红外测温系统设计-毕业设计说明
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基于STM32红外非接触体温仪毕业设计一、概述随着全球疫情的爆发,人们对于体温监测的需求日益增加。
在这样的大背景下,红外非接触体温仪成为了一种非常重要的工具。
而在这个毕业设计中,我们将结合STM32芯片,设计一款红外非接触体温仪,并将其加以实践。
二、设计思路1. 红外测温原理在设计红外非接触体温仪前,我们首先需要理解红外测温的原理。
红外测温利用红外线能量与物体表面产生的热量之间的关系,通过检测物体的表面温度来确定物体的温度。
我们将通过研究这些原理,来确定我们的测温方案。
2. STM32芯片的选择在选择芯片时,我们需要考虑到性能、功耗、成本等方面的因素。
经过调研和比较,我们最终选择了STM32作为我们的芯片。
因为它具有性能强劲、低功耗等特点,非常适合用于这样的应用场景。
3. 软件设计在软件设计方面,我们将使用C语言来编写嵌入式程序。
我们需要设计一个用户界面,用于显示测量得到的温度数据,并且需要设计相应的算法,用于对红外信号进行处理,最终得到准确的温度值。
4. 硬件设计在硬件设计方面,我们将搭建红外传感器、显示屏、按钮等硬件模块,并且需要设计相应的电路进行连接。
我们也需要考虑到电源管理、EMI等问题,以确保产品的安全可靠。
三、实施步骤1. 系统框图设计先前设计的理念已经明确,我们需要通过系统框图来具体的描述各个模块之间的关系以及通信方式。
2. 红外传感器选型及连接我们需要选择适合的红外传感器,并且设计相应的电路来进行连接。
在连接的过程中,我们需要注意信号的稳定性、传输速率等问题,以保证数据的准确性。
3. 软件开发从STM32的数据手册以及相应的参考设计中,我们可以获得一些基础的代码框架来开始我们的开发工作。
我们需要编写测温算法、UI设计、以及异常处理等功能。
4. 硬件搭建在硬件搭建阶段,我们需要进行电路的焊接、模块的搭建等工作。
在这个过程中,我们需要注意安全问题,并且需要进行相应的测试。
四、成果展示在毕业设计结束后,我们获得了一款基于STM32的红外非接触体温仪。
红外测温仪毕业设计总结本篇文章将对一个红外测温仪的毕业设计进行总结。
该毕业设计主要是基于光学测量原理实现的红外测温仪,具体实现过程包括光电检测、信号处理以及显示等方面的控制及实现。
涉及到的主要技术包括硬件设计、光学成像、信号处理、显示控制等多个方面。
具体来说,硬件设计方面包括基于STM32F103ZET6单片机的控制电路设计,液晶显示屏、红外测温传感器等各种外设的选取与连接设计;光学成像方面则是通过对红外光的成像来实现对温度的计算,包括对透镜、滤镜等光学元件的选用、成像光路的设计等;信号处理方面主要是对采集到的红外测温信号进行差分放大、滤波处理等操作;显示控制方面则是将处理好的信号展示在液晶屏上。
整个毕业设计过程中,各个环节的技术难点及解决方法如下:1. 接口数据格式设计问题由于涉及到多个设备之间的通信,在数据传输过程中需要设计合适的接口数据格式,以保证数据传输的正确性及稳定性。
在数据格式的设计上,需要考虑实际应用场景,以及数据在传输过程中可能出现的误差情况。
解决方法:在设计过程中,对接口数据格式进行了充分的考虑,并在测试环节中对数据格式的正确性及误差情况进行了测试分析。
2. 透镜及滤镜的设计问题透镜及滤镜的选用和设计直接关系到红外测温仪的成像质量,因此需要选用合适的透镜并进行精确的调整以满足工作的要求。
解决方法:在透镜及滤镜的选用和设计过程中,结合实际应用场景对透镜的质量进行了综合评估,并针对透镜的误差进行了精确定位和调整。
3. 红外测温传感器采集信号的处理问题红外测温传感器采集到的信号需要进行差分放大、滤波处理等操作才能得到准确的温度值,因此对信号的处理方式和操作顺序需要进行精确分析和设计。
解决方法:在信号处理方面,根据红外测温传感器的特点和测温要求,设计了相应的信号处理算法及流程和相关的硬件电路,确保了采集的信号经过处理后能够得到准确可靠的测温结果。
整个毕业设计过程中,通过对各个技术环节的分析和解决,最终实现了对红外测温的准确测量及数据处理。
第一章绪论1.1课题研究的背景随着人类知识的积累和工业生产技术的发展,人类对自然的控制与加工能力越来越强。
在人类社会的各个领域,从工业、农业、商业、国防、通信、交通运输、科学技术直到文化娱乐、教育、医疗乃至家庭生活的每一个角落,自动化设备、智能仪器仪表正延展着人们的感官,精确地执行人的命令,实现着人们过去可望而不可及的愿望。
由于微处理器生产成本的下降,目前各种自动化设备和智能仪器仪表的核心部件通常是由专用的微处理器构成。
这些专用的微处理器在我国一般称为单片机,国外称为微控制器。
单片机广泛用于自动化控制设备、消费电子产品、智能仪器仪表等领域,尤其是在新型智能化小产品开发方面,几乎是单片机一统天下。
单片机是一类特殊的微处理器,它内部的硬件结构与一般为微处理器相同的是都有控制器、运算器和各种专用寄存器。
控制器将时钟振荡器产生的方波脉冲按固定的时间顺序分配给芯片内的各个部件,即产生节拍。
在节拍的作用下控制器按程序计数器中的地址从程序存储器中取回指令进行译码,运算器和各种专用寄存器则根据译码在控制器的控制下有条不紊地进行数据的传递和运算处理。
单片机的应用,打破了人们的传统设计思想。
原来需要使用模拟电路、脉冲数字电路等部件来实现的功能,在应用了单片机以后,无需使用诸多的硬件,可以通过软件来解决问题。
