一种非接触式温度测量仪设计(附件)
本文介绍了红外测温的基本原理，并设计了一种基于STC89C52单片机为核心的非接触式红外测温仪。详细叙述了本次设计的组成和实现方法，并给出了相应的硬件电路图和软件设计。本次设计主要由单片机、红外探测器和1602LCD显示等部分组成。红外探测器负责测量待测物体的红外辐射并转换成相应的电信号传送给单片机。STC89C52单片机通过设定的程序对接收到的电信号进行处理，计算出待测物体的温度值并判断是否需要报警，并可以通过按键设定报警温度值，最后由单片机将计算好的温度值送至1602LCD进行显示。关键词 非接触式，红外测温，STC89C52单片机，LCD显示
目 录
1 引言 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 国内外发展现状 1
1.3 相关研究 2
2 非接触式红外测温仪的原理及方案介绍 2
2.1 非接触式红外测温仪的测温原理 2
2.2 非接触式红外测温仪的方案介绍 3
3 红外测温仪的硬件设计 4
3.1 STC89C52简介 4
3.2 TN901简介 5
3.3 1602LCD显示屏 8
3.4 相关电路设计 10
3.5 DC电源 14
4 红外测温系统的软件设计 15
4.1 主程序设计 16
4.2 红外测温程序 18
4.3 键盘功能程序 19
4.4 报警功能程序 21
4.5 1602LCD显示程序 22
5 系统调试及问题分析 23
5.1 系统调试 23
5.2 调试中出现的问题 23
6 成果分析 24
7 改进方案 26
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
附 录 31
1 引言
1.1 课题背景和研究意义
当前红外传感技术正在向各个领域渗透，特别是在温度测量方面得到了广泛的应用。最近几年以来，红外传感器的性能越来越可靠， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
并且价格也越来越合适。随着微电子技术的发展，红外传感器的体积也越来越小，能够适合使用的地方也越来越多。红外测温作为现代测温的一种非接触式测温方法,它的出现是现代科学技术不断发展与当今现代社会市场需求不断扩大的必然结果。
传统的测温方法存在一定的弊端，比如水银体温计，它需要与人体接触并保持一定的时间，而且其读数也会因人为的原因产生误差。现代社会对测温要求不断提高，准确且迅速便是最基本的要求。类似于热电偶法的传统测温方式已经不能满足现代一些企业的测温需求，相反，远距离的非接触测温技术则越来越受部分企业的亲睐[1]。与传统的温度测量技术相比,现代测温技术的主要特点是:多为非接触式,对传感器耐热性能无特殊要求,避免了传感器和被测目标的相互干扰,测温范围大,无热惯性,响应速度较快,可以测量微小目标的温度,满足众多场合对温度测量范围和精度的要求[2]。且红外测量有操作简便的好处,只要是红外测温技术对于测量物体的相对温度有较高的精度，如工业生产现场或医疗方面可用光谱测量仪器[3]。
近年来“非典”、禽流感和艾滋病问题使人们在此领域的主观意识会进一步增强，从而使政府和民众都更加重视公共卫生和疾病控制[4]。非接触式测温方法的使用，能够满足当今社会对测温方法各种各样的需求。它不但具备有强大的商业潜能，而且还具有重要的社会价值。
1.2 国内外发展现状
非接触式测温如今广泛运用于工业测温以及人流量较大的公共场合的人体测温。国外很多公司、研究所都在积极地从事非接触式红外测温的科研及产品研发。日前，德州仪器宣布推出业界首款单芯片无源红外线MEMS温度传感器，首次为便携式消费类电子产品实现非接触温度测量功能[5]。英国LAND公司生产的系统4红外测温系统由处理器（图形处理器、标准处理器、基本处理器 ）、集成式输出入探头（标准探头、光纤探头）、保护装置、安装卡盘等组成，具有测温范围宽、精度高、功能强、坚固耐用且性能稳定可靠、使用多年无须维护、在恶劣环境下也可测温等特点，是目前世界上最先进的红外测温系统[6]。
在中国，随着社会的不断进步，经济不断发展以及当今人们对安全的更高需求，传统的接触式测温方法已经不能满足对公共场所的人体测温，一方面接触式测温耗时较长，另一方面接触测温也容易造成传染病的传播感染。但非接触式红外测温技术除了能够满足现今社会对测温的快速、准确的要求，而且其卫生、安全的特点也是人们所青睐的。因此，非接触式红外测温已被人们广泛关注。目前国内也已有很多厂家与研究所都投入到了非接触式红外测温的研究与生产中。
1.3 相关研究
红外高温计的原理构造：把从被测物接收的红外线，由透镜经过滤波器聚焦在检波器上，检波器通过被测物辐射密度的积分，产生一个与温度成比例的电流或电压信号，在此后相连接的电器部件中，把此温度信号线性化，发射率区域的修正，及转换成一个标准的输出信号[7]。
多波长型温度计，提出一种同时测量温度和辐射率的测温法，它用由辅助热源发出的辐射光照射被测 物，测出反射率，再由反射率估算出辐射率，另外还提出一种预先测出反射率或辐射率的光谱特性、将其表述为波长的函数、依次同时确定温度和辐射率的方法[8]。
