【《基于单片机的红外体温测量仪设计》12000字（论文）】

随着生活水平的不断发展，健康成为现代人民愈加注重的一方面，体温作为衡量和检测身体状况的一个重要指标也得到了关注，传统的温度计根据水银的热胀冷缩效应进行丈量，而红外体温测量仪通过物体的热辐射进行测量，有着安全、简单、精度本文设计了一款基于STC单片机的红外温度检测设备，该仪器主要包含温度检测传送到主控芯片出进行处理，得出温度并展现在LCD屏上，温度高过37摄氏度则蜂鸣器报警，可用按键对设备进行控制，该传感器根据被测量的物体的热辐射量确定物该设备具备误差小，反应快，适应各类环境的优良特点。且可视化的温度相比起传统的水银温度计，有着误差小，操作简单的优点，因此红外体温测量仪具有一定的 21.1课题的研究目的及意义 1.2课题的国内外研究现状 3 52系统方案论证 72.1系统方案设计 72.2单元模块选型 73总体方案与单元电路的设计 93.1系统总体结构设计 923.2系统单元模块电路设计 94系统软件设计 4.1系统主程序设计 4.2单元模块软件设计 5系统测试及调试 5.2功能测试 5.3遇到问题及处理方法 23 24 25附录B 错误!未定义书签。各种温度测量的方式正随着科技的快步前进而不断时有革新。传统的水银式温度计由于容易损坏和水银是有毒物质已经逐渐退出了当今社会，红外体温测量仪已经成为当今的主流测温仪器。红外体温测量仪是一种非接触式的测温仪器，该设备具有可视化的温度数据以及安全性高的优良特点。非接触式红外体温测量仪，可以在距离被测物体5至10厘米的位置丈量其体温，该设备的工作原理则是根据红外传感器接受被测物体的红外辐照，不断收集辐射的数量和其波长的大小，来完成对温度的测量，这种测温方式有着安全性高、误差小、测量范围广的特点，因此被各国所选择。并且在2020年初的新冠疫情中也做出了巨大的贡献，保护了许多一线医务工作者。不仅在生物医学领域，在军工领域红外测温也是很重要的，为实现对温度的精准测量。军工中对类如显示屏等电子元件要求较高，且这些电子元件面临着复杂且严峻的工作环境，于是产品的可靠性则是重点关注的地方。但是产品的可靠程度与诸多因素有关，其中温度又是一个重中之重，对于此类产品来说温度分为工作温度，环境温度两种，若是作业温度较高则有会使得电子零部件件的寿命变短。为了判断电子元件所受到的温度的影响，在所有产品出厂前，都会经过一系列的温度测试，以验证该产品是否符合预期要求。由于测试仪在测试过程中在测试室中进行测试。因此在模拟的高温和低温环键的作用，在医学领域中的分支领域，如精神医学领域也有重要的作用，大部分精神相适应的子程序，再进行功能调试，确定所编写的程序具备功能进行测试，以检测是否能够达到所需要的标准，第二步则是对全体系统模块进行实验，最后得到该系统能够实现各个目标，且每个元件都能72系统方案论证非接触式温度仪的规划中，硬件总共分为两大部分：微处理器和其他功能模块。鸣器报警、按键操作模块。收集并衡量红外辐射的非接触传感器由MLX90614担任，用于检测被测对象的红外辐射。液晶显示屏显示剩余电量和测量温度等其他数据，当温度超过37摄氏度或功率低于40%时，报警模块蜂鸣器被激活。系统设计图见图2-1。本设计的主要功能是：当打开电源后，按下测量键，传感器将热辐射信号传送到主控芯片，主控芯片将其处理后显示到LCD屏幕上，若温度超过37摄氏度，蜂鸣器开始报警，30秒内无任何动作时，自动进入等待模式保存电量，可按下唤醒键将仪器方案一：选用由瑞萨公司设计的16位R7FOC002芯片作为主控芯片，该芯片运算方案二：选取由宏晶公司设计的51芯片STC12C5A60S2,该芯片具有高速，低消耗，抗外界滋扰的单片机，向下兼容以往的51芯片，且拥有PWM功能，且在相同的晶振条件下比常见的51单片机快8至12倍，并且操作简单，兼容市面上常见的编译软件，且对开发设备要求低，也使得开发时间明显缩短，并且具有十分优良的安全功8综合考虑，本设计中用到芯片对数据传送和处理要求并不高，因此选用2.2.2红外测温模块的选型2.2.3显示模块的选型能够显示16*2个字符，且成本低，耗电93总体方案与单元电路的设计本系统是基于STC12C5A60S2单片作为主控芯片，在接通电源后，若采用9V电源对其进行供电，则STC芯片首先将对电源剩余电量进行测量，若电源电量低于40%,主控芯片将发送信号到蜂鸣器处，蜂鸣器开始报警，若电源高于40%,则进入待测量红外测温系统中MLX90614传感器开始工作把被测目标所散发的红外辐照数据通过SMbus的方法送到主控芯片处，芯片处理所接收到的数据，判读所测温度是否高于37摄氏度，若温度超过37摄氏度，则蜂鸣器模块接收电平信号，蜂鸣器开始报警，同时显示屏上出现“Waiting”字符，按下唤醒键，可以将设备再次进入到待机界面。本设计选用MLX90614作为非接触测量传感器，MLX90614是拥有四个引脚的传感器。图3-2为MLX90614电路图。VSS与电源端相连为传感器供电，VDD接最小系的P2.1(A9)即第22位管脚相连接，即SCL作为时钟线，SDA管脚的功能为PWM或SMBus接口的数据信号，通常模式下从该管脚通过PWM输出物体的温度，该管脚与主控芯片的P2.0(A8)即第21为管脚相连接，作为数据线。该组件使用的IIC总线协议位的数据，在传送之前，会向从设备发送一个启动信息，然后传时，总线立即显示忙状况，所有其他IC设备都无法访问总线。