非接触体温测量仪

1、第一章 绪论体温计的发展随着2003年非典的袭击，在我国迅速诞生了一支专门抗击非典的医疗仪器队 伍，特别是在红外体温检测仪的研发方面取得了突出的成就。国家相关部门也在重 点强调非接触式体温计的研发。随着现代科技的发展，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；如今应用最为广泛的是非接触式红外体温 计。水银体温计虽然价格便宜但是有诸多弊端：首先，水银体温计遇热或安置不 当，体温计容易破裂。其次，人体接触水银后会中毒，中毒症状是恶心、头痛、腹 泻、脱发等，严重者会造成血液凝固。因为

2、水银有剧毒，一旦它污染了水源或食 物，可以对人的肾脏、肺等造成极大的伤害，水银也能加速人神经系统退变。最 后，采用水银体温计测温需要相当长的时间(5min10min),使用不便。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。但采用电子体温计测温也需要较长的时间，同样使用不 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。它用的红外传感器只是吸收人体辐射的红外线而不向人体发射

3、任何射线， 它采用的是被动式且非接触式的测量方式，因此红外体温计不会对人体产生辐射伤 害且价格低，体积小，实现了体温的快速准确测量，具有稳定性好，精度高，测量 安全，使用方便等特点1 o非接触式人体体温测试仪的设计技术目前已经达到成熟，本文详细的介绍在 国内外已有技术的基础上，此设计开发的全过程。此设计涉及单片机，传感器等诸 多方面的知识，主攻方向在于温度的采集和处理，达到体温能够准确显示的预期效 果。单片机的应用领域目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机 的踪迹。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备 的智能化管理及过程控制等领域，大致可

4、分如下几个范畴：智能仪器仪表上的应用工业控制中的应用家用电器中的应用计算机网络和通信领域中的应用片机在医用设备领域中的应用各种大型电器中的模块化应用止匕外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分 广泛的用途2。传感器的重要作用信息技术已成为当今全球性的战略技术，作为各种信息的感知、采集、转 换、传输和处理的功能器件一一传感器，已经成为各个应用领域，特别是自动检 测，自动控制系统中不可缺少的核心部件。传感器技术正深刻影响着国民经济和国 防建设的各个领域。传感器是信息采集系统的首要部件，是实现现代化测量和自动控制的主要环 节，是信息的源头，又是信息社会赖以存在和发展的物质与技

5、术基础。现在，传感 器技术与信息技术，计算机技术并列成为支撑整个现代信息产业的三大支柱。可以 设想，如果没有高度保真和性能可靠的传感器，没有先进的传感器技术，那么信息 的准确获取就成为一句空话。信息技术和计算机技术就成了无源之水。目前，从宇 宙探索，海洋开发，环境保护，灾情预报到包括生命科学在内的每一项现代科学技 术的研究以及人们的日常生活等，几乎无一不与传感器和传感器技术紧密联系着。 可见，应用，研究和开发传感器技术是信息时代的必然要求。因此，可以毫不夸张 的说：没有传感器及其技术将没有现代科学技术的迅速发展 3 o设计的目的与意义生理参数是人体最重要、最基本的生命指标，对危重病人进行生命指

6、标参数的监测是医务工作者及时了解病情状况的重要手段之一，它有利于对有生命危 险的伤病员进行及时有效的治疗和抢救处理，完善病人的医疗护理以及研究人体对 环境变化的反应都有着重要的意义。其中体温是人体最基本的生理参数，对于日常护理和病情检测都是非常重要 的。有许多疾病都能通过体温的变化来预测，所以体温计在医疗领域中占有十分重 要的地位。人体体温测试仪应用范围不仅仅局限于医学，在消防上消防员在扑火的 同时也要对自己的体温做到了解，如果体温过高或者心率过快就要及时撤离，以免 发生危险；军事上用于部队训练，必须实施随时监测，体温使训练能够在良好的体 征下进行，提高效果。因此，在许多领域都需要这种测试仪对

7、人体体温进行精确测 试。此设计的目的是在理论学习的基础上，通过完成一个涉及MCS-5俾片机多种资源应用，并具有综合功能的小目标板的设计与编程应用，并在进行相关课程设计 基础上进行的一次综合设计。通过查阅资料，接口设计，程序设计，安装调试，整理资料等环节，从而掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，熟悉开展科学实践 的程序和办法，为今后从事生产技术工作打下必要的基础，学会灵活运用已经学过 的知识，并能不断接受新的知识，大胆发明创造的设计理念。因此研制一套可应用于个人家庭、方便携带、结构简单、测量速度快、实时 性好的人体体温测试仪尤为重要。人们可以足不出户，在家中可随时对自己生理指 标进行测试，监测