目前单片机已经成为科技、自控等领域的先进控制手段,在人类日常生活中的应用也非常广泛。
(1)工业过程控制中的应用。
单片机的I/O口线多,操作指令丰富,逻辑操作功能强大,特别适用于工业过程控制。
单片机可作主机控制,也可作分布或控制系统的前端机。
单片机具有丰富的逻辑判断和位操作指令,因此广泛应用于开关量控制、顺序控制以及逻辑控制。
(2)家用、民用电器中的应用单片机价格低廉、体积小巧、使用方便,广泛应用在人类生活中的诸多场合,如洗衣机、电冰箱、空调器等。
(3)智能化仪器、仪表中的应用单片机可应用于各类仪器、仪表和设备中,大大地提高了测试的自动化程度与精度,如智能化的示波器、计价器、电表、水表等。
人体红外测温系统设计一、本文概述随着科技的发展和人们生活水平的提高,对健康和安全的关注日益增强。
在这个背景下,人体红外测温系统作为一种非接触式的温度测量方式,以其快速、准确、安全的特点,逐渐在医疗、公共安全、交通等领域得到广泛应用。
本文旨在深入研究和探讨人体红外测温系统的设计原理、技术实现和应用前景,以期为相关领域的实践和发展提供理论支持和技术指导。
本文将首先介绍人体红外测温系统的基本原理,包括红外辐射的基本理论、人体红外辐射的特性以及红外测温的基本原理。
在此基础上,详细阐述人体红外测温系统的设计过程,包括硬件设计、软件设计以及算法优化等方面。
还将对系统的性能进行评估,包括测温精度、稳定性、响应时间等指标的分析和测试。
本文将对人体红外测温系统的应用前景进行展望,探讨其在不同领域的应用可能性和发展潜力。
通过本文的研究和探讨,旨在提高人体红外测温系统的技术水平和应用效果,为人们的健康和安全提供更加可靠的保障。
也希望能够激发更多研究者和从业者对人体红外测温系统的兴趣和关注,推动相关技术的不断创新和发展。
二、红外测温技术原理红外测温技术是一种非接触式的温度测量技术,其基本原理基于物体发射的红外辐射与物体温度之间的关系。
所有高于绝对零度的物体都会发射红外辐射,这种辐射的强度与物体的温度有直接关系。
红外测温仪通过接收并测量目标物体发射的红外辐射,然后根据特定的算法将辐射强度转换为温度值,从而实现对物体温度的测量。
红外测温技术的核心在于红外辐射与温度之间的转换关系。
根据普朗克辐射定律,黑体在任意温度下,其单位面积在单位时间内向各个方向辐射出的总能量与黑体的绝对温度的四次方成正比。
红外测温仪通常采用黑体辐射定律作为理论基础,通过测量目标物体发射的红外辐射强度,再结合目标物体的发射率(即物体发射的红外辐射与相同温度下黑体发射的红外辐射之比),经过计算得到物体的真实温度。
红外测温技术具有测量速度快、非接触、测温范围广、受环境影响小等优点,因此在医疗、工业、安全监控等领域得到了广泛应用。
摘要:在当今的生活中,传统的水银温度计有着很多大大小小的缺点,虽然它价格低、性能稳定,但是它精度低、测量时间长、不安全等缺点,给我们带来了众多麻烦和不便。
红外线测温仪集快速、准确、安全、方便可靠等众多优点于一身,很快便被越来越多的人们所认知和接受。
本文根据红外线测温的原理,以STC89C52单片机作为核心控制部件,控制系统运行,结合TN901红外测温模块,搭配液晶显示器实现测温。
本文大致介绍了这套系统的构成和实现方式,给出硬件、软件方面的设计流程。
此系统主要由光电探测部分、系统运行部分和显示输出部分等组成:由TN901进行红外辐射采集,传入单片机,经由单片机处理转换为电信号,并在液晶模块中显示出来。
关键词:红外线测温STC89C52 TN901AbstractIn today's life, the traditional mercury thermometer has many large and small faults, although its price is low, performance is stable, but its low precision, measurement time, uneasy congruent faults, brings us many troubles and inconvenience. Infrared thermometer set rapid, accurate, safe, convenient and reliable, and many other advantages in one, soon cognitive and accepted by more and more people.This paper according to the principle of infrared temperature measurement, STC89C52 single-chip computer as core control unit, control system, combined with TN901 infrared temperature measurement module, match LCD to realize temperature measuring. This paper Outlines the composition and implementation of the system, gives the hardware and software aspects of the design process. This system is mainly composed of photoelectric detection