新型双色辐射高温计中的问题以及解决办法，制造一种能准确测量不同发射率物体温度的高温计是困难，光谱发射率是波长的指数函数，通过在两种波长下测量和采用一种新的算法，实际上可以消除发射率的影响[9]。
2 非接触式红外测温仪的原理及方案介绍
2.1 非接触式红外测温仪的测温原理
目 录
1 引言 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 国内外发展现状 1
1.3 相关研究 2
2 非接触式红外测温仪的原理及方案介绍 2
2.1 非接触式红外测温仪的测温原理 2
2.2 非接触式红外测温仪的方案介绍 3
3 红外测温仪的硬件设计 4
3.1 STC89C52简介 4
3.2 TN901简介 5
3.3 1602LCD显示屏 8
3.4 相关电路设计 10
3.5 DC电源 14
4 红外测温系统的软件设计 15
4.1 主程序设计 16
4.2 红外测温程序 18
4.3 键盘功能程序 19
4.4 报警功能程序 21
4.5 1602LCD显示程序 22
5 系统调试及问题分析 23
5.1 系统调试 23
5.2 调试中出现的问题 23
6 成果分析 24
7 改进方案 26
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
附 录 31
1 引言
1.1 课题背景和研究意义
当前红外传感技术正在向各个领域渗透，特别是在温度测量方面得到了广泛的应用。最近几年以来，红外传感器的性能越来越可靠， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
并且价格也越来越合适。随着微电子技术的发展，红外传感器的体积也越来越小，能够适合使用的地方也越来越多。红外测温作为现代测温的一种非接触式测温方法,它的出现是现代科学技术不断发展与当今现代社会市场需求不断扩大的必然结果。
传统的测温方法存在一定的弊端，比如水银体温计，它需要与人体接触并保持一定的时间，而且其读数也会因人为的原因产生误差。现代社会对测温要求不断提高，准确且迅速便是最基本的要求。类似于热电偶法的传统测温方式已经不能满足现代一些企业的测温需求，相反，远距离的非接触测温技术则越来越受部分企业的亲睐[1]。与传统的温度测量技术相比,现代测温技术的主要特点是:多为非接触式,对传感器耐热性能无特殊要求,避免了传感器和被测目标的相互干扰,测温范围大,无热惯性,响应速度较快,可以测量微小目标的温度,满足众多场合对温度测量范围和精度的要求[2]。且红外测量有操作简便的好处,只要是红外测温技术对于测量物体的相对温度有较高的精度，如工业生产现场或医疗方面可用光谱测量仪器[3]。
近年来“非典”、禽流感和艾滋病问题使人们在此领域的主观意识会进一步增强，从而使政府和民众都更加重视公共卫生和疾病控制[4]。非接触式测温方法的使用，能够满足当今社会对测温方法各种各样的需求。它不但具备有强大的商业潜能，而且还具有重要的社会价值。
1.2 国内外发展现状
非接触式测温如今广泛运用于工业测温以及人流量较大的公共场合的人体测温。国外很多公司、研究所都在积极地从事非接触式红外测温的科研及产品研发。日前，德州仪器宣布推出业界首款单芯片无源红外线MEMS温度传感器，首次为便携式消费类电子产品实现非接触温度测量功能[5]。英国LAND公司生产的系统4红外测温系统由处理器（图形处理器、标准处理器、基本处理器 ）、集成式输出入探头（标准探头、光纤探头）、保护装置、安装卡盘等组成，具有测温范围宽、精度高、功能强、坚固耐用且性能稳定可靠、使用多年无须维护、在恶劣环境下也可测温等特点，是目前世界上最先进的红外测温系统[6]。
在中国，随着社会的不断进步，经济不断发展以及当今人们对安全的更高需求，传统的接触式测温方法已经不能满足对公共场所的人体测温，一方面接触式测温耗时较长，另一方面接触测温也容易造成传染病的传播感染。但非接触式红外测温技术除了能够满足现今社会对测温的快速、准确的要求，而且其卫生、安全的特点也是人们所青睐的。因此，非接触式红外测温已被人们广泛关注。目前国内也已有很多厂家与研究所都投入到了非接触式红外测温的研究与生产中。
1.3 相关研究
红外高温计的原理构造：把从被测物接收的红外线，由透镜经过滤波器聚焦在检波器上，检波器通过被测物辐射密度的积分，产生一个与温度成比例的电流或电压信号，在此后相连接的电器部件中，把此温度信号线性化，发射率区域的修正，及转换成一个标准的输出信号[7]。
多波长型温度计，提出一种同时测量温度和辐射率的测温法，它用由辅助热源发出的辐射光照射被测 物，测出反射率，再由反射率估算出辐射率，另外还提出一种预先测出反射率或辐射率的光谱特性、将其表述为波长的函数、依次同时确定温度和辐射率的方法[8]。
新型双色辐射高温计中的问题以及解决办法，制造一种能准确测量不同发射率物体温度的高温计是困难，光谱发射率是波长的指数函数，通过在两种波长下测量和采用一种新的算法，实际上可以消除发射率的影响[9]。
2 非接触式红外测温仪的原理及方案介绍
2.1 非接触式红外测温仪的测温原理
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