8、自己的身体状况，做到提前预防，提高生命质量。第二章设计方案设计任务我们根据红外线测温仪的原理，通过关键器件的选择以及温度补偿的自动调 节来提高红外线测温仪的精确度，设计了一种红外线测温电路，用于对人体温度的 快速测量。我们要设计的红外体温计其测量范围是35c42c ,且精度为土 0.1C。在该设计中，以AT89S52单片机为主体，配有高精度放大器和 8位ADG测 量信用数码管进行温度显示。设计思想外测温仪是利用红外传感器对被测目标时的热辐射进行采集，通过转换电路 将红外传感器采集到的光信号转换成电信号，冉将电信号通过放大电路，A/D转换等单元电路处理后送到单片机中，最后单片机将带有数据信息的电

9、信号进行分析处 理，将电信号转变成与之相对应大小的温度值显示输出。其中要解决的问题有：体 温信号的非接触测量、微弱电压信号的放大、传感器的环境温度补偿等。其中体温 测量选用红外热释传感器ZTP135S-R OP07进行电压放大、ADC0809s行模数转 换、系统控制及数据处理等功能都用 AT89S52单片机实现，通过串行显示器接口芯 片HD7279,同时驱动共阴极LE躁码管进行显示。硬件设计思想在一个系统的硬件设计中应选择合适型号的单片机后，进行系统所需的扩展 和配置。按照系统功能要求进行扩展和配置外围设备。要设计合适的接口电路，系 统的扩展和配置应遵循以下原则：1尽可能选择典型电路，并符合单

10、片机常规用法。为硬件系统的标准化、模 块化打下良好的基础。本次设计选取的是 AT89S52单片机。2系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有 适当余地，以便二次开发。3系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。4可靠性及干扰设计是硬件设计必不可少的一部分。5单片机外围电路较多时，应考虑其驱动能力。驱动能力不足时，系统工作 不可靠，可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。6工艺设计必须考虑安装、调试、维护的方便。7本次设计首先选择设计所需 AT89S52K片，根据实际要求利用Protel软件 绘制课题的原理图和PCB图，并根据绘制的原理图和 PCB图接线及

11、焊接电路板，外 围设备电路简单，干扰较小。2.2.2软件设计思想单片机应用系统中软件的设计在很大程度上决定了系统的功能。软件的资源 细分为系统理解部分、软件机构设计部分和程序设计部分。1系统理解是指在开始设计软件前，熟悉硬件留给软件的接口地址，I/O 口方式，确定存储空间的分配，应用系统面板控制开关、按键、显示的设置等。2软件结构设计要结合单片机所完成的功能确定相应的模块程序，比如一般 子程序、中断功能子程序的确定。确定模块程序运行的先后顺序，绘制程序整体流 程图。3程序设计和其他软件程序设计一样，首先要建立数学模型，选定数学算 法，绘制具体程序流程图，做好程序接口说明。然后选取编程语言(汇编

12、语言或m) 0本次课题的软件设计采用的是模块化设计，使用汇编语言编写程序，结构清 晰简捷。2.3系统结构设计所用元器件此次设计所需的传感器、主要芯片如下所示： 传感器：红外热释传感器ZTP135S-R(2)主机：ATMEL 89S52(3) A/D 转换： ADC0809显示器：数码管显示器LED 键盘/显示芯片：HD72792.3.2总体方案设计此系统是通过红外热释传感器 ZTP135S-浮集人体体温并以电压信号的形式 输出并进行放大，然后将模拟电压信号通过模数转换器转换成与之对应的数字量，经单片机对数据的非线性处理及分析，通过显示芯片HD727,区动数码管即完成一次体温的测量，从而可进行循

13、环温度采集。整体框图如图2.1所示第三章系统硬件设计方案3.1AT89S52单片机简介AT89S52是一种低功耗、高性能 CMOS位微控制器，具有8K的系统可编程 Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规 编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8位CPU和在系统可编程Flash ,使得AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash , 256字节RAM 32位I/O 口线，看门狗定时器，2个数 据指针，三

