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测控技术与仪器摘要红外线、热释电和超声波遥控电路由于其功耗低，可靠性高和互相干扰小等优点，已经在现实生活中得到了广泛的应用，而热释电红外控制在各类照明器件的控制和安全防护系统的检测中更有着独特的作用。
该设计是以BISS0001红外控制电路组成的热释电红外控制照明灯的工作原理为依据。
采用热释电红外探头将接收到的信号加以放大，放大的信号使电子开关VT导通而驱动固态继电器SSR开通，控制照明灯具点亮发光。
本设计的核心是通过热释电红外探头RE200B探测来自移动人体的红外辐射，只要人们进入探测区域，以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关能自动快速开启，灯泡两端有电压而点亮。
根据这一思想并且了解和掌握它们的工作原理和电路结构后设计电路。
经过仿真，焊板，调试。
不断的修改电路，直到能够实现电路所需实现的功能。
该控制器能够实现有人进入探测区域灯亮，人走灯灭的控制。
常用于许多公共场所，如办公室、楼道和厕所与浴室、储藏室、梳妆台镜前灯等的自动控制。
关键词：热释电红外传感器; 红外热释电处理芯片BISS0001; 红外辐射ABSTRACTInfrared, pyroelectric and ultrasonic wave remote control electric circuit, because of its low power loss, the high reliability and slightly mutually disturbs .It is already widespread in application in the real life, but the pyroelectric infrared control has the unique function in each kind of security warning equipments and in safety system's examination. Therefore,it is essential to understanding and grasping the working principle and the circuit structure.In this paper, it was designed a well hidden passive infrared alarm which was based on the pyroelectric infrared processing chip BISS0001.The core of the design was detecting human intrusion with Pyroelectric infrared sensor RE200B.Passive pyroelectric infrared switch is combine with Pyroelectric infrared sensor a small number of external components. It would open the sound and light alarm,which combined with light-emitting diode and the buzzer automatically and quickly, and timing controlled by the MCU. After the test,the measuring range of alarm apparatus may reach 1m, the survey angle may reach 100°-120°, the sensitivity is high, the rate of false alarm is small, antijamming ability, has served the safety protection purpose.Key words:Pyroelectric infrared sensor; Pyroelectric infrared processing chip BISS0001;Alarm目录绪论11.1课题背景与来源11.2热释电红外传感器的发展现状21.3本课题所研究的容32热释电人体探测灯控系统的组成52.1人体热释电红外传感器52.1.1热释电人体红外线传感器的基本结构52.1.2热释电人体红外线传感器工作原理——热释电效应82.1.3菲涅尔透镜的简介92.1.4被动式红外线热释电传感器的优缺点112.2传感器信号处理集成电路122.2.1概述122.2.2BISS0001信号处理器芯片132.3固态继电器简介182.4三级管的开关作用193人体探测灯控电路的总体设计213.1设计思想213.2各模块方案选择和论证213.3总体电路的结构划分223.4电路图的设计243.4.1人体探测灯控电路框图253.4.2电路中主要元器件选择263.4.3人体探测电路工作原理274电路制作294.1整体电路制作问题294.1.1原件的散热问题294.1.2电子电路的静电保护304.2电路的焊接与调试304.2.1电路焊接与调试时注意事项304.2.2调试条件与步骤314.3仿真与试验结果324.3.1电源电路的仿真与调试结果324.3.2红外延时控制电路的仿真与调试结果分析324.3.3控制执行电路的仿真与调试结果分析34总结与展望35致37参考文献38绪论1.1课题背景与来源随着经济的不断发展，城市建设也随着迅速发展，节能与环保已经成为当代产品开发中的首要考虑因素和最大卖点。
