人体红外测温仪电路系统设计与实现

热释电人体红外检测电路热释电人体红外检测电路热释电人体红外检测电路说明书电子技术实训设计任务书一．设计目的 . ......................................................................... (3)二．设计任务 . ......................................................................... (3)三．设计要求 . ......................................................................... (3)四．总体方案设计与选择及电路图 (3)五．单元电路的设计 . (4)六．确定元器件及参数 (6)七．电路焊接及调试过程中遇到的问题及解决办法 (6)八．分析与心得 (6)参考文献 ........................................................................... (8)(1)了解热释人体红外传感器的结构和基本原理；(2)了解热释人体红外传感器的应用；(3)熟悉运算放大器的线性电路的应用。

(1)设计一个由热释电人体红外传感器组成的放大检测电路，当有人在热释电检测的电路的有效范围内走动时，将引起发光二极管的交替闪烁；(2)放大电路选用LM324芯片。

(1)利用热释电人体红外传感器组成的放大检测电路，放大电路选用LM324芯片；(2)选择合适的电路器件；(3)完成电路理论设计、制作、调试，并画出电路原理图；(4)撰写设计报告；(5)上交制作产品一件。

四．总体方案设计与选择及电路图本实训所采用的电路图如图4——1所示。

图 4——1 热释人体红外线检测电路图五．单元电路的设计（一）LM324的引脚及功能特点本实验用到的主要芯片LM324引脚图如图5——1所示，通用型低功耗集成四运放LM324。

热释电人体红外传感电路设计热释电红外传感器可探测人体辐射的红外能量，实现在探测范围内对运动人体的检测。

它以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。

红外传感器电路加电压比较器，当人体进入检测区域的时候电压比较器就输出高电平，否则输出低电平。

目前基于热释电红外传感器的运动人体探测技术已经广泛的应用于入侵防范系统、照明自动控制、电梯节能控制等系统中。

在检测到没有人的情况下关闭房间内的灯:当无人进入检测区时，电梯不运转;当人要乘电梯进入检测区时，电梯开动载人上楼;当把人送上楼后若无人上电梯，则电梯停止运转。

这些都是热释电红外传感器的典型应用。

本系统中也采用了热释电人体红外传感器作为人数参数检测装置。

（1）热释电人体红外线传感器的基本结构和原理如图所示，热释电红外人体传感器由三部分组成，分别是敏感元件（双元热释电器件）、阻抗变换器（偏置电阻）和滤光窗。

图8热释电人体红外线传感器1)敏感元件敏感元件，是用热释电人体红外材料(通常是锆钛酸铝)制成的，先把热释电材料制成很小的薄片，再在薄片两面镀上电极，构成两个串联的有极性的小电容器。

将极性相反的两个敏感元做在同一晶片上，是为了抑制由于环境与自身温度变化而产生热释电信号的干扰。

而热释电人体红外传感器在实际使用时，前面要安装透镜，通过透镜的外来红外辐射只会聚在一个敏感元件上，以增强接收信号。

热释电人体红外传感器的特点是它只在由于外界的辐射而引起它本身的温度变化时，才给出一个相应的电信号，当温度的变化趋于稳定后就再没有信号输出，所以说热释电信号与它本身的温度的变化率成正比，或者说热释电红外传感器只对运动的人体敏感，应用于当今探测人体移动报警电路中。

2)场效应管和高阻值电阻Rg通常敏感元件材料阻值高达。

因此，要用场效应管进行阻抗变换，场效应管常用2SK303V3、2SK94X3等来构成源极跟随器，高阻值电阻Rg的作用是释放栅极电荷，使场效应管正常工作。

热释人体红外模块温度采集系统电路设计
人体红外感应模块电路主要由人体红外传感器、菲涅尔透镜、专用芯
片BISS0001 组成。

当有人出现在它的探测区，传感器便能探测到信号并把信
号传给单片机，单片机再根据实际情况是否该开启器件设备或让房间的电器设
备处于一种可开启状态。

另外，关于走廊及洗手问用灯情况，当晚上有人经过时，人体红外感应到人便开启走廊用灯或者洗手间用灯。

热释人体红外模块电
路如图2 所示。

图2 热释人体红外电路图
电路中运用了热释红外专用芯片BISS0001。

它是由运算放大器、电压比较器、状态控制、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用
集成电路，内部电路如图3 所示。

当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时，电路中的传感器将输出电压信号，然后使
该信号先通过一个带通滤波器，该滤波器的上限截止频率为16 Hz，下限截止频率为0.16 Hz。

图3 BISS0001 芯片内部电路图
由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱（通常仅有1 mV 左右），而且是一个变化的信号，同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈
脉冲形式（脉冲电压为0.1～10 Hz 左右），所以应对热释红外传感器输出的电压信号通过运算放大器OP1 和OP2 进行二级放大。