14、个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工用行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件 可选择节电模式。空闲模式下，CPU亭止工作，允许RAM定时器/计数器、串口、 中断继续工作。掉电保护方式下，RA岫容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工 作停止，直到下一个中断或硬件复位为止4 oAT89S52单片机的主要特点是:与MCS-51单片机产品兼容;8k 可反复擦写（1000 次）Flash ROM;全静态操作：0Hz33Hz;三级加密程序存储器；32个可编程I/O 口线；3个16位定时器/计数器；8个中断源；全双工UART串行通道；低功耗空闲

15、和掉电模式，掉电后中断可唤醒;看门狗定时器及双数据指针；掉电标识和快速编程特性；引脚功能：PDiPAT89S52弓|脚图如图3.1所示:PDFH B13CJVC：I*3TJ 5 P| 1 G3冷A1例M2匚39jot Wi4就3=G-J 7;mi上匚(36 3idMQG ； PH 三匚*M C 4 ,747注3 SC. 5 2士g特口!4R3TC931 SC t 2T(Axfi)*iaCJImjF=;TXD;空i匚fl30LELli出面F士匚1：幽zr匚17调6 11,XTAL2 匚1029二用 2 4A1Dxr*Li r19221 ipj % 2,00匚20213 S2-3 Mi XTAL1

16、 (19):接外部晶体的一个引脚在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端 XTAL2（18）:接外部晶体的一个引脚。在单片机内部接至内部反相放大器的输出端。3控制引脚：图3.1 AT89S52弓唧图 RST/VPD（9）:当震荡器运行时，在此引脚外加上两个机器周期的高电平将使单片机复位（RST o掉电期间，此引脚可接上备用电源（VPD ,以保持 内部RAM勺数据，当Vcc下掉到低于规定的值，而 VPDS具规定的电压范 围内（5+0.5v）时，VPD就向内部RAM!供备用电源。ALE/PROG30）:当访问单片机外部存储器时，ALE （地址锁存允许）输出 脉冲的负跳沿用于16位地址的低8位的锁存

17、器，ALE端仍有正脉冲信号输出，此 频率为时钟震荡器频率的1/6。ALE端可以驱动8个TTL负载。对于EPROIK单片机（8751）,在EPROM!程期间，此引脚用来输入编程脉 冲（PROG。- PSEN（29）:此引脚的输出是单片机访问外部程序存储器的读选通信号。在由外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期PSENW次有效,PSENT以驱动8个LSTTL负载。 EA/VPP （31）:当EA保持高电平时，单片机访问内部程序存储器，但在PC值超过0FFFFH将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当 EA保持低电平 时，只访问外部程序存储器。对于 89C51,因其片内有4KEEPRQMB

18、亥脚接高电 平。在EEPROM程期间，VP喻程电压为+12v或+5v。4 I/O 口引脚：P0 口（39-32）:双向8位三态I/O 口，此口为地址总线（低 8位）及数 据总线分时复用口，可带8个LSTTL负载。P1 口（1-8） : 8个准双向I/O 口，可带4个LSTTL负载。P2 口（21-28） ; 8位准双向I/O 口，与地址总线（高八位）复用，可带 个LSTTL负载。P3 口（10-17） : 8位准双向I/O 口双功能复用。3.2 ZTP135S-R传感器简介红外温度传感器的原理自然界一切温度高于绝对零度（-273 . 15C）的物体，由于分子的热运动都在 不停地向周围空间辐射包

19、括红外波段在内的电磁波，其辐射能量密度与物体本身的 温度关系符合普朗克（Plank）定律。红外测温的原理是一样的，都是根据普朗克原 理。一般理解红外测量的是物体的温度，其实测的是目标物与传感器或者说是物体 与环境温度之间的差值。物体辐射能量的大小直接与该物体的温度有关，具体地说 是与该物体热力学温度的4次方成正比.用公式可表达为：E=6 (T4-T04）1式中,E是辐射出射度，单位是 Wm36是斯蒂芬-波尔兹曼常数,5 . 67x10-8W/（m2 K4）;e是物体的辐射率；T是物体的温度（K）;To是物体周围的环境温度（K）;人体主要辐射波长为9 pm 10 pm的红外线，通过对人体自身辐射