毕业设计说明书水银电容加速度计结构设计作者: 学号：学院(系):专业:指导教师：评阅人：20**年 6月中北大学毕业设计（论文）任务书学院、系：专业：学生姓名：学号：设计(论文)题目：水银电容加速度计结构设计起迄日期: 20**年2月15日~20**年6月21日设计(论文)地点:指导教师:系主任:发任务书日期:20**年2月15日毕业设计（论文）任务书1．毕业设计（论文）课题的任务和要求：1、学习了解电容式传感器结构；2、查阅有关国内外电容式传感器结构设计发展状况；3、查阅15篇以上文献，其中至少3篇外文资料；2．毕业设计（论文）课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：1、查阅相关中英文资料；2、翻译1篇英文资料；3、对所查阅的资料进行整理汇总；4、设计一种较合理的水银电容式加速度传感器结构。
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需要其他设计题目直接联系！！！毕业设计（论文）任务书3．对毕业设计（论文）课题成果的要求〔包括毕业设计(论文)、图纸、实物样品等)：1、毕业论文一份；2、英文文献1份，相应的中文译文1份。
4．毕业设计（论文）课题工作进度计划：起迄日期工作内容2006年2月15日~ 3月31日4月 1日~ 5月31日6月 1日~ 6月19日6月20日~ 6月21日系统学习，查阅资料，作开题报告；英文资料翻译；撰写毕业论文；论文答辩。
学生所在系审查意见：系主任：年月日电容加速度计结构设计摘要加速度计是一种将运动方向上的加速度转变成可用于测量、监视和控制的电信号的传感器或敏感器件。
电容传感器是能把某些非电量物理量的变化通过一个可变电容器转换成电容量的变化的装置，十分适用于非接触测量。
而电容式加速度计是最常见的，也已成熟推广的传感器，其基本原理就是将电容作为检测接口，来检测由于惯性力作用导致惯性质量体发生的微位移。
测控技术与仪器的毕业论文测控技术与仪器的毕业论文在现代科技发展的浪潮中，测控技术与仪器作为一门重要的学科，扮演着不可或缺的角色。
它们的应用范围涵盖了各个领域，从工业生产到医疗诊断，从航天航空到环境监测，无处不见其身影。
而对于测控技术与仪器的研究与创新，毕业论文则是一次重要的实践与探索。
一、测控技术的发展与应用测控技术是指通过各种手段对被测对象进行测量和控制的技术手段。
它的发展与应用可以追溯到人类社会的早期。
古代的测量工具如罗盘、水平仪等，都是测控技术的雏形。
随着科学技术的进步，测控技术逐渐发展成为一门独立的学科，并与电子技术、计算机技术等相结合，形成了现代测控技术。
在工业生产中，测控技术与仪器的应用广泛而深入。
例如，自动化生产线上的传感器和控制器可以实时监测和调节生产过程中的各项参数，提高生产效率和质量。
在医疗诊断领域，各种医疗仪器如心电图机、超声仪等都是测控技术的应用。
它们可以帮助医生准确地诊断疾病，提供有效的治疗方案。
二、测控仪器的分类与原理测控仪器是测控技术的重要组成部分。
它们根据测量对象和测量原理的不同，可以分为多种类型。
例如，光学仪器主要利用光的传播和反射原理进行测量，如显微镜、光谱仪等；电子仪器则利用电流、电压等电磁现象进行测量，如示波器、万用表等。
测控仪器的工作原理多样，但大多都涉及传感器和信号处理器的配合。
传感器负责将被测量的物理量转换为电信号，而信号处理器则对电信号进行放大、滤波、数字化等处理，最终得到被测量的结果。
这种配合使得测控仪器具备了高精度、高灵敏度的特点。
三、毕业论文的选题与研究方向在撰写毕业论文时，选题和研究方向的选择是至关重要的。
根据个人兴趣和实际需求，可以选择与测控技术与仪器相关的课题进行研究。
例如，可以研究某种新型传感器的设计与应用，或者探索某种信号处理算法的优化与改进。
在研究方向的选择上，可以根据自身的专业背景和未来发展的方向进行考虑。
如果对工业自动化感兴趣，可以选择研究与工业生产相关的测控技术与仪器；如果对医疗诊断感兴趣，可以选择研究与医疗仪器相关的课题。
编号：毕业设计说明书题目：物体运动轨迹实时监测系统设计院（系）：电子工程与自动化学院专业：测控技术与仪器学生姓名：学号：指导教师：职称：副教授理论研究实验研究工程设计软件开发2016年5月20日随着科学技术的不断发展，物体运动轨迹实时监测系统在导航系统、人机交互、游戏控制等领域具有广阔应用。
传统的方法，如激光追踪系统，或者是运用高精度的加速度传感器、激光陀螺仪等，这些设备过于复杂，成本高。
本文基于MPU6050六轴加速度计陀螺仪传感器的运动轨迹检测系统具有成本低、易携带、体积小的特点。
本论文以单片机STM32F103C8T6为核心控制器，通过MPU6050得到的加速度，加速度二次积分得到位移，从MPU6050 DMP直接读取四元数和欧拉角来校准在重力加速度在二维空间中对x，y轴的影响，通过IIC总线将数据由MPU6050传送给单片机STM32F103C8T6将数据进行处理，并通过蓝牙串口将数据传输给安卓手机，通过安卓手机APP建立二维坐标系，并将得到的数据在二维坐标系中打点来显示轨迹。
本论文中运用单片机C语言来编写程序，从MPU6050得到的加速度通过均值校准法来减少外界对加速度计的干扰，经过积分后得到的位移值通过分解成一个数组来发送具体字节数，来保障发送给手机的数据准确性。
当手机APP接收到单片机发来的数据，通过分隔符将两个数据解析成一个列表，通过提取列表中的每一项，来将每个物体运动轨迹数据显示在APP上，并在APP上打点显示，若打的点超出APP坐标轴的范围，手机将自动震动报警。
本次设计的物体运动轨迹监测系统，能够检测出物体的运动轨迹，经过测试在短时间内误差在1cm左右，且当物体运动轨迹超出APP坐标系的量程，手机将震动报警，且物体运动轨迹数据在0.5s更新一次，大致实现了毕业设计的要求。
