设计题目基于红感器快速体温检测系统

绪 课题研究的背景和意 测温的发展现状以及趋 研究的任务和需要达到的性能指 课题研究内容及结构安 本章小 系统整体方案设 系统的理论基 影响红外测温因 系统整体方 本章小 系统硬件设 控制模 电源电 按键电 复位电 时钟电 电 液晶显 红外传感 语音模 本章小 系统软件设 主程序设 按键程序设 语音模块程序设 程序设 显示模块程序设 红外传感器程序设 本章小 结 致 参考文 附 绪课题研究的背景和，广泛的应用价值。为了能够精准方便得到的体温值，而需要借助传感器或者某种物质物理参数随温度的变化而有一定变化的特性间接测量因此产生了及红外智能便携体温计等三种类型体温计。其常中最为常见的体温计是玻璃水银体温计，原理是体温计中的受热膨胀，当给测量体温时，温度计中的感受到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低廉，缺点是体温计玻璃易碎并且容易引起交叉，而且易挥发并且，若处理不当较为严重。鉴于水银温度计对自然环境与的会造成巨大的危害，国际医疗逐渐向着无化的方向发展，2007年7月中旬，在关于水银的里，欧盟通过了出售医用水银温度计，这项的制定，保护了医护工作者免遭于处在水银的之中，同时也能够减少对自然环境的影响[1]。到2007年腊尾，也已经有十三个州通过明令使用含水银玻璃温度计,世界卫生组织（WHO）制订了在2017年全世界将减少70％含体温计和血，（voltage、电流（electricity、电阻（）等物理参数和外界的环境温度通过非接触的方式测得的体温，不会对人的身体产生的和交叉、准确性安全性高分辨率低误差和使用方便长适用场合多等显著优点、辐射测温的原理实现温度的测量的非接触式智能红外体温计较电子数字温测温的发展现状以及趋和水银温度计测量温度时需要与接触，容易产生交叉且快速性较低，、2003年的（SARS）和2009年的H1Nl型的爆发期间，高快速性、高准了减缓流感的扩散，许多国家都尝试用非接触红外温度计来检测机场、仪来诊断的炎症或者实时检测新生儿的皮肤温度。尽管如此，由于流感的速度极快、途径极多，为了避免日益增长的流感的，体温异常者，在早期将发现的者，延迟流感的，从而杜绝流感、温装置容易受到外界环境的影响，并不是特别适用在爆发时期检测体温。然测温仪经历了较长时间发展历程。20世纪早期，最早的红外测温仪只能对被测再将聚焦的能量传送到红外探测器上，并通过了解被测量对象的能量发射率情20、到20世纪九十年代，我国的红外测温仪有了显著的发展与进步，也开始使用红外辐射测温原理进行温度检测，通过反射、折射等光学方法对被测对、红外辐射测温技术的发上世纪初，利用红外辐射测温原理进温的理论已经逐渐成熟。又经其的辐射功率进量从而确定被测对象的温度情况单色测温仪原理是将被测上世纪五十年代中期，Pyatt提出了一个建议，打算将三种具有不同波长段到1980年左右，多种光谱共同测量的测温辐射技术达到了 20世纪七十年代末期，Cashdolla将Pyatt的提议成功运用于实践当中，研率和它波长具有的函数关系的测温计，测量粉尘的温度情况在波长为1.01.8、1.92M，与此同时还可以通过使用滤波片形成Svet300--3MLyzenga6温度范围为：4K--8000K。20JonesGardner61600K和人Hoch带领他们的团队也成功研制出了6种波长的测温计，和以往的60.01，0.005。同一时期，Cashdollar620世纪八十年代中期Hiernaut带领他们的精英团队成功研制的6波长的测温计，可对2K—5000K的温度范围内光谱进行温度测量，被测对象的温度精度可0.005,0.01—0.05。20世纪九十年代早期，Levendis带领他的团队成功研制出了3种颜色的辐0.65、0.80、0.95，在处理数据方面，采用第二年，Cezairliyan运用光导纤维对光束进行分离，分出的6种工作波长0.50、0.60、0.65、0.70、0.800.90。，20世纪80年代中期在我国的光学内成功研制出了3波长HDW-1型红外测温仪。在80年代末期联合大学提出了用多种光束进行温度检测。，20G.Ruffino本的结构安排，计划分为如下六个章节，第一章为绪论，主要介绍本课题的研究背景和意义体温检测的发展现，语言概括，同时也了该设计系统的不足之处以及改进方向。 本章小系统整体方案设系统的理论基吸收率是物体吸收光的总量与投射到物体上所有光总量的比值，用表示。的总量与入射光总量之比的倒数称为透射率，用表示。发射率是用来衡量光线向外的辐射能力，用表示。一般对于一个物体来说，对于投射到其上的光束，以得到以下公式（2.1）