20、红外能 量的测量便能准确地测定人体表面温度。由于该波长范围内的光线不被空气所吸收 因而也可利用人体辐射的红外能量精确地测量人体表面温度。红外温度传感器利用热电偶原理，测量目标物与传感器或者物体与环境温度之 间的差值。热电偶的原理是二种不同的金属A和B构成一个闭合回路，当二个接触端温度不同时（TTo）,回路中产生热电势Eab,其中T称为热端、工作端或测量 端,To称为冷端、自由端或参比端。A和B称为热电极。热电势的大小由接触电势 （也叫伯尔贴电势）和温差电势（也叫汤姆逊电势）决定5。ZTP135S-R的工作原理和性能GE公司生产的ZTP135S- R型红外温度传感器是一种专门用于非接触式测量 体

21、温的器件，其主要参数见表 3.1所示：表1 ZTP135S-R传感器的参数参数单位值条件芯片尺寸mm21.8 X 1.8横隔膜尺寸mm21.4 X 1.4热电偶个数60启效回积mm20.7 X 0.7内阻kQ60 30%25阻抗温度系数%/C0.12响应度V/W62 30%500k,1Hz响应度温度系数%/C-0.1Typical时间常数ms25500k,1Hz,Typical工作温度C-20 100存储温度c-40120封装形式To-5图3.3 ZTP135S-R的弓I脚排歹U其引脚功能如下：T脚接+5V;2脚为电压输出端；3脚接地；被测物体的辐射能经过窗口和光阑聚焦在接收元件 （热电堆）的

22、受热片上, 受热片上有60只串联的热电偶，每只热电偶的热端在受热片的中央部位围成一圈，焊接在一起，从引线就可以得到所有电偶的热电势之和。这种结构设计具有较 小的热惯性和较高的灵敏度，传感器采用负温度系数电热调节器进行环境温度补偿 6。运算放大器OP07勺芯片简介本设计所采用的放大器是低功耗精密运算放大器OP07它的特点是超低失调、低漂移、高精度，电路正比特性好，零点失调电压小。OP07W以通过在1、8管脚之间加上一个电位器进行输入漂移调零，这对于低输出的信号的放大效果非常 好。其低输入偏置电流为1.8nA,供电范围为3V到22V,超低失调的最大值为 150mV它的性能正好解决了红外温度传感器对

23、运放的特殊要求。由于热电堆的内 阻较高（约60K ）,而输出电压又非常小（1mV左右），须使用具有高输入阻抗（ 1012 ）的CMOSJ入运算放大器。AT89S52 单片机HD7279芯片简介HD7279管理键盘和LED显示器的专用智能控制芯片，该芯片采用串行接口 方式，可同时驱动8位共阴极LED数码管或64位独立LED放光二极管，同时能对 多达8X8的键盘矩阵进行监视，具有自动消除键抖动并识别按键代码的功能。从 而可以提高CPU的工作效率，同时其用彳T接口方式又可简化 CPUS电路的设 计。HD279的主要特点与CPU同采用串行接口方式，仅占用4根端口线;内部含有译码器，可直接接收 BCD；

24、或16进制码，同时具有两种译码方 式，实现LED数码管位寻址和段寻址，消隐和闪烁性等多种控制指令，编程灵活；循环左移和循环右移指令；内部含有驱动器，无需外围元件可直接驱动LED具有级联功能，可方便的实现多于 8位显示或多于64键的键盘接口；具有自动消除抖动并识别按键键值的功能8;2 HD7279的引脚说明及功能HD7279为28引脚标准双列直插式封装（DIP）,单一的+5V供电，其引脚排列如 图3.10所示，功能如下：VDD : +5v 电源；NC悬空；, Vss：接地；CS片选信号，低电平有效；, CLK同步时钟输入端；DATA串行数据写入/读出端；KEY按键有效输出端；SG-SA : LE

25、D的g-a段驱动输出;DP小数点驱动输出端;引脚排列DIG0-DIG7: LED驱动输出端；CLKO振荡输出端；RC RC振荡器连接端；RESET复位端，彳氐电平；DIG0DIG7分别为8个LED数码管的位驱动输出端。SA-SG别为LEDR码 管的AG段的输出端。DP为小数点的驱动输出端。DIG0DIG7和S2SG同时还 分别是64键盘的列线和行线端口，完成对键盘的监视、译码和键码的识别。在 8X8阵列中每个键的键码是用16进制表示的，可用读键盘数据指令读出，具范围 是00H3FHHD727*微处理器仅需4条接口线，其中CS为片选信号（低电平有效）。 当微处理器访问HD7279寸，应将片选端置

