红外温控系统的设计与实现(附件)【字数：9372】
摘 要在自然界中，当物体的温度高于绝对零度时，都会不停地向周围空间辐射电磁波，其中就包含了红外线。所以，通过测量物体辐射的红外能量能得到它的表面温度。这也就是红外线测温所运用的原理。本文介绍了红外线测温的基本原理和实现方法，给出了以单片机开发板为核心的红外测温系统，详细介绍了该系统的主要部分和实现方式。其中整个系统分为硬件和软件两个部分。本设计采Arduino开发板作为主控制器，该单片机较51单片机简单，易于理解，价格便宜，且运行速度能满足该系统的要求。红外温敏传感MLX90614来采集室温并进行运算，然后传输给Arduino板，开发板将收到的信号在内部处理送到LCD1602，最后显示屏显示环境温度。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景与意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本文研究内容 1
红外温控系统的测温原理 4
2.1红外测温的基础理论 4
2.2红外测温传感器的测温特点 5
第三章 系统硬件 7
3.1单片机模块 7
3.2红外测温模块 8
3.3 LCD显示模块 10
第四章 系统软件 14
4.1主程序模块设计 14
4.2红外测温程序模块 14
4.3 LCD程序模块 15
第五章 系统调试与分析17
5.1红外测温系统调试与分析 17
结束语 19
致谢 20
参考文献 21
附录一 元件清单 22
附录二 程序编写 23
绪论
1.1研究背景与意义
随着电子技术的飞速发展，单片机在生活中越来越被广泛使用。单片机是一种集成电路芯片，将中央处理器CPU、随机储存器、只读储存器、定时器／计数器、多种I/O口和中断部件等单元集成到一块硅片上构成一个微型计算机系统[1]。它的体积小、质量轻、价格便宜，适合在多种场合和环境应用。最近几年 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
，计算机及微电子技术在测试中的应用越来越多。依靠此技术发展起来的智能仪器无论是在测量的精确度、灵敏度、可靠性等方面或在解决测试过程中出现问题都有了巨大的进步，让人们眼前一亮。随着计算机技术与日俱新，测试仪器的智能化将是工业仪表发展的主流方向。
1.2国内外研究现状
传统温度测量时有很多细节需要注意，不然就会导致测量不准确，出现误差，比如需要测量者与被测物体两者的距离不能太远，视线要垂直于被测物体等要求，在如今高效率的工作模式下，它的弊端也开始浮出水面。为了尽量规避这些问题，同时使它的测量保持准确性，本文依此设计了红外测温整体框架。以斯特藩玻尔兹曼定律为基础,制定了全面的室温测量方案,其中包括硬件的电路原理图,元器件型号的选择 ,单片机程序。该设计介绍了以Arduino单片机[2]为控制核心，用红外温敏传感器MLX90614采集温度信号，将数字信号直接传送给单片机，实现目标温度及环境温度在显示屏显示的目的。
1.3本文研究内容
1800年，红外线被英国知名物理学家F.W.赫胥尔发现，之后学者们掀起了热衷于它的研究的热潮，从此打开了红外线技术发展的大门。红外线是一种电磁波，和无线电波及可见光的本质是一样的，它的波长在之间。历经了近两个世纪，红外线技术在缓慢的发展。
在十九世纪，红外探测器被研发出来，为了方便对外太空的行星进行更深层的探究，人们利用它观察天文星体的红外辐射能量。在二十世纪，随着战争的爆发，红外技术得到军事部门的关注，开始了飞速发展。当时，当时，德国为了强化军事，首次研制出由红外材料制成的军用红外系统，效果非凡。此后，美国等各个大国科学界掀起了研究红外技术的新风尚，并取得了质的突破，研究出各种红外装置，如红外辐射源、测辐射热计等。目前，红外技术已被美国应用于士兵作站、装甲坦克、导弹追踪、高空预警等各个领域。在海湾战争中，由红外技术发展而来的热成像技术在整场战斗中起到了巨大的作用，由于作战时间大都在夜晚，夜视装备被普遍装备，可以说，夜视装备的投入在以往战争中是最多的。如今关于红外测温技术的理论得到完善并在民用领域发挥了日益重要的作用，如红外理疗、红外防伪、红外加热等。
然而，新中国成立后，我国的红外线技术的研究工作才开展。首先研究了红外探测器和热电探测器，并获得了一定成就。当改革的春风吹满神州大陆，红外技术的研究也如春笋一般，高歌猛进，开展了以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像的研究工作。上世纪90年代中期，我国成功研制出一台与国外技术相当的热像仪，极大鼓舞了研究人员的士气，为我国红外技术的升级起到了重要作用。经过一代又一代研究人员的改良优化，红外技术已经能够在军用中发挥极大的作用了，目前，我国的军事系统都采用自制的热像仪，其性能在国际中处于顶尖水平之列。另外，民用领域的红外技术也日渐成熟，在日常生活中得到了充分的应用。
在食品行业，红外温度传感器[3]的使用不会对食品产生任何不良影响，并且可以对食品所处的温度进行监测和控制，使温度一直处于适合食品保存的范围之内，所以运用非常广泛。在环保方面，红外线可以实时监测空气中的温度，预防各类自然灾害。在医疗卫生方面，红外测温技术可以用来测量人体温度，对人们的身体温度进行常规检查，以及探测身体内部机构是否正常运行判断是否常，为人类的健康提供保障。
红外测温技术也同样风靡于电气行业[4]，由于它对温度的敏感性能很高，可以用来监测电力线路上是否有仪器或者线路温度过热。因为当电路发生短路或者电路高负荷运作等电路发生的不正常运作时会导致故障点的温度异常增高，甚至还会引起火灾，大面积停电造成不可估量的灾难。然而这些电路故障很难被运行人员及时发现，潜伏在电路中，一触即发，不稳定性极高。利用红外红外测温技术完美解决了这一问题。它可以迅速追踪到过热的区域，找出将会导致电力事故的线路或者机器，在这一过程中，它能够在电力系统运行的过程中找出故障点，不影响电路的正常供电运作。并且真实有效地反映出电路及其电气设备的运作情况。?
