理器，通过红外温度传感器对目标进行温度采集，将采集到的温度信号传输给单片机控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，当超出设定范围后进行声光报警，上/下限温度用键盘设定，并可实现报警、控制等多项功能。

2.2红外测温仪性能指标1.确定测温范围:测温范围是测温仪最重要的--个性能指标。

每种型号的测温仪都有自己特定的测温范围。

2)确定目标尺寸:红外测温仪根据原理可分为单色测温仪和双色测温仪(辐射比色测温仪)。

3)确定距离系数(光学分辨率):距离系数由D: S之比确定，即测温仪探头到目标之间的距离D与被测目标直径之比。

4)确定波长范围:目标材料的发射率和表面特性决定测温仪的光谱相应波长对于高反射率合金材料，有低的或变化的发射率。

一款基于TN901和无线蓝牙串口透传的红外测温仪摘要：本文主要介绍了一款适宜人体红外线检测的热释电传感器tn901，设计了在tn901基础上的红外测温仪的整体系统构架，开发了包括整体方案，硬件电路，单片机程序。

本设计在传统非接触测温方式上，增加了蓝牙串口透传模块，实现的远距离接收、显示，拓宽了项目的应用范围。

关键词：人体测温热释电传感器 stc89s52 无线蓝牙串口透传中图分类号：tn219 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2010）08（c）-0018-021 人体红外测温仪的硬件设计1.1 总体框图设计上电后，按开始按钮系统即开始持续工作，红外传感器接收到人体发出的红外线，经过tn901模块对所测得的信号进行放大、滤波、再进行模数转换处理，将最终的信号转换成spi总线信号传输至单片机，经单片机处理后，将信息通过蓝牙串口透传模块传送到接收端的lcd1602显示单元显示出温度读数。

1.2 电路设计本设计采用stc89系列单片机进行数据的存储和处理。

电路的主要功能是将热释电传感器接收的红外辐射能量转换为可供单片机接收的数字信号。

显示器（lcd）由单片机p0端口驱动，并由单片机通过软件控制显示人体的温度。

1.2.1 热释电红外传感器tn901[1]本设计的探头使用的是热释电红外线传感器tn901，它能接收人体发射出的红外线并使之转换成数字号。

这种传感器内部集成了滤波、放大和数模转换的功能，主要使用的是spi的协议流程，通过sck和data完成传输。

它的工作温度是-33℃～220℃，特别适合测量人体的温度。

1.2.2 lcd1602显示器液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。

本设计采用的lcd1602字符型液晶模块是一种用5×7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等。

自然界一切温度高于绝对零度(-273．15℃)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普朗克(Plank)定律。

红外测温的原理是一样的，都是根据普朗克原理。

一般理解红外测量的是物体的温度．其实测的是目标物与传感器或者说是物体与环境温度之间的差值。

物体辐射能量的大小直接与该物体的温度有关．具体地说，是与该物体热力学温度的4次方成正比．用公式可表达为：E=δε(T4-T4o) (1)式中，E是辐射出射度．单位是W／m3；δ是斯蒂芬一波尔兹曼常数，5．67x10-8W／(m2·K4)；ε是物体的辐射率：T是物体的温度(K)；To是物体周围的环境温度(K)。