26、为低电平。DATA%串行数据/输出端， 当向HD7279发送数据时，DATA%输入端；当HD7279A俞出键盘彳t码时，DATAJ输 出端。CLK为数据串行传送的同步时钟输入端，时钟的上升沿表示数据有效。KEY为按键信号输出端，在无键按下时为高电平；而有键按下时此引脚变为低电平并且 一直保持到键按下为止9。AT89S52 单片机DC0809转换器芯片简介ADC08091美国国家半导体公司生产的一种 8位分辨率、双通道A/D转换芯 片。由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前 已经有很高的普及率。学习并使用 ADC080列是使我们了解A/D转换器的原理，有 助于我们单

27、片机技术水平的提高。由于计算机直接执行的是机器语言，也就是只能处理数字量，因此计算机系统 中凡是遇到模拟量的地方，就要进行模拟量向数字量或数字量向模拟量的转换，由 此带来了单片机的A/D转换和D/A转换的接口问题。一般情况下，大多数的传感器 的输出都是电压或电流信号，计算机要对这类传感器的信号进行处理，就要先进行电流/电压转换（I/V）,然后再通过ADC专换器进行A/D转换10。A/D转换器是一种能把输入模拟电压变成与它成正比的数字量的器件，即能 把被控对象的各种模拟信息转变成计算机可以识别的数字信息11 0ADC0809的内部逻辑结构ADC080好一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个

28、 A/D转换器和 一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存 A/D转换完的数字量，当 0印为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据，其内部逻辑结构 如图3.12所示。图3.12ADC0809的内部逻辑结构ADC0809的引脚说明及功能ADC0809K片为28引脚双列直插封装，引脚图如图 3.13所示，功能如下:IN0-IN7:8路模拟量输入通道;A,B,C:模拟通道地址线;ALE:地址锁存信号;START:A/D转换启动信号;D0-D7:数据输出线;OE输出允许信号;CLOC时钟信号；图3.13 ADC

29、0809管脚图 EOC转换结束状态信号；- Vcc:+5V 电源,GND:地； Vref:参考电压；ADC0809寸输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是 0 5V,若信号太小, 必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快， 则需在输入前增加采样保持电路。ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当 ALE线为高电平时，地址锁存 与译码器将A, B, C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模 拟量进转换器进行转换。A, B和C为地址输入线，用于选通IN0 IN7上的一路模 拟量输入。EOE转换结束信号。当EOC高电平时，表明转换结束；否则，表明 正在进

30、行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出 转换得到的数据。0巳1,输出转换得到的数据；O巳0,输出数据线呈高阻状态。 D7 D0为数字量输出线。CLK为时钟输入彳9号线。因ADC0809勺内部没有时钟电 路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHz12。3.6电源模块设计直流稳压电源是电子系统中的关键部分，其作用是为电子系统提供稳定的电 能。稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电 滤及电压调节范围；另一类是质量指标，反应一个稳压电源的优劣，包括稳定度、 等效内阻、纹波电压及温度系数等。对稳压电源的性能，主要有以下四个方面的

31、要 求：稳定性好、输出电阻小、电压温度系数小、输出电压波纹小。此系统需要+5V电压为主机、传感器、运放等提供电能。稳定直流电源设计的一般思路是让输入电压先通过电压变压器，再通过整流 网络，然后经过滤波网络最后经过稳压网络。我们可以采用以桥式整流电路实现整 流的目的，以极性电容作为滤波网络，采用固定式三端集成稳压电路7805设计制作直流稳压电源。稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成，如图 3.16所示，其电路图如图3.17所示。图3.16直流电源系统方框图图3.17+5V电源电路图第四章系统软件设计方案整体流程框匿本设计采用单片机AT89S52e程实现。程序由汇编语言编写。本程序主要

32、分 为以下几部分：A/D采集程序，数据处理程序，LED显示程序。其中主程序流程图 如图4.1所示：内部变量及元件初始化A/D转换数州处理显示部分图4.1 主程序流程图各部分程序模块设计本节就各部分程序模块设计进行了阐述，主要包括A/D转换模块、数据处理模块、显示模块，详细介绍了各部分模块的流程并对其设计思想进行了叙述，从而 实现了人体体温的软件设计。变量和常量说明相关的主要变量和常量分配，一般安排在主程序开始时采用伪指令方式说 明，其地址分配如表4.1所示。表4.1 变量、地址分配伪指令表符号伪指令地址或常量意义DR1DATA40HLED显示单元缓冲区DR2DATA41HLED显示单元缓冲区D

