SRP基于单片机的红外测温仪.doc

编号: SRP2012095 石河子大学 大学生研究训练计划项目 项目名称： 基于单片机的红外测温仪设计 学生姓名： 钟家森 2010508076 杨骕 2010508071 王世瑞 2010508088 学 院： 信息科学与技术学院 专业年级： 电子信息工程2010级 指导教师： 田敏 完成日期： 2012年12月8日 基于单片机的红外测温仪设计 [摘要] 体温计是人们日常生活中的必备品，但是传统的水银体温计测温时间长，读数不方便，而且水银有毒。本项目是基于传统体温计的这些缺点，设计的一种新型的电子红外测温仪，它在测量精度与传统的水银温度计相媲美的情况下，大大缩短了测温时间，携带方便，对环境几乎无污染。本设计以单片机为核心，应用红外传感器TN901采集温度，并通过SPI接口和单片机通信，由STC89C52RC单片机来实现温度值的计算、转换和送入数码管显示，同时还加入了超温报警功能，实现了智能化体温测量，使设计具有实用价值。 [关键词]单片机，红外测温，TN901，SPI 目录 第一章 引言 1 1.1 项目的研究背景及意义 1 1.2 国内外发展状况 1 1.3 项目研究的主要内容 2 第二章 红外测温的工作原理 2 第三章 系统元器件特征分析 4 3.1 单片机 4 3.1.1 单片机的结构特点 4 3.1.2 单片机的引脚配置 5 3.2 红外传感器TN901 6 3.2.1 红外测温传感器引脚 7 3.2.2 红外测温模块的工作时序 7 3.2.3 红外测温模块温度值计算 8 3.2.4 红外测温传感器的视场 8 第四章 系统主要设计及思路分析 9 4.1 红外传感器与单片机通信 9 4.2 单片机送数据到数码管 10 4.3 数码管显示方式 11 4.4 复位电路 12 4.5 晶振电路 13 4.6 蜂鸣器电路 13 4.7 电源设计 14 第五章 系统测试及误差分析 14 5.1 系统测试 14 5.2 误差分析 15 5.2.1 环境因素 15 5.2.2 目标尺寸 15 第六章 总结 17 参考文献 18 致谢 19 附录A 硬件 20 1. 系统整体硬件原理图 20 2. 系统整体硬件实物图 21 附录B 软件 22 1. 说明 22 2. 流程图 23 3. 代码 23  第一章 引言 项目的研究背景及意义 随着中国工农业、国防事业、医学的发展，对温度测量越来越迫切。在某些场合，温度测量逐步上升为主要矛盾，引起了各方面的关注。例如在医学领域，为了了解病人的身体状况，需对病人身体各个部分的温度进行测量；在不停机的情况下对机械设备、电力设备、生产设备等进行温度测量；在不能造成产品污染或损坏的情况下对生产过程或仓库里的产品进行温度测量。而红外测温响应快、测量精度高、可靠性高、范围广,为非接触测量,因而不易损坏，打破了传统的测温模式。它以准确快捷的测量功能、清晰易懂的数字化显示方便人们日常生活使用。 本设计单片机模块采用的是最常见的STC89C52RC单片机，红外探测器采用的是凌阳公司的TN901。实现了便携式红外测温仪，具有反应时间短、非接触、不干扰被测场、读数方便、使用寿命长、操作方便等优点，可广泛应用于医院、机场、海关、车站等人口密集地区的体温测量。 国内外发展状况 1989年，T·Shinozaki等应用热电堆探测器制成的耳道式红外测温仪，已成功的应用于体温测量；1991年以后该产品已遍及欧美。我国在这方面的起步较晚，2003年，由于中科院物理研究所王树铎教授研制的“非接触、口腔式红外电子体温计”才获得专利授权。但不适合在公共场合对大流量人群的快速检测，且其远距离测温容易受外界环境温度影响。 近几年来中国的红外产品市场发展较快而又平稳，少数国外公司的市场占有率提高得很快，已经在中国市场上占据相当的优势，这种市场发展趋势，必将对中国的红外技术和产业的发展起到积极的推动作用，必将激励和加快具有完全中国自主知识产权的红外技术产品问世，也必将带来更广阔的红外产品应用市场。因此，红外测温仪的应用也必然越来越广泛，具有广阔的市场前景和经济效益Pb(λΤ)与绝对温度Τ 之间满足普朗克定理： （1） 其中，Pb(λΤ)—黑体的辐射出射度； λ—波长； T—绝对温度； c1、c2— 式（1）说明在绝对温度Τ 下，波长λ处单位面积上黑体的辐射功率为Pb(λΤ)。根据这个关系可以得到下图的关系曲线： 黑体辐射的光谱分析 从图中可以看出： (1) 随着温度的升高，物体的辐射能量越强。这是红外辐射理论的出发点，也是单波段红外测温仪的设计依据。 (2) 随着温度升高，辐射峰值向短波方向移动(向左)，并满足维恩位移定理T *λm = 2897.8 μm*K，λ