人体主要辐射波长为9 μm—10 μm的红外线．通过对人体自身辐射红外能量的测量便能准确地测定人体表面温度。

由于该波长范围内的光线不被空气所吸收，因而也可利用人体辐射的红外能量精确地测量人体表面温度。

红外测温仪工作原理:红外测温仪由光学系统，光电探测器，信号大器及信号处理.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，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值红外测温模块输出的有效数据就是温度值,只需要把这些数据换算成10进制就可以了＃i nclude <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*----------------------------------工程说明--------------------------------------; 工程名称：ZyTemp.Uv2; 功能描述：测量环境温度和目标温度,并用键盘控制显示温度值，; 按K1,显示目标温度; 按K2,显示环境温度; IDE环境： Keil uVision3 V3.31; 硬件连接：VCC-------VCC; P1.0------Data; P1.2------Clk; P1.4------ACK; GND-------GND;------------------------------------定义接口------------------------------------*/sbit TN_Data = P1^0;sbit TN_Clk = P1^2;sbit TN_ACK = P1^4;sbit key_1 = P2^2;sbit key_2 = P2^3;/*-----------------------------------变量列表------------------------------------*/unsigned char code keytab_1[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0x89};//H: 0x89;//L: 0x87;//P: 0x8a;//Q: 0X98;unsigned char code keytab_2[]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f};uchar ReadData[5],iShow[5];/*-----------------------------------函数列表------------------------------------*/void display_1(uchar i,uchar num); //定位显示单个字符void display_2(void); //定位显示四个字符void TN_ReadData(uchar Flag); //读数据void TN_GetData(void); //计算数据/*----------------------------------主程序入口-----------------------------------*/void main(){TN_ACK=1;while(1){if(!key_1){TN_ACK=0;TN_ReadData(0x4c); //目标温度的第一个字节为0x4c}else if(!key_2){TN_ACK=0;TN_ReadData(0x66); //环境温度的第一个字节为0x66}if((ReadData[0]==0x4c)&&(ReadData[4]==0x0d)) //每帧的最后一个字节为0x0d{TN_GetData();display_2();}else if((ReadData[0]==0x66)&&(ReadData[4]==0x0d)) //每帧的最后一个字节为0x0d{TN_GetData();display_2();}}}/*------------------------------定位显示单个字符-------------------------------*/void display_1(uchar i,uchar num){P0=keytab_1[i];P2=keytab_2[num];}/*------------------------------定位显示四个字符-------------------------------*/void display_2(void){uchar kk;display_1(iShow[3]&0x0f,3); //显示十位for(kk=200;kk>0;kk--); //延时display_1(iShow[2]&0x0f,2); //显示个位for(kk=200;kk>0;kk--); //延时display_1(iShow[1]&0x0f,1); //显示小数第一位for(kk=200;kk>0;kk--); //延时display_1(iShow[0]&0x0f,0); //显示小数第二位for(kk=200;kk>0;kk--); //延时}/*------------------------------------读数据-------------------------------------*/void TN_ReadData(uchar Flag){uchar i,j,k;bit BitState=0;for(k=0;k<7;k++) //每次发七帧{for(j=0;j<5;j++) //每帧五个字节{for(i=0;i<8;i++){while(TN_Clk);BitState= TN_Data;ReadData[j]=ReadData[j]<<1;ReadData[j]=ReadData[j]|BitState;while(!TN_Clk);}}if(ReadData[0]==Flag) k=8;}TN_ACK=1;}/*-----------------------------------计算数据------------------------------------*/void TN_GetData(void){int Temp;Temp=(ReadData[1]<<8)|ReadData[2];Temp = Temp/16 - 273.15;Temp=Temp*100; //温度值乘100，以方便计算小数点后两位iShow[4]=Temp/10000; //计算温度值的百位数iShow[3]=(Temp/1000); //计算温度值的十位数iShow[3]=iShow[3]%10;iShow[2]=(Temp/100); //计算温度值的个位数iShow[2]=iShow[2]%10;iShow[1]=(Temp/10); //计算温度值的小数点后第一位数iShow[1]=iShow[1]%10;iShow[0]=(Temp); //计算温度值的小数点后第二位数iShow[0]=iShow[0]%10;}char data BUFFER[1]={0};//定时器计数变量Sbit PR=P2^2; //定义播放/录音的控制端口Sbit EOM=P2^2; //定义结束信号Sbit PD=P2^4; //定义芯片电源开关Sbit CE=P2^5; //定义片选Void play(void){PD=1; //打开芯片电源开关CE=0; //选中该芯片PR=1; //开始播放While (! EOM); //等待播放内容结束信号Delays(); //延时PD=0; CE=0; PR=0;}Main(){EA=1;IT=1;ET0=1; //开中断TMOD=0x01; //T0 方式1 计时1 秒TH0=- 5000/256;TL0=- 5000%256;TR0=1; //开中断, 启动定时For(;;);}/* 定时计数器0 的中断服务子程序*/Void timer0(void) interrupt 1 using1{TH0=- 5000/256; //定时器T0 的高4 位赋值TL0=- 5000%256; //定时器T0 的低4 位赋值BUFFER[0]=BUFFER[0]+1; //百分秒进位If(BUFFER[0]=1000)Play(); //调用播放子程序}。

红外温度传感器的结构原理红外温度传感器红外温度传感器是一种非接触式温度传感器，它能够通过感知周围物体发出的红外辐射来测量物体的温度。

下面我们来了解一下红外温度传感器的结构和工作原理。

结构红外温度传感器通常由以下几个部分组成：•光学透镜：用来聚焦周围物体发出的红外辐射。

•红外感应器：用来感知透过透镜聚集的红外辐射。

•信号处理器：将感知到的红外辐射转换为数字信号并进行处理。

•显示屏或输出接口：将处理后的数字信号输出并显示出来，作为测量结果。

工作原理红外温度传感器的工作原理基于物体释放的红外辐射与物体的温度成正比。

传感器能够感知到生物体、机器等物体发出的“热辐射”，从而实时测量其温度。

其工作流程如下：1.光学透镜将周围物体发出的红外辐射聚焦到红外感应器上。

2.红外感应器通过感知所接收到的红外辐射，将其转化为电信号。

3.信号处理器对转化后的电信号进行放大、滤波及算法处理，将其转换为数字信号。

4.显示屏或输出接口将处理后的数字信号输出并显示出来，作为测量结果。

需要注意的是，红外温度传感器只能测量物体表面温度，不能测量物体内部的温度。

测量精度也受到涉及物体的反射率和放射率的影响，因此在使用时需要根据实际情况进行校准，以提高测量精度。

应用红外温度传感器在工业生产、医疗保健、环境监测、消防安全等领域应用广泛，常用于以下情况：•工业生产：用于测量制造过程中的物料温度、机器设备运行温度等。

•医疗保健：用于测量人体表面温度，如测量体温、测量新生儿皮肤温度等。

•环境监测：用于测量天气、地表温度等自然环境的温度。

•消防安全：用于检测建筑物、电气设备等物体表面的温度，提高火灾预警能力。

结论红外温度传感器作为一种高精度、非接触式的温度测量工具，应用广泛且效果优秀。

在使用时需要结合实际情况进行校准，并注意避免涉及物体的反射率和放射率对测量精度的影响。

红外辐射和温度的关系在介绍红外温度传感器的工作原理时，我们发现其能够通过感知周围物体所发出的红外辐射，来测量物体的温度。