system is running, and display output sections such as: infrared radiation by TN901 collection, introduced into single chip microcomputer, processed by single-chip microcomputer is converted to electrical signals, and displayed in the LCD module.Keywords Infrared temperature measurement STC89C52 TN901苏州市职业大学电子信息工程学院毕业设计目录1 绪论 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 设计应用 (1)1.3 设计内容 (2)2 系统总体设计 (3)2.1 方案论证 (3)2.1.1 红外测温模块的方案论证 (3)2.1.2电源模块选取的方案论证 (4)2.2 系统总体设计 (5)2.3 系统总体框图 (5)2.4 STC89C52单片机概述 (6)2.5 红外测温的原理及方法 (8)2.5.1 红外测温的原理 (8)2.5.2 红外测温的方法 (9)2.6 红外测温模块 (10)3 硬件电路设计 (11)3.1 硬件电路图 (11)3.2 按键部分的制作 (12)3.3 电源模块的制作 (12)3.4 单片机模块的设计 (13)3.5 LCD显示模块设计 (13)4 软件的设计 (15)4.1 软件总体流程图 (15)4.2 红外测温模块 (16)4.3 显示模块部分 (18)5 系统测试 (19)结论 (20)致谢............................................. 错误!未定义书签。
摘要红外模组是汇集其视场内目标的红外辐射能量,将红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的数字信号的传感器,它具有非接触测温方式、温度分辨率高、响应速度快、不扰动被测目标温度分布场、测量精度高、稳定性好和使用寿命长等一系列优点,比传统的接触式测温有更多的场合适应性。
本文介绍了一种基于单片机实用温度实时检测和记录系统。
它的设计思路主要是利用红外模组传感器,采集人体发射出的红外线,得到数字信号送入单片机,由MCS-51单片机通过温度补偿来实现温度值的转换并送入LCD1602显示和超温声光报警功能,同时通过无线模块进行中短距离传输到PC机和组态王Kingview进行数据的保存和后台处理等功能。
本设计实现了非接触式的温度测量,并且感应时间在3秒以内,分辨力达到0.01°C,精度在0.5°C以内,实现了无线传输到组态王的控制,并且在组态王上实现了温度的存储、查询、报表显示等多种功能。
关键词:红外测温系统;非接触式;组态王;无线传输AbstractThe Infrared module is to bring together its field of view infrared radiation energy goals will focus infrared energy on a photoelectric detector and digital signal into a corresponding sensor, which has non-contact temperature measurement method, temperature, high resolution, fast response, without disturbing the measured target temperature distrbution field, high accu- racy, good stability and long life and a series of advantages over traditional contact-type temperature adaptability more occasions.This paper introduces a practical temperature based on single chip real-time detection and recording system. Its design concept is the use of the main infrared sensor module to collect the body emits infra-red, get the digital signal into the microcontroller, the MCS-51 microcontroller to achieve temperature compensation by the conversion temperature and over-temperature into the LCD1602 display and sound and light alarm , Through short-range wireless module for transmission to the PC, and Kingview preservation and back-office data processing functions. The