关键词：运动轨迹实时监测；加速度计；陀螺仪；安卓手机APP；With the development of science and technology .The monitoring system of real-time trajectory in navigation system, human-computer interaction, game control have a wide range of applications.Traditional methods，for example, laser tracking system,using high precision acceleration sensor, laser gyroscope and so on.These equipment is too complex and high cost. In this paper , the monitoring system of real-time trajectory based on MPU6050 which is six axis accelerometer gyroscope sensor’s advantages is low cost, easy to carry,small volume and so on.STM32F103C8T6 MCU as the core controller in this paper, the displacement is obtained by quadratic integral MPU6050 get acceleration, from MPU6050 DMP directly read quaternion and euler Angle to calibration in the acceleration of gravity in the two-dimensional space of x, y axis, the effect of the data through the IIC bus STM32F103C8T6 controlled by MPU6050 sent the data processing, and through bluetooth serial transmission to the android mobile phone, through the android APP to establish two-dimensional coordinate system, and will get data dot in a two-dimensional coordinate system to display the trajectory.This paper uses microcontroller C language to write programs, from MPU6050 acceleration by average calibration method to reduce the outside disturbance to the accelerometer, after the displacement value resulting from the integral by decomposition into an array to send a specific number of bytes, to ensure data accuracy sent to mobile phones. When the phone APP to receive data from the microcontroller, through the separator will be two data parsed into a list, by extracting each item on the list, to each object trajectory data display on the APP, and dot on the APP shows that if a dozen points beyond the scope of APP axis, the phone will automatically vibration alarm.the design of he monitoring system of real-time trajectory in navigation system can detect the movement of the object, after testing in a short period of time error in 1 cm, and when the object movement beyond the range of APP coordinate system, cell phone will vibrate alarm, and object trajectory data updated once in 0.5 s.Key words:The monitoring system of real-timetrajectory;accelerometer;gyroscope;android APP;目录1 引言 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3惯性导航的发展趋势 (2)1.4论文的章节安排 (2)2 设计任务及要求 (3)2.1 设计任务 (3)2.1.1课题内容 (3)2.1.2主要任务 (3)2.2 设计要求 (4)3 系统设计理论依据及方案论证 (4)3.1系统设计理论依据 (4)3.2 方案论证 (5)3.3 软件算法方案选择 (6)3.3.1方案一 (6)3.3.2方案二 (7)3.3.3方案三 (8)3.4 安卓APP开发工具的选择 (8)3.4.1方案一 (8)3.4.2方案二 (8)4 硬件系统设计 (9)4.1 单片机最小系统控制部分 (9)4.1.1芯片的选择 (9)4.1.2单片机最小系统电路 (10)4.2 蓝牙模块电路 (10)4.3 稳压电源电路 (11)4.4 MPU6050模块电路 (12)4.5 运动轨迹监测系统工作过程 (13)4.5.1灵敏度的影响 (14)4.5.2稳定性分析 (14)5 系统软件设计 (14)5.1软件设计基本思想 (14)5.2 各个模块的设计 (15)5.2.1系统初始化程序 (15)5.2.2 MPU6050初始化与数据读取程序 (16)5.2.3均值校准程序 (17)5.2.4算法运算程序 (18)5.2.5数据处理程序 (19)5.2.6中断服务程序 (19)5.3 手机APP软件的设计与分析 (20)5.3.1UI的设计 (21)5.3.2逻辑的设计 (22)6 系统调试 (26)6.1 硬件系统调试 (26)6.1.1单片机STM32F103C8T6最小系统模块的硬件调试 (26)6.1.2蓝牙模块的硬件调试 (27)6.1.3MPU6050模块的硬件调试 (28)6.2软件调试 (29)6.3 调试结果分析 (34)7 系统测试 (34)7.1 系统测试的方案与过程 (34)7.1.1系统测试所需设备与工具 (34)7.1.2系统测试方案与过程 (34)8 结论 (36)谢辞 (38)参考文献 (39)附录 .............................................................................. 错误！未定义书签。
测控技术与仪器论文专业：测控技术与仪器基于PID的液位调节器设计摘要PID控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统，它是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。
PID液位调节器是基于PID控制器原理的、可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值的装置。
它可以使系统更加准确，更加稳定的控制液位。
通过数学方法证明，在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下，一个PID反馈回路却可以保持系统的稳定。
因此，PID液位调节器广泛应用于工业生产和日常生活之中。
作为重要的被控量之一的液位，其控制系统引人关注。
本文设计了液位调节系统，该系统以ATmega16L单片机作为控制核心，实现液位自动调节和液位显示。
设计液位控制系统操作方便、性能良好，能够对液位进行有效的控制。
本文还详细的给出了部分相关的硬件电路图和软件流程图，并编制了C语言程序。
关键词：AVR单片机；PID调节器；液位控制ABSTRACTPID controller mainly suitable for basic linear and dynamic characteristics of the system does not change over time, it is a common in application in industrial control feedback loop components. And other simple control operations according to different PID adjustor, historical data and the difference between the rate to adjust the input value, can make the system more accurate, more stable. Through mathematical methods in other control methods, cause the system has stable error or process repeated instances, a PID feedback loop can keep the system stability. Therefore, PID control widely used in industrial production and daily life.As one of the important accused of quantity, the control system of the level of attention. This paper designs a level system, the system to ATmega16L microcontroller asthe core to realize automatic adjustment and level shows level. Design level control system, convenient operation, good performance, and can effectively control level. The paper also gives a detailed parts related hardware circuit and software flow chart, and the C programming language.Key words:AVR microcontroller; The PID regulator; Liquid level control目录1 绪论.................................. 错误!未定义书签。