33、R3DATA42HLED显示单元缓冲区CS2BITP1.4CS2代表89S52的P1.4 ,即硬件相连CLKBITP1.5CLK代表89S52的P1.5 ,即硬件相连DATBITP1.6DAT代表89S52的P1.6 ,即硬件相连A/D转换模块设计本次设计A/D采集程序实现一路数据采集，采用定时传送方式。对于一种A/D转换器来说，转换时间是一项固定不变的技术指标。ADC0809勺转换时间为128us,在6MHz勺震荡频率下，相当于 MCS-51单片机的64个机器周期。由此可以 设计一个延时子程序，A/D转换启动后调用这个子程序，延时一到，A/D转换即告结束，接着便进行数据传送13。其程序流程图

34、如图4.2所示。图4.2 A/D转换流程图数据处理模块传感器输出模寸K电压信号经 OP0微大后，转换成05V的电压，而单片机只 能处理数字信息，就需要进行模数转换，转换完成后的数字量如何处理成与之对应 的温度值就变得尤为重要，它直接影响输出温度值的准确性，是整个软件设计中最 重要的部分。其数据处理部分的总流程图如图 4.3所示。图4.3数据处理流程图根据图3.4可知，当人体体温在35c42c范围内变化时，传感器的输出电 压范围为0.71.5mV,采用两极放大的形式，将电压放大 3000倍，即放大后电压 为2.14.5V,从而可知对应的数字量范围为 107230,找出数字量与温度的关系 即可准确

35、的显示出温度值。转换后与温度的对应关系如图4.4所示。图4.4数字量与温度对应关系根据图4.2所示，可以计算出数字量与温度的对应关系，即 温度 X 1000=#字量 X 57+28900经数据处理后,其温度值为放大 1000倍的温度值,而本设计只保留一位有效 数字，故前三位为有效温度值，而且要将双字节温度转换为BCM,才是实际要显示的温度值。在计算机中，用BC则来表示十进制数。通常，BCM在计算机中又分为两 种形式：一种是1B放一位BCM,称为非压缩BCD码，适用于显示和输出。一种 是1B放2位BCM,称为压缩的BCM,适用于运算及存储。十进制数 B与一个 8位的二进制数的关系可以表示为B=(

36、b7 X 2+b6) X 2+b5) X 2+b4) X 2+b3) X 2+b2) X2+b1) X 2+b0只要依十进制运算法则，将bi(i=7,6 ,1,0)按权相加，就可以得到对 应的十进制数Bo待转换的数字量放入 R2、R3中，将转化后的BCM从高位到低 位分别存入R4 R5和R6中。其流程图如图4,5所示。图4,5 双字节转换BCDK流程图将温度转化为BC则后，还要注意小数点后第二位数字的四舍五入的问题， 这样使温度值更接近于真实温度，更准确。R6中的前四位为小数点后第二位，即要取舍的位，当其值大于5时进1,小于5时舍去。将转化后的3位温度值分别送 入LED显示单元缓冲区，以备显示

37、，其程序流程图如图 4.6所示。IM M A小融点四篱五人表程陶显示部分模块本设计采用3位LED&码管进行显示，由于此系统只显示温度，故只包括HD7279送程序，将3位温度值依次写入HD7279g以显示。其流程图如图4.7所示。发送显示位置CS低电平输出最高位写入数据品求置CLK低电平返回图4.7发送程序流程图本设计中使用HD7279!行温度显示，此程序设计所涉及到的控制指令如下:复位（清除）指令（A4H该指令将所有的显示清除，所有设置的字符消隐、闪烁等属性也被一起清 除。执行该指令后，芯片所处的状态与系统上电后所处的状态一样按方式1译码显示指令此命令又称按方式1译码下载指令。命令由两个字节组

38、成，前半部分为指令码，后半部分为数据码。指令码的后 3位为LED数码管的位地址，即显示数据是送 给哪一位LED的。数据码的后4位为显示数据，LED显示的内容与十六进制相对 应，小数点的显示由DP位控制，DP=1时，小数点显示；DP=0时，小数点不显示 14。第五章系统调试及问题分析系统调试在硬件焊接与软件编程完成后，需要对其进行调试，以保证硬件与软件连接 成系统后能够达到设计要求。系统调节是系统开发最重要的环节之一，系统成型后 能否正常工作，主要取决于系统调试是否成功。系统硬件调试绘制完成原理图之后，根据原理图焊接电路板。焊接完成后，首先目测焊点是 有虚焊或漏焊现象，再用万用表测量各个芯片间连