Design and Implementation of a non-contact temperature measurement, and induction time of 3 seconds or less, resolution to 0.01 ° C, accuracy 0.5 ° C or less, to achieve the wireless transmission to the configuration control of the king and the king on the configuration Achieved temperature storage, query, report shows and other features.Key Words:Infrared temperature measurement system;non- contact;Kingview;wireless- -transmission目录引言 (1)1 红外测温系统的设计背景 (2)1.1 单片机发展历程 (2)1.2 体温计的发展历程 (3)2 红外测温技术简介 (4)2.1 温度测量技术的概述 (4)2.2 红外测温原理 (4)2.3 红外测温的方法 (5)3 红外测温系统的总体方案选择 (6)3.1 重要模块的方案对比与选择 (6)3.1.1温度传感器的选择 (6)3.1.2无线传输模块选择 (6)3.1.3显示模块的选择 (6)3.2 芯片和组态王介绍 (6)3.2.1主从控制器STC89C51 (7)3.2.2红外模组TN_9 (8)3.2.3无线收发CC1100E (9)3.2.4电平转换芯片MAX232 (11)3.2.5液晶1602 (12)3.2.6稳压芯片LM2576 (14)3.2.7组态王Kingview (14)3.3 系统硬件总体设计方案 (16)3.4 系统软件设计方案 (17)4 红外测温系统的硬件设计 (18)4.1 主从单片机处理模块 (18)4.2 TN-9红外测温模块接口设计 (18)4.3 无线收发CC1100E模块接口设计 (19)4.4 RS232A电平转换模块 (20)4.5 液晶显示和声光报警模块 (21)4.6 键盘模块 (21)4.7 电源设计模块 (22)5 红外测温系统的软件设计 (24)5.1 主程序的设计 (24)5.1.1主控制器的主程序模块 (24)5.1.2从控制器的主程序模块 (25)5.2 TN_9红外测温程序模块 (26)5.3 无线收发CC1100E程序模块 (29)5.3.1无线发送程序 (29)5.3.2无线接收程序 (30)5.4 键盘扫描程序模块 (31)5.5 组态王与单片机通信程序模块 (33)5.6 组态王应用设计 (34)6 系统调试和性能分析 (38)6.1 所用仪器 (38)6.2 焊接与调试过程 (38)6.3 测温系统的误差分析 (38)6.4 系统性能分析 (39)6.5 如何减小误差 (39)7 结论 (40)谢辞 (41)参考文献 (42)附录 (43)引言现在社会,随着生活节奏的变快,父母在忙碌中抽出时间帮助孩子测体温是一件非常麻烦的事,而且由于儿童不稳定,好动,既耗费时间又费精力;老年人活动不便,使用传统的体温计很不方便,而且由于人老眼花,也不能看清体温计汞柱的位置;现在各种流行病比较多,传染性比较强,传统的接触式测温系统有很大的局限性,特别是在高发病的场所诸如学校或者事业单位里……本文所设计的红外体温检测系统就是针对这些问题而设计开发的,该系统是将微机技术、光学聚焦技术、传感器技术、无线传输技术和上位机软件技术等相结合,可以非接触式的测出人体温度,通过LCD1602来显示温度结果,当人体温度高于某一数值时作出声光报警,提醒被测者让其早作准备,同时通过无线传输传到上位机,在上位机上进行数据处理和保存,比如数据显示和报警、数据存储、数据查询、生成曲线报表等多项功能。
在许多疾病预防检测中,测量温度的人数众多,时间紧迫。
传统的体温计多采用物理原理,根据水银随温度升降的热胀冷缩的性质,通过读取刻度上的数值来判断温度。
这种方法由于测量时间比较长,读数不方便,容易受环境和人为因素的干扰等缺点,已经不能满足人们的测温需求。
红外测温系统为人们体检测温提供了快速有效的非接触式手段,可广泛应用于医院、机场、海关、车站等人口密集地区的体温检测。
本课题针对目前国内外医用测温仪器的现状,在查看了大批文献资料的基础上,提供了一种新的温度测量方案,其以热释电红外测温技术作为参考,是一种基于单片机的热释电红外测温系统,采用具有SPI(series peripheral interface 串行外围接口)接口的TN系列红外温度传感器来测量温度信号,并且将测量的目标温度数据送给单片机处理,之后送给液晶屏显示,同时将测量出的数据通过无线蓝牙传输到手机客户端,并且利用单片机的蜂鸣器,当温度超过某一个设定的温度值时,就会发出警报声。
本文对系统设计中的每个硬件部分的功能和设计思路做出了详细地说明,并给出了系统的软件设计。
方案以流程图的方式介绍了各个功能的具体实现,软件采用了C语言来编写。
红外测温技术与传统的测温方式相比,其具有响应时间短、可靠性比较强、测量温度范围广、不易被其他环境与人为因素干扰、读数方便、使用简单、非接触式测量、不易损坏等一系列优点。
另外对测温误差因素进行分析,探讨相应的抗干扰措施,最后对系统的进一步研究工作进行展望。