再经由电压比较器COP1 和COP2 构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs 去启动延迟时间定时器。

《单片机系统课程设计》说明书设计课题：人体红外感应检测系统专业班级：自动化101、102班学生姓名：学生学号：10423028、10423026指导教师：时间：2013年12月15日成绩：目录一、设计目的 (3)二、设计要求 (3)2.1、系统总体设计 (3)三、方案设计与论证 (4)3.1、整个系统的原理 (4)3.2、传感器模块 (5)四、硬件设计及电路图 (6)4.1、设计原理 (6)4.2、电路图 (6)五、软件设计 (10)六、元器件清单 (11)七、硬件制作与调试 (11)八、结论与心得 (12)九、参考文献 (13)人体红外感应检测系统一、设计目的1、利用单片机实现HC-SR501人体红外感应模块功能。

所设计人体红外感应检测系统能够检测人是否存在，当感应到人体时进行声光报警和指示。

2、通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解。

3、锻炼通过自学与自己探索的方式解决问题的能力。

4、通过此次课程设计将单片机软硬件结合起来对程序进行编辑，校验，锻炼实践能力和理论联系实际的能力。

5、锻炼团队分工合作与协调能力。

二、设计要求2.1、系统总体设计单片机以其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理,众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统，在工业测控、通信系统和家用电器控制领域中得到了广泛的应用,提高了生产效率,也提高了各种电器的性能,给人们的生活和工作带来了很大的便利。

迄今为止,单片机系统和模块主要用于工业控制、科学研究和教学实验等领域,实现各类系统在线信号采集和监控功能。

本设计是以AT89C51单片机作为控制核心，与人体红外传感器模块相结合的的监控报警系统。

是对人体红外感应模块应用的一个极好例子，具有硬件电路简单、软件功能完善、控制系统可靠等特点。

（1）所设计人体红外感应检测系统能够检测人体是否存在，当感应到人体时进行声光报警和指示。

（2）完成软件程序编写（3）完成电路设计及调试（4）完成课程设计说明书根据本设计需实现的功能，考虑到硬件电路的复杂性、性价比和软件实现的难易程度等情况。

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【1】。

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AD7705、STC89C52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A Design Of IR-style Temperature measuring systemStudent:xxx Teacher:xxxAbstract:Most of the conventional temperature measuring instrumentsis the use of physical principles, most of the mercury with the temperature according to thermal expansion and contraction movements of the nature of thedesign principles, by reading the scale value to determine the temperature,this method is not very convenient to operate, use of more limited, and thelonger time required to measure【1】. In order to solve the problem of rapid measurement and high precision, the design of a new temperature measurement program, the system is composed of infrared temperature sensors TS118-3, 16-bit dual-channel serial A / D precision amplifier AD7705, STC89C52 microcontroller、 LCD1602 LCD monitor, DS1302 clock circuit and alarm circuits,etc., in order to achieve a rapid non-contact infrared temperature measurement purposes, it can be accurate in a short period of time to measure the body temperature, when the measured temperature exceeds the setting range enabled automatically when the alarm circuit excessive alarm, and also displays thecurrent temperature of the time. The use of more convenient, more functions.This article made specific to the system design discussed non-contactinfrared temperature measurement principle, carried out the feasibility demonstration. Also designed the circuit and program flow chart and to preparea program control. The use of the MCU and the advantages of digital controlsystem makes all aspects of system performance is significantly improved.Key words: infrared temperature sensor; non-contact measurement; A/D converter; STC89C52 MCU目录摘要 (I)ABSTRACT ..................................................................................................................... I I1．绪论 (1)1.1引言 (1)1.2课题研究的背景和意义 (1)1.3课题研究的内容和重点 (2)2. 红外测温原理 (3)2.1人体红外测温仪的理论依据 (3)2.2人体红外测温仪的性能指标及作用 (4)2.3影响温度测量的主要因素及修正方法 (4)2.4人体红外线测温仪的特点 (6)3. 总体设计 (8)3.1设计方案与论证 (8)3.1.1 传感器的选择 (8)3.1.2 放大器的选择 (8)3.1.3 显示部分的选择 (8)3.2测量原理 (9)4．硬件电路的设计 (10)4.1设计思路 (10)4.2传感器 (11)4.2.1 红外传感器结构 (11)4.2.2 红外传感器的输出特性 (11)4.2.3 环境温度补偿 (12)4.3测量电路 (12)4.3.1 AD7705简介和应用 (13)4.3.2 信号处理电路 (17)4.4时钟电路 (18)4.4.1 DS1302芯片介绍 (18)4.4.2 DS1302时钟信号设置模式 (19)4.4.3 DS1302与单片机之间的接口 (20)4.5控制电路 (20)4.5.1 STC89C52主要性能介绍 (20)4.5.2 最小系统电路 (22)4.5.3 外界时钟源电路 (22)4.5.4 复位电路 (23)4.6LCD1602液晶介绍 (23)4.6.1 端口的定义 (24)4.6.2 操作时序图 (25)4.6.3指令说明 (25)4.7报警电路 (28)5. 软件设计 (29)5.1设计思路 (29)5.2测量原理 (29)5.2.1 环境温度Tamb的计算 (29)5.2.2 目标温度Tobj的计算 (30)5.2.3 滤波程序的设计 (31)5.2.4数据格式转换 (32)5.2.5 时钟子程序 (34)5.3程序流程图 (35)6. 测试方法和数据分析 (36)6.1测试方法 (36)6.2.1硬件测试 (36)6.1.2软件测试 (36)6.2数据分析 (37)7. 结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录1 (41)附录2 (54)附录3 (55)附录4 (56)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。