39、接和电源与地问的连接是否正 确，由于本次设计需要用排线将主板和副版连接起来，这就涉及到引脚连接的问 题，所以要把主板芯片引脚与副版芯片引脚直接用万用表测量，观察是否接通，然 后上电测量，要十分注意芯片是否发热。系统硬件调试方法如下：对印刷电路板质量检查、测试，是否同印刷制电路板图一致。对所用的元 器件质量检查。两者无误后进行下一步。按照印刷电路板上的器件名称、表识焊接好各个元器件。采用万用表、示波器、信号发生器等一般调试工具和测试软件对硬件电路 电气性能测试，看是否能正常工作。系统软件调试软件调试采用模块化调试方法，每一模块逐一调试，然后再将所有模块组合 一起，进行整体调试。软件的调试主要有语

40、法错误和逻辑错误两类。语法错误可直 接修改，逻辑错误则需进行单步调试，看程序是否按逻辑顺序进行，然后写入到芯 片内，查看程序运行效果，反复调试。系统软件调试方法如下：软件在各个子程序模块调试都正确后，再将相互有关系的模块逐块组合起 来加以调试，以解决在程序模块连接中可能出现的逻辑错误。对所有程序模块的整体组合调试是在与系统联机后进行的。调试中出现的问题硬件调试过程中发现，无论输入为多少，数码管显示数据均不变。经多次测 量各芯片管脚的输入值发现，A/D采集并未实现，即有输入电压但并没输出，经测 量研究发现供电电源没有采用稳压电源供电，将LM336连入其中，测试即正确。由于本系统的编译采用汇编语言

41、，故要注意文件的扩展名为.ASM,错误的使用了 .C以致无法运行；注意自定义符号不要与伪指令重复，程序调试中发现 HD7279勺串行数据输入/输出的符号与伪指令DATA!复了，将其改为DAT即正 确；还有一些逻辑错误，经仔细研究分析，修改后无误。.2.1实验结果分析经过硬件调试和软件调试无误后，将两者结合进行最终调试，经过多次修改后，成功显示温度值，其测量数据如下表 5.1所示。表5.1实验测量数据电位器给定电压值（V）显示温度值（C ）理论温度值（C ）误差（C）2.10335.235.10.12.40136.135.90.22.50236.536.30.22.60536.736.50.22

42、.70236.936.80.12.80037.237.10.12.90137.537.30.23.00037.837.60.23.09938.137.90.23.20338.438.20.23.30238.738.50.23.40339.038.80.23.50439.339.10.23.60439.639.40.23.80140.240.00.24.00040.840.50.34.20041.441.20.24.40042.041.70.34.50042.242.00.25.3实验误差分析从实验数据中可以看出，测量温度值与理论温度值并不是完全吻合，即存在 一定的误差，误差的存在有时是不可避免

43、的，而有时却是可以通过一些方法来减少 误差的存在，要使测量准确可靠，必须减少误差。此设计采取了小数点后第二位四舍五入的方法来减小一定的误差，但并没有完全消除，此系统误差主要来源于以下 几个方面：由于实验理论在计算上存在着近似性，方法上难以完善，因此理论温度值 并不是真实温度值，而只是非常接近于真实温度的值，故存在一定的误差。实验仪器灵敏度和分辨能力有局限性，而且芯片本身存在非线性化误差。驱动电源为220土 10%V基准电源不稳，造成输入输出的误差。周围环境不稳定，每次测量时限不统一都会造成测量误差。结束语本次设计的主要内容是利用单片机和传感器完成人体体温的非接触式测量。 该系统主要应用在人们的日常生活中，对人们了解自身的健康状况至关重要。整个 系统的设计简洁，准确，快速，方便。设计的核心部分选用AT89S52E片和ZTP135S-R红外温度传感器。另外，软件程序的设计包括数据采集程序，A/D转换程序，显示程序等。目前，整个程序设计已完成并调试成功，整个装置基本达到预期效果。但还 有不足之处，LED显示不是很稳定，精度也不是很高，需要进一步的调试。本设计 采用额头为测量部位，由于探头对准内额