本科毕业设计（论文）基于单片机的药品仓库温湿度报警系统设计学生学院信息工程学院专业测控技术与仪器（光机电一体化方向）年级班别20级（1）班学号学生姓名指导教师20年6月摘要药品的质量关系到人的健康及生命安全，因此药品的保存至关重要，而药品仓库的温湿度影响药品的保质与药效，所以我们需要对药品仓库里的温度与湿度实时检测与控制。
本论文提出一种药品仓库的温湿度报警设计方案，该方案包括单片机最小系统、温湿度传感器检测模块DHT11、按键模块、报警模块、液晶显示模块、降温控制模块、加湿控制模块和电源部分。
以STC89C52单片机最小系统作为核心控制电路，温湿度传感器检测环境的温度和湿度经过单片机计算处理后在LCD1602液晶上把温度和湿度显示出来。
当实际温度大于设置温度的上限值时启动降温继电器控制降温，一直降温到下限值时停止降温。
当实际湿度小于设置湿度的下限值时启动加湿继电器对室内加湿，一直加湿到设置的上限值时停止加湿。
关键词：药品仓库、单片机STC89C52、温湿度控制AbstractThe quality of medicines relates to human health and life safety, so the preservation of medicines is vital. The temperature and humidity of the drug store affect the quality and efficacy of the drugs, so we need to check and control the temperature and humidity in the medicine warehouse.This paper puts forward a kind of the temperature and humidity alarm design scheme of the medicine warehouse, which includes single chip microcomputer minimum system module, temperature and humidity sensor DHT11, cool button module, alarm module, liquid crystal display module, control module, humidification control module and power supply part. The minimum STC89C52 single chip system as the core control circuit, temperature and humidity testing environment temperature and humidity after a single-chip processing temperature and humidity on the LCD1602 LCD display. When the actual temperature is greater than the upper limit of temperature setting start cooling relay control cooling, cooling to the lower limit value to stop cooling. When the actual humidity less than the lower limit of set humidity start humidifying relay on indoor humidifying, humidification until the upper limit of set stops humidifying.Keywords: Medicine warehouse; microcontroller STC89C52; temperature and humidity control目录1 绪论 (1)1.1课题研究的背景 (1)1.2课题研究的意义 (1)1.3国内外研究现状 (2)1.4课题主要研究内容 (2)2 系统总体方案设计 (3)2.1功能要求 (3)2.2设计思路 (3)2.2.1传感器选择方案 (3)2.2.2显示器选择方案 (4)2.2.3单片机主芯片选择方案 (4)2.3总体设计框图 (5)3 系统硬件设计 (6)3.1概述 (6)3.2主控模块设计 (6)3.2.1 STC89C52芯片的简介 (6)3.2.2 STC89C52单片机最小系统 (8)3.2.3主控模块电路原理图 (9)3.3DHT11传感器模块设计 (9)3.3.1 DHT11传感器简介 (9)3.3.2 DHT11传感器模块电路设计 (13)3.41602液晶显示模块设计 (14)3.4.11602液晶显示屏简介 (14)3.5降温加湿模块的设计 (17)3.6电源部分的设计 (17)。
测控仪器设计范文测控仪器设计是指对被测对象或被测参数进行测量和控制的技术，是现代工业生产、科学研究和生活中不可或缺的一部分。
测控仪器设计的主要目标是通过采集信号、处理信号和控制信号，实现对被测对象的准确测量和有效控制。
测控仪器设计的主要内容包括传感器选择与安装、信号采集与处理、系统控制与反馈、数据处理与分析等方面。
首先，在设计测控仪器时需要选择合适的传感器来进行信号的采集。
传感器的选择要根据被测对象的物理特性及测量范围来确定，如温度传感器、压力传感器、位移传感器等。