XX大学课程设计说明书2013/2014 学年第 2 学期学院：信息与通信工程学院专业：XXXXXXXX学生姓名：XX 学号：XXXXXXX课程设计题目：人体红外辐射检测电路设计起迄日期：201X年05月26日~201X年06月06日课程设计地点：XX大学5院楼513、606指导教师：XXX【目录】摘要 (1)关键词 (1)第一章课题要求1.1课题背景 (2)1.2设计目的 (2)1.3设计内容和要求 (2)第二章方案分析2.1课题名称 (3)2.2主要功能 (3)2.3设计思路 (3)2.4实现原理 (3)2.5主要过程 (4)第三章电路设计3.2电气规则检测报告 (5)3.3信号检测放大电路 (5)3.4信号延时电路 (5)3.5电压比较电路 (6)3.6电源供电电路 (7)第四章 PCB设计4.1 PCB布线图 (8)4.2 PCB覆铜效果图 (9)4.3线路焊盘图 (10)第五章 Multisim仿真Multisim仿真电路图：5.1信号检测放大电路 (11)5.2延时电路 (11)5.3电压比较电路 (12)第六章主要元件介绍6.1元器件清单 (15)6.2主要元件介绍 (15)6.2.1 热释电红外传感器——RE200B (15)6.2.2 555定时器——NE555 (17)6.2.3集成运放——AD620 (19)第七章结果分析结果分析 (19)第八章设计心得设计心得 (20)第九章附录参考文献 (20)【摘要】红外辐射检测技术在各领域都有广泛地应用，其中基于热释电传感器的人体热辐射检测电路，通过对人体红外辐射的检测，进一步实现了对人体的识别。

本文中所设计的红外检测电路设计了包含：信号检测放大电路、延时电路、电压比较电路、电源供电电路四部分，分析了本检测电路的工作原理，并进行了仿真论证。

所设计的电路性能可靠、成本低、进一步完善后可应用于防盗、报警、照明等诸多实用电路中。

【关键词】热释电传感器红外检测 Multisim Protel【第一章】课题要求1.1课题背景随着社会的不断进步和科学技术不断发展，基于热释电传感器的人体红外检测电路价格低廉、制作简单、成本低，安装比较方便，性能比较稳定，灵敏度高、安全可靠等特点，应用前景广阔。

人体红外测温系统设计一、引言在当今全球范围内，新冠疫情的肆虐给社会带来了巨大的挑战。

为了做好疫情防控工作，尤其是预防病毒感染传播的措施，各个场所需要使用有效的测温系统来筛查出体温异常的人员。

传统的体温测量方法需要接触或近距离测量，对工作人员和被测者增加了交叉感染的风险。

而人体红外测温系统则可以通过非接触式测温来实现快速、准确、安全地监测人体温度。

二、人体红外测温系统原理人体红外测温系统基于红外线成像技术和温度测量原理，通过感应人体表面的红外辐射，将红外能量转化为电信号，然后经过处理和分析，从而得到人体温度信息。