（的单色辐出度与单色的吸收比成正比，其比值是一个只取决于波长和温度T的普适函数，数学意义上的定义公式（2.2）如下：e1(,T)e2(,T)eB(,T)

(,T

（Ba1(,T a2(,T aB(,TB其中eB(,T)aB(,T1900式，这个定律是热辐射的最基本定律普朗克定律，并在1901年。普朗克定所辐射的能量与对应的波长之间的关系，其数学表达式（2.3）可表示为：M (,T)M

eT

（MB(,T指黑体光谱的辐射出射度，TC、CC2hC2Chc 中h是普朗克常数，c为真空中光的的速度，k是玻尔兹曼常数黑体辐射度到最大值Mm时，这时候它的波长也达到最大值m，这时黑体的温度T之间的数学关系式（2.4）是：mT

（其中，bm,TK，便可以知道此时黑体的热力学温度T影响红外测温因H2O、CO2、O3。，第三和红外传感器之间的距离长短也会对红外测温的精度产生一定的影响温度的不同，向外辐射的波长也不相同，辐射波长的衰减程度也不相同通常情况下距离红外传感器越远测量误差会越大测量精度会越低，。，系统整体（STC89C52RC（MLX90614（M3（LCD16023.3V 3.12.1本章小系统硬件设控制模机，可任意选择12时钟/机器周期和6时钟/机器周期，具有低功耗、高速、512B的RAM,8K字节的内置4KB的E2PROM,4个外部中断，三个16位的定时计数器（T0、T1、全双工串行口，MAX810，1744～7Ma(2mACPU0Hz可选择节电模式。掉电模式下（＜0.1uA，冻结振荡器，可保存RAM中的内容，单片机所有工作停止，可由外部中断或硬件复位触发。P3，复位后P0口是漏极开路输出，作为I/O口用时，需要外加上拉电阻，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻。单片机STC89C52RC3.1机STC89C52RC3.2 图3.1单片机STC89C52RC的引脚 图3.2单片机STC89C52RC的封装单片机STC89C52RCGND（20）为电源地ALE（引脚30）为地址锁存控制信号PSEN（引脚31）为外部程序器读选通信号EA（引脚31）为程序器的内外部选通信号，接高电平时，选通程序器，低电平时，选通外部程序器晶振引脚：XTAL1(19)：振荡器反相放大器输出端XTAL2(18)：可编程I/OP0口（P0.0～P0.7）:P08I/O口，漏极开路输出。对端口引脚可以驱动8个TTL负载。在数据器RAM和外部程序器ROM时,P088位地址的复用总线。P1口（P1.0～P1.7):P1口为一个8位双向I/O口，自带上拉电阻。4TTL负载。对端口的每个引脚写入高电平“1”时,由于上拉电阻的作用，可把端口电平拉到高电位。P2口（P2.0～P2.7）:P2口为一个8位双向I/O口，自带上拉电阻。P24TTL负载。对端口引脚写入高电平“1”时,由于内部上拉电阻的存在，可把端口拉到高电平。在外部程序器ROM时,P28位地址总线。输出缓冲器可驱动4个TTL输入。对端口置高电平时,通过的上拉电阻可以把端口拉到高电位。P3I/O口外，还有其它一些复用功能。