传感器的安装位置也要经过合理的分析和判断，以保证信号的准确性和稳定性。
接下来，对采集到的信号进行处理是测控仪器设计的重要环节。
信号采集模块可以将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号，方便后续的处理与控制。
信号处理模块可以对采集到的信号进行滤波、放大、电平转换等操作，使信号更加稳定和可靠。
此外，还可以对信号进行时域分析、频谱分析等处理方法，以获得更多的测量信息。
系统控制是测控仪器设计中的核心环节，通过设计控制算法和控制系统，实现对被测对象的自动控制。
控制算法可以根据被测参数的变化情况，采取开环控制或闭环控制策略。
开环控制是根据被测参数的预期值直接对输出信号进行控制，闭环控制则是通过对输出信号进行反馈，实时调整控制策略。
控制系统的设计需要考虑控制精度、响应速度、稳定性等因素，以满足实际应用的要求。
最后，数据处理与分析是测控仪器设计中的关键环节。
通过采集到的数据进行统计分析、曲线拟合、数据采样与存储等操作，可以得到更加详细和全面的测量结果。
数据处理与分析也是测控仪器设计的一个创新点，通过优化算法和数据处理方法，可以提高测量与控制系统的性能和效果。
总的来说，测控仪器设计涉及到多个方面的知识和技术，需要综合考虑被测对象的特性、测量参数的要求、信号处理与控制方法等因素。
科学、合理、可靠的测控仪器设计可以提高工业生产效率、减少资源浪费、保证产品质量，为科学研究和生活提供有力支持。
毕业设计说明书(论文)题目：应变式放入式电子测压器的设计作者: 学号：学院(系):专业:指导教师：评阅人：20** 年6月中北大学毕业设计（论文）任务书学院（系）：专业：学生姓名：学号：设计(论文)题目：应变式放入式电子测压器设计起迄日期: 20**年3月1日~ 20**年6月15日设计(论文)地点:指导教师:专业负责人:发任务书日期: 20** 年3月1 日毕业设计（论文）任务书1．毕业设计（论文）课题的任务和要求：1、学习相关原理知识；2、实验方案确定及实验3、查询10篇以上文献，其中至少1-2篇外文资料；2．毕业设计（论文）课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：1、学习相关原理知识；2、实验方案确定及实验3、完成论文撰写；4、外文资料翻译。
毕业设计（论文）任务书3．对毕业设计（论文）课题成果的要求〔包括毕业设计(论文)、图纸、实物样品等)：1、毕业论文一份；2、英文文献一份，相应的中文译文一份。
4．毕业设计（论文）课题工作进度计划：起迄日期工作内容2005年1月15日~3月31日 4月 1日~ 5月31日6月 1日~ 6月20日6月 21日~ 6月25日系统学习，查阅资料，作开题报告实验方案确定及实验撰写毕业论文论文答辩所在专业审查意见：负责人：年月日学院（系）意见：院（系）领导：年月日中北大学本科毕业设计(论文)评语院(系): 学生姓名学号：题目：应变式放入式电子测压器的设计指导教师评语：该同学在毕业设计期间，认真系统的学习了与设计题目相关的基本知识，态度认真，踏实肯干，能够独立查阅所学要的文献，基本能够独立开展科学研究，对应变式放入式电子测压器进行了理论设计和分析，在一定程度上反映了该生具有比较扎实的专业理论基础，基本完成毕业设计任务书所要求的内容。
具有一定的创新性。
论文撰写格式规范，符合我校教务处下发的论文撰写格式要求。
论文条理清楚，结构合理，圆满完成了毕业设计。
课程论文首页论测控技术与仪器在当今时代的影响与作用中文摘要：21世纪，测控技术与仪器这个专业开展迅速，俨然成为国内各大高校的热门专业，其中的关系与国家的经济技术开展密不可分。
让我们来看看该专业对于当今时代的影响与作用。
关键词：测控仪器就业未来开展在了解测控技术与仪器专业之前，先把这个词拆开，弄清楚这几个概念。
所谓测控，其中的“测〞就是测量，指采取各种方法获得反映客观事物的对象的运动属性的各种数据，并对数据进展记录和必要的处理。
“控〞指控制，是采取各种方式支配或约束某一客观事物或对象的运动过程以到达一定的目的。
测量控制，简称测控，是人类认识世界和改造世界的两项工作任务。
技术那么是指人类根据生产实践经历和自然科学原理改变或控制其环境的手段和活动。
仪器指为某一特定用途所准备的一套器具或装置，是对物资世界的信息进展测量与控制的根底手段和设备。
所以，测控技术与仪器是将自动化系统上的信号加以采集、整理、处理、而后进展显示或者发出控制信号的过程。
英文名称：Measuring and Control Technology and Instrumentations。
该专业是电子、光学、精细机械、计算机、电力及自动控制技术等多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。
专为社会培养信息技术人才。
在21世纪中，测控技术与仪器的开展速度是空前的，这得益于我国经济实力不断增强，特别是信息产业、先进制造业、效劳业的飞速开展，社会对复合型人才培养的需求旺盛；得益于仪器仪表行业关心支持专业教育改革，营造了良好的社会环境，仪器科学与技术学科正在得到社会认可；得益于各高校依托各自优势致力于本专业的教学改革，积累的丰富经历，取得了不菲的成绩；得益于全体教师改变教育观念，顺应信息技术蓬勃开展的潮流，主动面向社会需求，为学科和专业教育开展做出了积极奉献。
正因为它的迅猛开展以及在高新技术中的所占有的地位，所以它可分为两个方向：方向一，以集电子技术、先进控制理论、计算机控制技术、自动检测技术、光电技术以及网络技术于一体为特色，以生产过程的机电装备运行状态及其信息为研究对象。