关键词:红外测温系统;单片机;热释电传感器In a lot of diseases prevention and detection , the number of measuring the temperature is numerous ,and time is pressing. Traditional thermometers are always using physical principles , which are based on the nature of mercury with temperature thermal expansion and contraction , by reading the value on the scale to determine the temperature . This method can no longer meet the needs of the people of temperature , because it spends a long time measuring temperature , and it is not convenient to read the results of measuring . Infrared temperature measurement system for people to provide a fast and effective examination of non-contact methods, can be widely used to detect temperature hospitals, airports, customs, railway stations and other densely populated areas.The topic for the current status of medical thermometer at home and abroad , and in view of the large literature on the basis of providing a new temperature measurement program, which in pyroelectric infrared temperature measurement technology as a reference and is based on SCM pyroelectric infrared temperature measurement system that uses TN series infrared temperature sensors with SPI (series peripheral interface serial Peripheral Interface ) interface to measure the temperature signal and the measured data to the target temperature of single treatment, given after LCD display, while the measured data transmission via wireless Bluetooth to a mobile client , and use single-chip buzzer , when the temperature exceeds a certain temperature value is set , it will sound an alarm .In this paper, function and design ideas for each hardware system have made the detailed specification, and the software design of the system is given. Solution in the form of flow chart introduces the concrete realization of each function, the software uses the C language to write . Infrared temperature measurement technology is compared with the traditional way of measuring temperature, which has a series of advantages, for example , it has a short response time , reliability is strong , wide temperature measurement range , it can not easily be disturbed by other environmental factors and human, easy to read , easy to use, non-contact measurement , not easy damage. In addition, the measurement error factors were analyzed to explore the appropriate anti-jamming measures, the further