电源电本系统中除了红外传感器MLX906143.3V5V5V3.3V的供电电路。220V的交流电经过一个变压220:88V的交流电，然后在通过一个整流桥将交流电整流成78055V的稳压电源。将3.3电源电路（3.3）如下所示。3.3按键电I/O口的使用数量，I/O4*4=16个按键，相比独立按键的数量多I/OI/O口线，所以常常采用查询式方法判断按键是否被按下。按钮和数据下移按钮，不管采用独立式按键还是矩阵式按键，都是占用4根I/O10ms的延时，再判断一次3.4复位电RST处于两个及两个以上机器周期高电平，便可以实现单片机复位。本设计上电复位工作原理，VCCC8R9出现电压，RESTC8充满，R9工作期间，按下按键S1，左侧通路导通，REST端出现高电平，单片机复位；松开按键S1，电容C8充电，几个毫秒后，电容C8充满，单片机又会进入工作模3.5所示。3.5时钟电一个自激振荡器，这种产生时钟信号的方式称为时钟方式。电容的作用是对加起振时间过小又会降低性所以一般选择的电容的容量为30pF左右，XTAL2XTAL1直接输入时钟信号。但若是采用外部时钟方式产生时钟信号源电路和，式相比较为复杂，所以本设计选用的是时钟方式。时钟电路如图3.6所示3.6电本设计采用的电路功能是当红外温度传感器发生故障时通过使蜂鸣器鸣叫来提示测量注意，以便采取有效的处理。电路中使用三极管进行电流放大是因为单片机正常工作模式下I/O口电流约为4mA～7mA于5V蜂鸣器来说，工作电流一般为20多mA。因为蜂鸣器工作电流比较大，而常使用三极管来放大电流，其中10K的电阻的作用是用来防止干扰的。电3.7所示。图3.7电液晶显LCD1602进行液晶显示。下面LCD1602的特点进行一下简单的介绍。LCD1602是一个16*2的字符型液晶，可显示两行，共32个字符,封装如3.83.9图3.8封装图正 图3.9封装图背VSSVDD+5VRS是命令/数据选择引脚，接单片机的一个I/O，当RS为高电平时，选择数RSRW是读/写选择引脚，接单片机的一个I/O，当RW为高电平时，从LCD1602状态或数据；当RW为低电平时，向LCD1602写入命令或数据。如果不需要进行操作，可以直接将其接VSS。E，I/OP0，P04.7K—10K44I/O 10—47VDD 液晶显示电路接线图（3.10）红外传感3.11VSS：电源地，金属外壳和该管脚相连SCL/Vz：SMBus8-16V/SDA：或SMBus接口的数据信号，通常模式下从该管脚通过输出物体温度VDD：电SCL、SDAMCUI/OMLX90614的输传感器和单片机的连接图（3.12）如下：语音模为了使体温计更加智能化，本设计选用了语音模块M3，可以将测得的5V1A供电电源来供电；接单片机时，可进行二进制编码触发，A1-A5为编码接口，最多可以31首；3.13本章小STC89C52RC作为核控制单MLX90614的智能红外体温计。主要介绍了系统各部分电路的特点和工作情况电源电路作为供电线路为系统提供3.3V和5V模块和语音播报模块提醒测量重新测量。系统软件设主程序设1602NNNKey1