图3-3为红外测温模块电路设计图。RRR图3-3红外测量模块电路设计图根据欧姆定律，电压、电流、电阻成一定的函数关系，因此可以得出该时刻干电池所剩余的电压，后将电压与原9V电压做比较后乘以百分之百，把所收到的电源检测取样电路设计如图3-4所示。语句确定LCD每个显示点的显示状态，且若显示数值大于37,芯片向蜂鸣器发送一个本设计共用四个按键当作控制端，,SW1、SW2与SW5均是按压方式触发按键。数输入，即时钟输出，若SW1按下后，则P1.0为高电平，单片机进入待机模式，SW2是测量按钮，与芯片P1.1管脚连接在一起，该管脚为T2计数器的捕捉管脚，当按下时，单片机对该时刻T2的数据寄存到陷阱寄存器中，即单片机获取了该时刻的温度数据，经过处理后得到了温度值，继而显示到LCD屏幕上。SW3也在一端接地，另一端连接至主控芯片的P4.7管脚，即RET复位管脚。当按键时，单片机获得复位信号并清除温度数据，液晶显示屏也会清除温度显示屏处的值。按键模块原理图如图3-6所示。两端机构，一端接地，一端通过二极管，二极管两端分别与电源端以及主控芯片的P2.2 (A10)端相连接，以实现蜂鸣器报警的功能。图3-7为蜂鸣器电路设计图。R本设计是基于STC12C5A60S2作为主芯片以采用SMbus方式去将存储在RAM中的Ta和To数据来收集数据，并且因为该传感器在出厂前的初始设置中，已经对各参数和传感器进行了调试，因此选择使用SMbus时器被初始化，通过给TMOD,TH0,TL0,EA,ET和TR0分配不同的值来完成初始化，然后LCD1602被初始化，即voidinit()子程序和ADC初始化，该InitADC(子程1.2□作为AD转换的管脚，AD转换完成后，再对电量进行判断，否大于40%,大于则进入测量界面，小于则蜂鸣器报警，通过if(al>=37)l(v<40))alarm=0;if((a1<37)&&(v>=40))alarm=1;程序段进行判断，接着判断是否处于运行状态，面，等待测量的按下，key_control();是对整个按键进行设置的子程序段。当测量键按始通过设定的程序处置信息，当处置完毕后同样通过IC方式传送到LCD屏幕，最后温度将显示在屏幕上，最后若30秒内无操作，自动进入等待界面，即voidtimer0()i本设计采用由迈来芯设计的MLX90164作为红外测温模块，由于51单片机自身并不支持SMbus协议，且仅存在一个串行输入口，所以使用I/O□去模拟SMbus串行通信，所以使用sbitSCL=P2^1;配置SCL引脚，即SCL作为时钟线；使SDA作为数据否是4.2.2LCD显示程序设计init(void);子程序中的dis_cmd_wrt命令将清屏初始化，后进入写命令过程中LCD通过RS(数据命令选择端)、RW(读写选择端)引脚以及EN(使能端)根据时序图来志的判别中，由于测温模块和LCD模块皆使用IIC协议，而IIC总线同一时间只能允voidchk_busy_flg(void)该子程序对IC总线是否被占用进行判断，当LCD确定IIC总示子程序。图4-3为LCD1602液晶显示程序流程图。否是否本设计中采用若干个按压按键作为按键模块，按下时两个触点闭合后导通，松开后在弹力的作用下分开，主要按键分别为rwl、rw2,分别将其引脚与最小系统连接好，然后进行按键的初始化，sbitrw1=P1^0语句为切换到待机界面，sbitrw2=P1^1则为测量键的设置，在voidkey_control();子程序中对按键进行设置，首先对rw1进行判断，命令，若处于待机状态则唤醒设备，进入测量界面，rw2位测量键，当rw2按键时，经过测量阶段和处理阶段后，单片机开始读取由传感器通过SMbus传送的温度数据，Tem=memread();该程序为单片机读取温度数据的子程序段。单片机处理好温度数据后，以通过按键进行复位，按下复位键后，单片机将传感器和LCD显示屏进行复位操作，LCD显示待机界面，再次等待测量键的按下，若30秒内无响应，则进入等待模式，可通过唤醒键唤醒，按键操作完成，voidtimer0()interrupt1;该程序为进入待机模式的子程序段。图4-4为按键单元程序设计图。否是是否否5系统测试及调试表5-1测试仪器及技术指标序号仪表名称主要技术指标数量1红外测温仪12水银温度计1功能—:红外测温模式[1]梁向党，新型血管吻合用支架对血管内膜的影响[J].医疗卫生装备，2003,(7):5-6[5]任燕芝郑隽鹏张勇郭栋梁.基于GD32F103单片机非接触红外测温仪的设计[J].山西电子技术[12]FLIRDetectionInc.;PatentApplicationTitled"EfficientDecontaminjects"PublishedOnline(USPTO20180318889).2018.[13]Non-InvasiveSheepBiometricsObtainedgModelingUsingIntegratedVisible/InfraredThermalCameras..2020,20(21)[15]CascettaF.Anevaluationoftheperformanceofaninfraredtympnt,1995,16(4):239-246.[16]Fraden