research of the system was discussed in the end.Key words: infrared temperature measurement system ; The SCM ; pyroelectric sensor目录引言 (1)1 便携式红外测温系统的设计背景 (1)体温计的发展历程 (1)本课题研究的目的与意义 (2)本论文的研究内容 (2)2 设计任务和要求 (3)设计任务 (3)设计要求 (3)3 红外测温系统的总体方案选择 (3)重要模块的方案对比和选择 (3) (3) (4)系统硬件总体设计方案 (4)系统软件设计方案 (5)芯片介绍 (5) (5) (7) (9) (10) (11)4 红外测温系统技术简介 (12)温度测量技术的概述 (12)红外测温原理 (12)红外测温方法 (13)热释电传感器工作原理 (14) (14) (16)5 便携式红外测温系统的硬件设计 (16)主从AT89S52单片机处理模块 (16)TN_9红外测温模块接口设计 (17)液晶显示模块和声光报警模块 (18)按键模块 (19)蓝牙通信模块和稳压电路模块 (19)6 便携式红外系统的软件设计 (20)主程序的设计 (20)TN_9红外测温模块 (21)按键扫描模块 (22)无线蓝牙通信模块 (23)7 系统调试与测试分析 (24)所用仪器 (24)焊接过程 (24)系统调试 (24)误差分析与抗干扰设计 (26) (26) (27)系统性能测试 (27)减小误差措施 (28)8 结论 (28)谢辞 (29)参考文献 (30)附录 (31)引言便携式红外测温系统是一种全新的测温系统,其将红外技术、传感器技术与微电子技术等相结合。
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。
毕业设计学生姓名:学号:学院:专业:题目:基于红外传感器的快速体温检测系统设计指导教师:评阅教师:年月毕业设计中文摘要毕业设计外文摘要目录1 引言 (1)1.1 课题研究的背景和意义 (1)1.2 人体测温的发展现状以及趋势 (2)1.3 研究的任务和需要达到的性能指标 (5)1.4 课题研究内容及结构安排 (6)2 系统整体方案设计 (8)2.1 系统的理论基础 (8)2.2 影响红外测温因素 (10)2.3 系统整体方案 (10)3 系统硬件设计 (12)3.1 控制模块 (12)3.2 电源电路 (14)3.3 按键电路 (15)3.4 复位电路 (16)3.5 时钟电路 (16)3.6 报警电路 (17)3.7 液晶显示 (17)3.8 红外传感器 (19)3.9 语音模块 (20)4 系统软件设计 (21)4.1 主程序设计 (21)4.2 按键程序设计 (24)4.3 语音模块程序设计 (25)4.4 储存程序设计 (26)4.5 显示模块程序设计 (27)4.6 红外传感器程序设计 (28)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录A 原理图 (37)附录B 程序 (38)1 引言1.1 课题研究的背景和意义在我们的日常生活中,温度计具有不可替代的地位,可以通过对一个人的体温进行检测的办法来判断他的身体是否健康,因此在医院、家庭等领域体温计具有广泛的应用价值。
为了能够更加精准方便测量人体的体温值,因此人们发明了温度计。
目前,国内常用的体温计主要有:玻璃水银体温计、电子数字体温计及红外智能便携体温计等三种类型体温计。
其中,玻璃水银温度计是家庭生活中最为常见的体温计,当给人体测量体温时,温度计中的汞感受到人体的温度后,它的体积就会因为受热而渐渐膨胀从而使体温计玻璃管内的水银柱高度发生变化[1]。
玻璃水银温度计的优点是测量结果较为稳定、价格低廉,缺点是体温计玻璃易碎并且容易引起交叉感染,而且汞易挥发并且有毒,若处理不当,后果较为严重。
湘潭大学毕业设计论文开题报告题目:红外测温系统的设计姓名:李良川学号:2007550922专业:电子信息工程指导老师:鲁光德一、红外测温仪概述红外测温仪由光学系统,光电探测器,信号放大器及信号处理.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。
红外测温系统对该电信号进行相应处理的并将其显示为被测目标的温度值。
具体包括对该电信号进行放大,检波,滤波,变换,A/D转换传到单片机上进行各种处理,如显示为温度值,语音播报温度值,与标准温度对比,超出标准范围后报警等等。
非接触式红处测温仪与传统的接触式测温仪相比,有以下特点:目前红外测温产品主要有两类:点式红外测温仪和面式红外测温义,面式红外测仪即热像仪。
现在点式红外测温仪性能及其辅助功能不如红外热像仪,主要缺点如下:i. 远距离、小目标难以对准,人为因素影响较大,从而影响测温精度;ii. 测温结果不利于保存分析,限于局部没有全局效果,从而有时不利于发现问题;iii. 不利于远程遥控,自动化、智能化程度较低;由于红外热像仪价格昂,国产产品价格在20~30万左右,进品产品价格更是在70~80万左右,这大大限制了它的推广应用。
而点式红外测温仪价格相比只有一两万左右。
就测温精度来说,点工红外测温仪和红外热像仪相比精度相当,并且很多应用场合精度要求也不是很高,可以采取一定措施弥补其缺点,而又不太大的增加其成本。
红外测温技术因为以上特点,可用于产品质量控制与监测,设备在线故障诊断,安全保护以及节约能源等方面,逐淅被广泛应用于电力、食品加工、冶金、石化、医疗、科研等多种行业中,并发挥了重要作用。