红外热辐射温度测量系统的设计与研究柳裔树罗小燕（江西理工大学机电工程学院，测控技术与仪器102班，江西赣州 341000）摘要:针对高速公路路面温度测量的问题，应用了红外热辐射非接触式温度测量技术。
首先分析了传统的温度测量方法和目前高速公路对路面温度测量的措施，了解了对高速路路面温度测量对交通安全的重要性，然后对前人在此方面的研究进行了总结，在此基础上提出了红外热辐射温度测量系统的设计和方案。
该系统以89C51单片机为控制中心，TN9红外探测器，经过数据处理后将测得结果显示在LCD显示屏上。
关键字：红外热测温；红外；51单片机；LCD显示。
The design and research of infrared radiation temperaturemeasurement systemLIU yi shu , LUO xiaoyan（Faculty of Mechanical and Electronic Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, 102 class of measure and control technology and instrument，Ganzhou 341000）ABSTRACT：Aiming at the problem of highway road surface temperature measurement, the application of infrared thermal radiation contactless temperature measurement technology. First analysis of the traditional temperature measurement method and current highway measures of road surface temperature measurement, learned to highway road surface temperature measurement of the importance of traffic safety, and then summarized the studies of predecessors in this aspect, based on this, advances the infrared radiation temperature measurement system design and solutions. The system with 89 c51 microcontroller as the control center, TN9 infrared detector, after data processing results show that measured on the LCD screen. The main design results are:Keywords: infrared temperature measurement；Infrared；51 MCU；LCE display.0 引言传统的温度检测是由温度计来检测，而温度计是靠水银随温度变化而热胀冷缩的物理性质研制而成。
所以用温度计来检测温度的前提必须是接触式，而且要在相对比较长的时间才能使水银的性质在该温度下达到稳定状态。
目前，人们使用最广泛的水银体温计是根据水银随温度升降的热胀冷缩的性质，通过读取刻度值来获取温度值，它有诸多的缺陷：传统温度计在使用时要和被测量体接触，而且往往要等待较长的时间，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的，极易破碎，而且其中的水银蒸汽对人体有极强的毒害作用，因此普通的温度计有非常严重的安全隐患。
正因如此，需要设计出一种更为方便快捷、准确度较高的方法。
红外测温提供了快速，准确及时的检测方法和结果。
而且可以以数字的方式显示出测量结果，使测量过程变得直观，耗时短，往往在几秒钟之内就能测得结果，而且寿命长，是较为理想的测温仪器。
本研究基于89C51单片机为控制中心，采用红外温度传感器TN9对公路地面温度进行采集，提高了准确性和安全性。
系统采用的红外温度传感器体积小、性能好，再加上稳定的运放和精度较高的A/D处理，可实现对目标温度的准确测量及将温度参数显示在LCD显示屏上。
1 红外测温系统工作原理依据测温原理的不同，红外测温仪的设计有三种方法，通过测量辐射物体的全波长的热辐射来确定物体的辐射温度的称为全辐射测温法；通过测量物体在一定波长下的单色辐射亮度来确定它的亮度温度的称为亮度测温法；如果是通过被测物体在两个波长下的单色辐射亮度之比随温度变化来定温的称为比色测温法。
亮度测温法无需环境温度补偿，发射率误差较小，测温精度高，但工作于短波区，只适于高温测量。
比色测温法的光学系统可局部遮挡，受烟雾灰尘影响小，测温误差小，但必须选择适当波段，使波段的发射率相差不大。
本文选用全辐射测温法来计算被测量物体的温度，全辐射测温法是根据所有波长范围内的总辐射而定温，得到的是物体的辐射温度。
选用这种方法是因为中低温物体的波长较大，辐射信号很弱，而且结构简单，成本较低AT89C51单片机是本系统的控制中心，它负责控制启动温度测量、接收测量数据、计算温度值、并根据取得的键值控制显示过程；红外测温模块负责温度数据的采集、测量，并将采集到的数据通过数据端口传送给AT89C51单片机； RS232转换电路模块可以使单片机方便地同PC机进行串口通信，并可以同时接收或传送外部送来的资料；LCD显示模块把测量的温度值直观地显示给观测者。
2 硬件电路设计1）单片机控制中心该红外测温仪是以AT89C51单片机为核心器件，此单片机模块的工作原理是：加载相应程序的AT89C51单片机把红外测温模块传来的数据加以处理，送LCD显示屏显示。
