基于TS118-3温度传感器的设计.doc

使用了TS118-3 基于单片机的红外测温系统的设计 PAGE 1 绪论 1.1 选题的目的和意义 由于2003年非典的袭击，我国迅速诞生了一支专门抗击非典的医疗仪器研发队伍，特别是在红外体温仪器的研发方面取得了突出的成就。由于现代科技的发展、新材料、新工艺的运用，各式各样的体温计陆续出现，探测方式不断改进。国内外体温计的发展大致分为三个阶段：第一阶段是常见的玻璃水银体温计；第二阶段是电子体温计；第三阶段是非接触式红外体温计。 水银体温计虽然价格便宜，但是有许多弊端。首先，水银体温计遇热或安置不当，体温计容易破裂。人体接触到水银后会中毒，中毒症状是恶心、头痛、腹泻、脱发等，严重者会造成血液凝固。其次，采用水银体温计测温需要相当长的时间(5min～10min)，这对人们来说相当不方便。 电子体温计是采用热敏电阻测量温度的，电子体温计能快速准确地测量人体温度，与传统的水银玻璃体温计相比，具有读数方便、测量精度高、能记忆并有蜂鸣提示的优点，尤其是电子体温计不含水银，对人体及周围环境无害，特别适合于家庭、医院等场合使用。但电子体温计测温也是需要接触测量的，因此也需要较长的时间，同样使用不方便。 非接触式红外体温计是根据黑体辐射原理，通过测量人体辐射的红外线而测量温度的。它的红外传感器只吸收人体辐射的红外线而不向人体发射任何射线，因此它对人体及环境是无害的。由于它的测量方式是非接触式的，因此它具有了测温方便、便于在公众场合使用的优点。此外，它还具有测温时间短、使用简单等优点。红外体温计的这些特点满足了人们的生活需求，给人们带来了极大的方便，因此选取红外测温系统作为毕业设计课题有很大的实用价值。 由于人的体温值基本上是恒定的，只在较小的范围内变化(35℃～42℃)。因此，为了提高测量结果的精度，并且排除环境温度的变化对测量结果的影响，本系统设计了温度补偿电路对环境温度进行补偿。本设计以STC12C5616AD单片机为控制核心，辅以信号采集模块、电源模块、超限报警模块、按键模块和温度显示模块等外围电路来实现温度的测量的。本系统具有使用方便、测温时间短、精度比较高、可重复性好等特点。 红外测温技术是一门很实用和前沿的技术，其内容涉及电子技术、检测技术、单片机技术等多方面内容，以此作为毕业设计，有利于理论联系实际，提高个人的综合能力，同时这也是对本科阶段学习内容的升华。通过对红外测温系统的设计不仅能加强自己对单片机控制、传感器技术等知识的了解，同时也能培养自己解决问题的能力。 1.2 红外测温技术国内外发展概况 1800年，英国天文学家威·赫谢耳在研究太阳光谱部分的热效应时，发现热效应最大的位置在红光之外，当时称之为“不可见光”。到1935年，安培称之为红外线，也可称之为红外辐射。之后，人们花了一百多年时间认识红外辐射的电磁本质，并建立了热辐射的基本规律，为红外技术的应用奠定了理论基础。近代红外技术始于二战，推动技术发展的原因主要是由于军事上的迫切需要和航天工程的蓬勃开展。半个世纪以来随着光学技术、半导体技术、电子技术的发展，红外技术也日趋完善，其中红外测温技术也形成了完整的理论并成功的应用于医学、工农业、矿业等领域[1] [2]。 我国的红外技术研究起步于60年代，70年代后期开始了红外玻璃测温计的研究，并取得了可喜成果，但至今未形成系列产品，工业应用仅在近些年才开始。国外的红外测温技术发展较早，技术比较成熟，红外测温产品种类繁多，测温精度及分辨率较高。国内红外测温技术相对来说技术落后，产品种类比较单一，测温精度及测温分辨率较低，在技术性能上国内产品与国外产品相比还有一定差距。但随着红外产品在国内应用的越来越普及，以及更多厂家和科研机构进行这方面的研究，这将推动我国红外测温产品性能的快速提高和进步。 随着红外材料及传感器类型的不断开发研究，新型测温仪器正逐步替代传统的测试手段。目前美、英等国正致力于加强前视红外系统信息处理能力(如自动人工目标分类)来解决研究领域和工业领域中的问题。世界上除了一些大军工企业公司(如美国的Honeuwell公司、休斯飞机公司)之外，许多大商业公司(如三菱电气、日本横河电机(株)、瑞典AGA公司、法国Pyro公司、Sofradier公司、HGH红外系统工程公司等)也正在积极从事红外测温、热成像技术的研究及产品开发。在国内，近年来随着我国工业迅速发展和产品更新换代的加速，对测温仪器的需求量越来越大，尽管热电偶(热电阻)一类接触性测温传感器件仍然具有很大的优势，但非接触性的红外测温仪器正日益受到各行业的关注。 1.3 红外探测器的分类 红外探测器是红外测温仪的重要组成部分，它对测量的精度和范围有着重要的意义。它可以分为热探测器和光子探测器两大类。热探测器分为热电堆探测器、热敏电阻探测器、气体探测器和热释电