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景与意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本文研究内容 1
红外温控系统的测温原理 4
2.1红外测温的基础理论 4
2.2红外测温传感器的测温特点 5
第三章 系统硬件 7
3.1单片机模块 7
3.2红外测温模块 8
3.3 LCD显示模块 10
第四章 系统软件 14
4.1主程序模块设计 14
4.2红外测温程序模块 14
4.3 LCD程序模块 15
第五章 系统调试与分析17
5.1红外测温系统调试与分析 17
结束语 19
致谢 20
参考文献 21
附录一 元件清单 22
附录二 程序编写 23
绪论
1.1研究背景与意义
随着电子技术的飞速发展，单片机在生活中越来越被广泛使用。单片机是一种集成电路芯片，将中央处理器CPU、随机储存器、只读储存器、定时器／计数器、多种I/O口和中断部件等单元集成到一块硅片上构成一个微型计算机系统[1]。它的体积小、质量轻、价格便宜，适合在多种场合和环境应用。最近几年 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
，计算机及微电子技术在测试中的应用越来越多。依靠此技术发展起来的智能仪器无论是在测量的精确度、灵敏度、可靠性等方面或在解决测试过程中出现问题都有了巨大的进步，让人们眼前一亮。随着计算机技术与日俱新，测试仪器的智能化将是工业仪表发展的主流方向。
1.2国内外研究现状
传统温度测量时有很多细节需要注意，不然就会导致测量不准确，出现误差，比如需要测量者与被测物体两者的距离不能太远，视线要垂直于被测物体等要求，在如今高效率的工作模式下，它的弊端也开始浮出水面。为了尽量规避这些问题，同时使它的测量保持准确性，本文依此设计了红外测温整体框架。以斯特藩玻尔兹曼定律为基础,制定了全面的室温测量方案,其中包括硬件的电路原理图,元器件型号的选择 ,单片机程序。该设计介绍了以Arduino单片机[2]为控制核心，用红外温敏传感器MLX90614采集温度信号，将数字信号直接传送给单片机，实现目标温度及环境温度在显示屏显示的目的。
1.3本文研究内容
1800年，红外线被英国知名物理学家F.W.赫胥尔发现，之后学者们掀起了热衷于它的研究的热潮，从此打开了红外线技术发展的大门。红外线是一种电磁波，和无线电波及可见光的本质是一样的，它的波长在之间。历经了近两个世纪，红外线技术在缓慢的发展。
在十九世纪，红外探测器被研发出来，为了方便对外太空的行星进行更深层的探究，人们利用它观察天文星体的红外辐射能量。在二十世纪，随着战争的爆发，红外技术得到军事部门的关注，开始了飞速发展。当时，当时，德国为了强化军事，首次研制出由红外材料制成的军用红外系统，效果非凡。此后，美国等各个大国科学界掀起了研究红外技术的新风尚，并取得了质的突破，研究出各种红外装置，如红外辐射源、测辐射热计等。目前，红外技术已被美国应用于士兵作站、装甲坦克、导弹追踪、高空预警等各个领域。在海湾战争中，由红外技术发展而来的热成像技术在整场战斗中起到了巨大的作用，由于作战时间大都在夜晚，夜视装备被普遍装备，可以说，夜视装备的投入在以往战争中是最多的。如今关于红外测温技术的理论得到完善并在民用领域发挥了日益重要的作用，如红外理疗、红外防伪、红外加热等。
然而，新中国成立后，我国的红外线技术的研究工作才开展。首先研究了红外探测器和热电探测器，并获得了一定成就。当改革的春风吹满神州大陆，红外技术的研究也如春笋一般，高歌猛进，开展了以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像的研究工作。上世纪90年代中期，我国成功研制出一台与国外技术相当的热像仪，极大鼓舞了研究人员的士气，为我国红外技术的升级起到了重要作用。经过一代又一代研究人员的改良优化，红外技术已经能够在军用中发挥极大的作用了，目前，我国的军事系统都采用自制的热像仪，其性能在国际中处于顶尖水平之列。另外，民用领域的红外技术也日渐成熟，在日常生活中得到了充分的应用。
在食品行业，红外温度传感器[3]的使用不会对食品产生任何不良影响，并且可以对食品所处的温度进行监测和控制，使温度一直处于适合食品保存的范围之内，所以运用非常广泛。在环保方面，红外线可以实时监测空气中的温度，预防各类自然灾害。在医疗卫生方面，红外测温技术可以用来测量人体温度，对人们的身体温度进行常规检查，以及探测身体内部机构是否正常运行判断是否常，为人类的健康提供保障。
红外测温技术也同样风靡于电气行业[4]，由于它对温度的敏感性能很高，可以用来监测电力线路上是否有仪器或者线路温度过热。因为当电路发生短路或者电路高负荷运作等电路发生的不正常运作时会导致故障点的温度异常增高，甚至还会引起火灾，大面积停电造成不可估量的灾难。然而这些电路故障很难被运行人员及时发现，潜伏在电路中，一触即发，不稳定性极高。利用红外红外测温技术完美解决了这一问题。它可以迅速追踪到过热的区域，找出将会导致电力事故的线路或者机器，在这一过程中，它能够在电力系统运行的过程中找出故障点，不影响电路的正常供电运作。并且真实有效地反映出电路及其电气设备的运作情况。?
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