2）红外测温传感器本红外测温仪选用了凌阳公司生产的型号为TN9的红外探测器作为测温模块，它是一种集成的红外探测器，内部有温度补偿电路和线性处理电路，因此简化了本系统的设计。
它的测量距离大约为30米，测量回应时间大约为0.5秒。
而且它具备SPI接口，可以很方便地与单片机（MCU）传输数据。
3）RS232转换模块通过RS232转换电路单片机可以方便的同PC机进行串口通信，可以同时接收或传送外部送来的资料。
但是进行串行通讯时要满足一定的条件，因为RS232是用正负电压来表示逻辑状态的,而TTL是用高低电平来表示逻辑状态的,因此,为了能够同PC机接口或终端的TTL器件连接,必须在RS232与TTL 电平之间进行电平转换。
4）LCD显示模块本系统采用的是1602的LCD接口。
1602是一种点阵字符型液晶显示模块，可以显示两行共32个字符。
根据LCD型号的不同，所需要的背光电阻大小会不同，可自行调节。
系统总体电路设计如图1所示：图1：系统总体电路3 软件设计红外热测温系统软件结构较为简单，包含AD转换初始化、LCD显示初始化、数据转换初始化、时钟初始化、UART初始化等几部分。
LCD显示部分负责将被测温度和环境温度在LCD对应位置显示出来。
数据处理采用取8次转换结果求平均的方式，减小因数据扰动和AD转换的随机性误差对测量结果造成的误差；被测物体温度根据环境温度，同样采取结合计算与查表的方式来获取。
系统软件流程如图2所示：图2：软件设计流程图1)时钟初始化LCD 的作用是将被测物体的实时温度信息显示出来，此次采用的LCD1602液晶显示在使用前首先得对它的显示方式、操作方法等初始化。
本设计中需要对LCD 的显示方式，光标显示，字符显示进行初始化。
3）UART 初始化通用串行同步/异步(UART)是一个串行通信接口，它允许7或8位串行位数据流以预设的速率或外部时钟确定的速率移入、移出AT89C51单片机。
在本系统中，使用它的异步模式UART ，数据帧格式定为8位数据位、1位停止位、无奇偶校验。
具体程序如下：void init_uart(void){UCA0CTL1 = UCSWRST; //初始化UCA0UCA0CTL1 |= UCSSEL_1; //串口通信时钟为ACLKUCA0BR0 = 0x03; //波特率为9600UCA0BR1 = 0x00;UCA0MCTL = 0x06;P3SEL = 0x30; //将P3.4、5设置为串口通信模式UCA0CTL1 &= ~UCSWRST; //初始化UCA0状态机IE2 |= UCA0RXIE; //使能UCA0接收中断}4)串口设置系统初始化 开始 温度显示 时钟初始化LCD 初始化 数据处理 延时信号采集 AD 初始化 UART 初始化串口设置主要是对串口参数进行设置，要完成上位机与硬件电路的通信，必须保证两者间的数据帧格式、比特率特性完全相同。
串口设置程序如下：void CTePomDlg::SetCom(){CString strtemp;int i;UpdateData (TRUE); //读取编辑框内容i=m_CtrlCbo1.GetCurSel()+1;if (m_TePom.GetPortOpen())m_TePom.SetPortOpen(FALSE);m_TePom.SetCommPort(i); //选择comif ( !m_TePom.GetPortOpen())m_TePom.SetPortOpen(TRUE); //打开串口elseAfxMessageBox("cannot open serial port");strtemp=m_Cbo2;if (m_Cbo3=="NONE无"){ strtemp+=",n,"+m_Cbo4+","+m_Cbo5; }else if (m_Cbo3=="ODD 奇"){ strtemp+=",o,"+m_Cbo4+","+m_Cbo5; }else{ strtemp+=",e,"+m_Cbo4+","+m_Cbo5; }m_TePom.SetSettings(strtemp); //波特率9600，无校验，8个数据位，1个停止位m_TePom.SetInputMode(1);m_TePom.SetRThreshold(1); //参数1表示每当串口接收缓冲区中有多于或等于1个字符的时候将引发一个接收数据的OnComm事件m_TePom.SetInputLen(0); //设置当前接收区数据长度大小为0m_TePom.GetInput();//先预读缓冲区以清除残留数据}4系统仿真用keil软件编及调试好程序之后，用protues软件进行系统的仿真，仿真结果如图3所示：图3：系统仿真5 结论针对高速公路表面温度的测量，本设计提出了红外热辐射温度测量的方案，通过了软件仿真得出以下结论：（1）完成了系统硬件电路的设计，完成软件的设计；（2）红外热温度传感器对被测物体温度的变化比较敏感，因此本系统对目标温度的检测灵敏度比较高；（3）通过protues软件对系统仿真，实现了非接触式红外热温度测量，在LCD显示屏上显示出日期及目标当前温度值，取得了预期的效果；6 参考书目[1] 任扬、刘建新.一种红外测温方法的研究[D],天津理工大学，2012.06[2] 刘海涛、徐亚东.非接触式红外测温仪设计[J].科学论坛,2011(31):81-84[3] 李云红.基于红外热像仪的温度测量技术及其应用研究[D].哈尔滨工业大学出版社，2010.3[4] 聂典、丁伟.51单片机仿真实战教程[M].电子工业出版社, 2010[5] 吴云峰．电气设备控制屏红外测温检测仪的软硬件设计和实现[D]．吉林大学出版社，2008.12[6] 李志强、彭友云.基于单片机的红外通信接口的设计[J].广西轻工业，2007.3，第3期：77-79。