Key2按下 YNY YNY温 模式切

NKey3N

NKey4NYYY

YY

显 显4.1本设计中的主程序首先进行一系列的初始化（LCD1602的初始化，红外温MLX90614的初始化while(1)死循环中。在循环中首先进key2按下的时候，模式切换到查看历史数据，key3key4key2再次被按下的时候，模式切换到初始状态。/****************************主函数void{uint //1602 //MLX90614{ 1602{A5=1;A4=0;A3=1;A2=0;A1=0;//读“欢迎使用 存在语音} //按键key1按下，进{ //读“您的体温是”{ 018} //程} key2 {display(Tem);k2=0;baojing=1;}}}按键程序NYNYNYNY4.2/*****************************按键程序void{key1=1;key2=1;key4=1;key3=1;//I/O //key1zisuo10if //zisuo1 }else //key2与zisuo20if{ //消抖后，key2与zisuo2还都为0，则表明 }else //key3与zisuo30if{ //消抖后，key3zisuo30 }else //key4与zisuo40if{ //消抖后，key4与zisuo4还都为0，则表明 } }语音模块程序设（00000B~1BA1~A5接口不同的电平，来确定出所选择的语音并播读出来。在此仅展示一下/*****************************读数字voidRead_Number(uint{{case0:A5=0;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;//单片机触发语音模块相应语音的方式是 //先输入触发语音的然后延时500毫秒以上A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;//再置高电平，完成触发break;//0放在了语音016 //1放在了语音 2放在了语音 //3放在了语音003 //4放在了语音 //5放在了语音 //6放在了语音 //7放在了语音 //8放在了语音 //9放在了语音default:} }图 程序设部设备（如SD卡。本设计在程序在建立了一个数组用来数据，设定可以10个数据，这已足够日常使用。将来的数据进行处理然后存入数10个数据时，第十一个数据该如何存放。本程序void{uint //如果存满10个数据，进{ } //如果没有存满十位数据，进{}}NY图 程序的流程显示模块程序设本设计采用LCD1602为显示模块显示容量为16X2个字符控制器内存在80X8位（80字节）的RAM。第一行的起始地址为00H，第二行的起始地址为40H。40161602首先就要进行初始化，据图 void //{dis_cmd_wrt(0x01);//清dis_cmd_wrt(0x0c);//整体显示，光标不显示，不闪烁dis_cmd_wrt(0x06);//写入新数据光标右移，显示屏不移动dis_cmd_wrt(0x38数据总线8位，显示两行，5X7点阵/每个字符}voidchk_busy_ //LCD忙标志判{ //当最为0是从循环跳{ //}}voiddis_cmd_wrt(uchar //{LCDE=0;//下降沿，写命}voiddis_dat_wrt(uchardat)//{chk_busy_();//测 //看第一行是否写{P0=0XC0;写入命令，光标跳到第二行LCDE=0;//下降}P0=dat;写入数据LCDE=0;//下降}红外传感器程序设只有两根信号线:双向数据线和时钟信号线，容许CPU与各种接口器件以图 MLX90614的时序MLX906144.6SDA为低电平时，SCL由高电平跳跃到低电平，此为起始 //MLX90614{}MLX906144.6SCL为高电平时，SDA由低电平跳跃到高电平，此为结束 //MLX90614{}MLX90614SDA上的数据在SCL变为低电平300ns后即可改变，数据在SCL的上升沿/***********************发送一个位 {elseSDA=1 //SDA //SDA }8MLX90614SCLSDA的数值，SCLSDA/***********************接收一个位void{}8MLX90614温度数据的程序设如程图如图4.7。-/***********************读温度数据函数uint{ //tx_byte(0x00);//发送从机地址与读写位tx_byte(0x07);//读ROM的地址：0x07H tx_byte(0x01 DataL=rx_byte();//温度的低8位 DataH=rx_byte();//温度的高8位 //结return((DataH*256+DataL)*2);} //整合数据，返回温度PEC发送要ROM的地图 温度的流程本章小、按键的程序设计、语音模块的程序设计功能的程序设计、显示模块程序设、传统体温计测量速度慢、分辨度低、稳定性差的问题，增加了语音播报和LED显示模块、测温模块、语音模块和模块的硬件设计和软件编程。块设计、模块设计和历史数据查看设计。当LCD1602显示出测量温度数据现测量的温度低于33oC这种情况警系统工作，灯亮，语音播报1cm之内的范围测量。可采取激光测距和红外传感器测温结合的方法远缺少精确的补偿电路，只有传感器的补偿和软件的测量补偿（多次谢指导老师樊劲辉是他的耐心鼓励孜孜不倦的教诲让我慢慢融入到学习工作中樊老师对于工作提供了足够的支持并给予要有足够的广阔的知识才能对整体进行把握。