二、红外测温原理红外测温仪接收物体自身发射出的不可见红外辐射能量。
红外辐射是电磁频谱的一部分,电磁频谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等。
红外线位于可见光和无线电波之间的区域,其波长为0.75~1000 μm。
摘要:在当今的生活中,传统的水银温度计有着很多大大小小的缺点,虽然它价格低、性能稳定,但是它精度低、测量时间长、不安全等缺点,给我们带来了众多麻烦和不便。
红外线测温仪集快速、准确、安全、方便可靠等众多优点于一身,很快便被越来越多的人们所认知和接受。
本文根据红外线测温的原理,以STC89C52单片机作为核心控制部件,控制系统运行,结合TN901红外测温模块,搭配液晶显示器实现测温。
本文大致介绍了这套系统的构成和实现方式,给出硬件、软件方面的设计流程。
此系统主要由光电探测部分、系统运行部分和显示输出部分等组成:由TN901进行红外辐射采集,传入单片机,经由单片机处理转换为电信号,并在液晶模块中显示出来。
关键词:红外线测温 STC89C52 TN901AbstractIn today's life, the traditional mercury thermometer has many large and small faults, although its price is low, performance is stable, but its low precision, measurement time, uneasy congruent faults, brings us many troubles and inconvenience. Infrared thermometer set rapid, accurate, safe, convenient and reliable, and many other advantages in one, soon cognitive and accepted by more and more people.This paper according to the principle of infrared temperature measurement, STC89C52 single-chip computer as core control unit, control system, combined with TN901 infrared temperature measurement module, match LCD to realize temperature measuring. This paper Outlines the composition and implementation of the system, gives the hardware and software aspects of the design process. This system is mainly composed of photoelectric detection system is running, and display output sections such as: infrared radiation by TN901 collection, introduced into single chip microcomputer, processed by single-chip microcomputer is converted to electrical signals, and displayed in the LCD module.Keywords Infrared temperature measurement STC89C52 TN901目录1 绪论 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 设计应用 (1)1.3 设计容 (2)2 系统总体设计 (3)2.1 方案论证 (3)2.1.1 红外测温模块的方案论证 (3)2.1.2电源模块选取的方案论证 (4)2.2 系统总体设计 (5)2.3 系统总体框图 (5)2.4 STC89C52单片机概述 (6)2.5 红外测温的原理及方法 (8)2.5.1 红外测温的原理 (8)2.5.2 红外测温的方法 (9)2.6 红外测温模块 (10)3 硬件电路设计 (11)3.1 硬件电路图 (11)3.2 按键部分的制作 (12)3.3 电源模块的制作 (12)3.4 单片机模块的设计 (13)3.5 LCD显示模块设计 (13)4 软件的设计 (15)4.1 软件总体流程图 (15)4.2 红外测温模块 (16)4.3 显示模块部分 (18)5 系统测试 (19)结论 (20)致............................................... 错误!未定义书签。
参考文献.. (21)附录A 元器件清单 (22)附录B 电路原理图 (24)附录C 源程序 (25)1 绪论1.1 设计背景在科技快速发展的今天,温度随时可见,“温度”这个定义的出现,给各行各业带来了新的认知。
在工业中,有很多不能触及的地方和无法用传统测温方式去测量的发面,这种情况和下使用传统的测温方式,不仅限制了接触式测温仪的使用,严重的话,可能导致伤亡事件的发生。