其主要原理如下：1. 红外辐射感应人体表面的皮肤温度主要是通过辐射的方式传递的，而红外线正是人眼无法看见的电磁辐射波段。

红外传感器可以感应到人体发出的红外辐射，将其转化为电信号。

2. 红外成像红外成像技术将感应到的红外辐射转化为可见的图像，显示出人体表面不同部分的温度分布。

红外摄像头可以将红外线转化为热图，通过不同颜色的表示来显示人体各个部位的热量。

3. 温度测量系统依据红外成像得到的图像，通过对图像进行分析和处理，测量出人体不同部位的温度。

通过将红外传感器的输出电信号与特定算法结合，可以精确地计算出人体的表面温度。

三、组成部分及工作原理人体红外测温系统一般由红外传感器、红外摄像头、数据处理器等主要部件组成。

其工作原理如下：1. 红外传感器红外传感器是系统的核心部件，负责感应人体发出的红外辐射。

常用的红外传感器有热电偶和热敏电阻。

当人体靠近红外传感器时，传感器感应到的红外辐射电信号会随之变化，并将其转化为电流或电压信号。

2. 红外摄像头红外摄像头通过光学透镜抓取红外辐射，然后将其转化为电信号。

通过调整焦距和放大倍率，可以得到更明晰的红外图像。

摄像头还可以通过控制器和电脑进行毗连和图像处理。

3. 数据处理器数据处理器负责接收来自红外传感器和红外摄像头的信号，并对其进行处理和分析。

常用的处理方法包括滤波、放大、微分和积分等。

红外数字体温计设计及制作1、设计任务本课题针对目前国内外红外测温仪的现状，在查阅了大量文献的基础上，以智能红外测技术作为参考，提出并设计了一种基于51单片机的智能红外测温仪。

红外测温为测量人体温度提供了快速、非接触测量手段，可广泛、有效地用于密集人群的体温测量。

非接触红外测温计针对特定人群，比如儿童或老人，极其方便。

且利用单片机技术开发的语音功能便可克服传统体温计的许多缺陷。

它不但可以以数字的方式显示出测量结果，使测量过程变得直观，而且可以根据需要以语音播报出当前的温度值，除此之外，语音体温计还具有较高的灵敏度，可以在几秒钟内测得结果，且寿命长，是较为理想的测温仪器。

（1）电源开关，电源指示灯，工作指示灯，复位开关，设置报警上下限。

（2）红外温度检测传感器，信号要传送到控制器，同时显示体温（3）当体温超过标准时，灯光闪烁，蜂鸣器轰鸣，语音提示体温。

（4）误差要求： 0.2OC，量程20-50OC2、设计方案以STC89C52单片机为核心控制芯片，采用电路、模块结合化设计。

本设计主要分为：红外测温模块、报警电路和显示电路。

同时，本设计还增加智能温度报警等功能。

红外测温模块主要用来测量人体体温，并通过液晶显示屏显示其温度，当人体体温高于正常温度时进行指示灯报警；此功能主要目的是在流行病多发季节，提醒人们适当减少出行，避免交叉感染。

信号处理单元主要分为：高精度放大器、A/D转换电路、译码显示电路与报警电路。

高频振荡器、振荡检测器电路、音频振荡器电路和功率放大器电路等部分构成。

2.1设计框图本设计以STC89C52单片机为核心控制器，加上其他的模块一起组成非接触人体红外测温的整个系统，其中包含中控部分、输入部分和输出部分。

中控部分采用了STC89C52单片机，其主要作用是获取输入部分数据，经过内部处理，控制输出部分。

输入由三部分组成，第一部分是MLX90614红外测温模块，通过该模块可检测当前的人体温度；第二部分是独立按键，通过三个独立按键切换界面和设置人体温度的上下限值；第三部分是供电电路，给整个系统进行供电。

基于红外线人体测温仪电路的设计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，例如车站和机场等的人口密度较大的地方进行人体温度测量。

虽然现在国外这种测温的技术都比较成熟，但是国内这方面的技术还处于发展阶段。

因此，为了适应医学发展的需要，有效地进行特殊环境下的温度测量，从而有力地控制和预防诸如非典之类的特殊疾病的传播，急需设计一种测温速度快，准确率高的测温仪。

针对一般的工业用的红外测温仪的精确度不够高，我们根据这种红外线测温的原理，通过关键器件的选择、瞄准系统的设计以及温度补偿的自动调节来提高红外线测温仪的精确度，设计了一种用红外线测温电路，用于人员密集且流量大的场合进行快速的人体温度测量。

1 红外线测温的原理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辐射定律。

组外辐射原理——辐射定律：式中：E为辐射出射度，W／m3；σ为斯蒂芬—波尔兹曼常数，5.67×10-8W／（m2·K4）；ε为物体的辐射率；T为物体的温度，单位K；T0为物体周围的环境温度，单位K。

测量出所发射的E，就可得出温度。

利用这个原理制成的温度测量仪表叫红外温度仪表。

这种测量不需要与被测对象接触，因此属于非接触式测量。

红外温度仪表测温范围很宽，从-50℃直至高于3 000℃。

在不同的温度范围，对象发出的电磁波能量的波长分布不同，在常温（0～100℃）范围，能量主要集中在中红外和远红外波长。

用于不同温度范围和用于不同测量对象的仪表，其具体的设计也不同。

根据式（1）的原理，仪表所测得的红外辐射为：式中：A为光学常数，与仪表的具体设计结构有关；ε1为被测对象的辐射率；ε2为红外温度计的辐射率；T1为被测对象的温度（K）；T2为红外温度计的温度（K）；他由一个内置的温度检测元件测出。