樊老师不仅从硬件上对我进行指的写作过程是枯燥和漫长的在其中与遇到了各种学习生活上的，感谢同学给予我无微不至的和帮助，有了的支持和帮扶，我才能效率的完成测温、误差分析，我在河北科技大学生活与学习都过的很。在此我要特别感谢朋友们对我持之以恒的理解支持鼓励以及帮助因为，参考文[1]魏坦勋.非接触测温综合误差补偿技术的研究与实现[D].杭州电子科技大学,2013.附 unsignedint ucharunsignedsbit //1602sbitRW=P2^1;sbitLCDE=P2^0;sbitSCL=P1^6;//时钟线mlx90614sbitSDA=P1^7;//sbitkey1=P1^0;sbitkey2=P1^1;sbitsbitkey4=P1^3;//按键sbitA5=P2^7;sbitsbitA1=P2^3;//语音sbitbaojing=P2^2 xdatafloat uintbai,shi,ge,xiao1,xiao2;ucharflag1;intzisuo1=0,zisuo2=0,zisuo3=0,zisuo4=0,duyi=0;intk1=0,k2=0,k3=0,k4=0;//************数据定义****************bdataucharflag;//可位寻址数据sbitbit_out=flag^7;sbitbit_in=flag^0;uchar//************函数***************************************** //MLX90614发起始位子程序 //MLX90614 //MLX90614voidsend_bit(void); //MLX90614发送位子程序voidtx_byte(uchardat_byte); //MLX90614发送字节子程序voidreceive_bit(void); //MLX90614接收位子程序//voiddelay(uint //uint //void //LCDvoidchk_busy_(void); //LCD判断忙子程序voiddis_cmd_wrt(ucharcmd);//LCD写命令子程序voiddis_dat_wrt(uchar //LCD写数据子程 display(uint // display1(uint // dushu(uintTem); Read_Number(uintnumber); delay1(intvoidmain(){ //1602初始化 //MLX90614初始{ //k1k1的功能是开始测量体温一次；k2的功能是从测量的功能转换到查看历史数据；k3，k4的功能是调节数据的上下变换{A5=1;A4=0;A3=0;A2=0;A1=1;读“测量中”存在A5=1;A4=0;A3=0;A2=0;A1=1;读“测量中”存在A5=1;A4=0;A3=0;A2=0;A1=1;读“测量中”存在 //5for(j=0;j<=4;j++)//循环循环5{for(i=0;i<4- //内层循环循环5减去的循环的第几if //a[i]是不是大于{ //把a[i]和a[i+1]了} 间的数据的差值是否大于2摄氏度，如果大于将其舍去{if(tap6[2]-else}elseif(tap6[2]-elseif((tap6[2]-tap6[0]<200)&(tap6[4]- //读“您的体温是”语音{}{}{A5=1;A4=0;A3=1;A2=0;A1=0;读“欢迎使用”存在语音} //k3往前，k4{ //读“查看历史数据”存在语音}}}}}voidanjian(void){{}else{}else{}else{}}voiddushu(uint{uinta,b;a=Tem/100;//a为整数部分b=Tem-a*100;//b为小数部分{ A5=1;A4=0;A3=1;A2=0;A1=1;读“十”存在语音{}}{}

{}{ //} //读 //读“摄氏度}//******************************************voidRead_Number(uintnumber){{case0case1:A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=0;delay1(500);A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;break;case2:A5=1;A4=1;A3=1;A2=0;A1=1;delay1(500);A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;break;case3:A5=1;A4=1;A3=1;A2=0;A1=0;delay1(500);A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;break;case4:A5=1;A4=1;A3=0;A2=1;A1=1;delay1(500);A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;break;case5:A5=1;A4=1;A3=0;A2=1;A1=0;delay1(500);A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;break;case6:A5=1;A4=1;A3=0;A2=0;A1=1;delay1(500);A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;break;case7:A5=1;A4=1;A3=0;A2=0;A1=0;delay1(500);A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;break;case8:A5=1;A4