此时,我们更加应该去寻找一种方便、快捷的测温方式。
在医学中尤为常见,人的体温,是检测一个人状态的重要标志,温度成为了确定物质状态的重要参数之一,通过体温来检查一个人的机能是否正常已经成为我们现在很普遍的技术,如2003年的非典时期,由于测量人数庞大,医院的护士们需要一个一个使用传统的测温技术(水银测温),去测量每一位待测人员的体温,等待水银温度计的反应,这样一来,不仅在测量时间上有重大堵塞,并且在测量空间上给大家带来困惑和不便,把红外线测温技术运用到医学领域,不仅能大大节省时间(本设计温度仪反应时间小于2秒),而且在空间上给人们带来方便,也将工作效率提高到了一个新的高度。
1.2 设计应用红外测温也叫辐射测温,通常情况下都是使用光或者热等探测器来进行测量,因为此测量方法较为简单,所以可以进行大面积的操作,亦或是物体的某一部分,使用方便、便捷,它的制作工艺很简单,而且成本也比较低,测量的时候不需要接触到物体,并且响应时间短、使用寿命长。
另外,红外传感器的种类比较多、发展速度比较快,在将来将会普遍使用。
红外线测温的特点:1)测量围广、精确2)反应时间短、反应速度快3)方便、安全,无需接触物体4)可以测微小的物体。
根据红外线测温的以上特点,我们可以应用在如:电力:燃煤发电、水电站、核电站等。
冶金:铝厂、铜厂、钢厂等。
石化:采油、石化厂、炼油厂等。
一般工业:空调厂、冷冻机、冰箱厂、啤酒厂、制药厂、汽车厂。
温度原件和制造厂:温度开关,温度控制器制作。
等诸多应用。
1.3 设计容利用STC89C52单片机,结合上TN901温度传感器,完成测温的功能,具体设计指导如下:1)测量围:0~55摄氏度,测量精度:0.5摄氏度2)测量距离:≤0.5米3)反应时间:≤2秒4)通过TN901模块进行温度的采集、测量,并将采集到的数据通过端口传送到STC89C52单片机中,单片机进行数据的处理,转入液晶显示器中,液晶显示器直观化呈现数据。
另外,键盘模块可以进行部分操作,电源模块用于供电。
2 系统总体设计2.1 方案论证2.1.1 红外测温模块的方案论证方案一:在此方案中,系统分为模拟红外温度传感器模块、放大电路模块、AD转换电路模块、单片机模块、按键模块、报警(蜂鸣器)模块、LCD显示模块和电源模块(如图2-1所示)。
所谓的模拟传感器就是传感器的输出量是模拟量,而不是可以直接进行数据处理的数字量,所以它需要通过信号放大和AD转换等处理后才能传输给单片机进行相关的处理。
图2-1 方案一系统框图此方案,首先模拟红外温度传感器接收人体发出的红外线,然后经过转换后输出对应的电压值,传感器同时通过传感器温度。
这两个红外温度传感器的输出量通过放大电路和AD转换电路的处理后传输到单片机模块进行相关的处理,然后通过LCD显示模块显示相应的人体温度。
方案二:此方案与第一个方案的最大区别就是:在本方案中采用TN901红外温度传感器来代替模拟红外温度传感器。
由于TN901红外温度传感器部已经集成了运放电路、AD转换电路、滤波电路和数字信号处理器,所以只需通过传感器的数据接口就可以把TN901传感器测量的人的体温数据直接传送给单片机模块处理并由LCD显示模块显示。
图2-2 方案二系统框架方案对比和选择:与方案二比较,方案一比较低廉,但是对设计要求和系统电路变的更加复杂,这样就使得电源的功耗增大,并且效率会有所降低,在增加工作量的同时也带来了更多的要求。
与方案一相比,虽然方案二采用的TN901模块成本会高一些,但是整个系统相对而言就比较的简单,传感器可以和单片机直接连接,不仅简化了电路,而且不会给电源模块带来更多的消耗,所以电源的效率会提升一个新的档次。
考虑到各方面的成本,我觉得方案二更适合本次设计。
2.1.2电源模块选取的方案论证方案一:采用USB接口进行供电。
随着科技的不断发达,电脑等产品的不断升级,电子产品智能化,很多电子产品的供电已经开始慢慢的转向USB供电,USB供电不仅即插即用,而且更环保、更方便、更普遍,更能跟上时代的步伐。
方案二:采用电池供电。
电池供电已经有很长一段历史,并且一直持续到现在,很多遥控器、手电筒等等常用家电至今也一直在使用电池供电,使用电池供电方便快捷,易于更换电源。
方案的对比和选择:电池供电与USB供电比起来更加便携,如今,在市场上电池的种类繁多,比如干电池、锂电池和纽扣电池等。
而干电池则几乎在每个大大小小的商店都有出售,这就在很大程度上方便了更换电池,虽然USB供电更方便快捷、即插即用、更环保,并且能符合电子产品的走势,但是为了本设计的便携性,还是采取电池供电。
综上所述:本设计采用3节1.5V的5号干电池作为电源模块部分的设计。
2.2 系统总体设计经过以上的论证比较,我选取了以上的各方案,在这些方案中,系统由:TN901传感器模块、按键模块、报警(蜂鸣器)模块,STC89C52单片机模块、电源模块和LCD显示模块等六部分组成。
此系统主要实现以下功能:体温快速测量;、当超出量程系统报警等等。
2.3 系统总体框图本设计采用了以下6个模块组成,通过电源部分供电,按键模块进行操作,传感器模块采集数据,传送到单片机中处理,然后在LCD显示模块中显示出来,如若传感器采集到的数据超过了它的量程,则将信息发到单片机中,单片机进行处理,通过报警装置进行报警。
(图2-3)图2-3 红外测温系统总体框图2.4 STC89C52单片机概述STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8K 在系统可编程Flash存储器。