設計-5.29改后學生姓名學號

畢業(yè)設計外TitleDesignofFastBodyTemperatureDetectionSystemBasedonInfraredInordertoachieverapidandaccuratemeasurementofbodytemperaturewithinacertainrange,anon-contactinligentinfraredthermometerbasedontheinfraredsensorMLX90614andthemicrocontrollerSTC89C52RCwasdesigned.TheinfraredthermometeriscomposedofatemperaturemeasuringmoduleinfraredsensorMLX90614,acorecontrolmodulesinglechipSTC89C52RC,adisplaymoduleLCD1602,analarmmoduleLEDlampandavoicemoduleM3.Amongthem,theinfraredsensorcompletesthetemperatureacquisitionofthe object,thecollectedtemperaturedataistransmittedtothesingle-chip puterthroughtheSMBusprotocolforprocessing,andtheprocesseddataisdisplayedusingtheLCD1602.Inordertomaketheinfraredthermometermoreinligent,atthesametimewhenthedataisdisplayedthroughthevoicemoduleM3voicebroadcastmeasurementdata,andgiveappropriateguidanceandadvice.Whenanabnormalinfraredsensorresultsininaccuratemeasurementdata,thealarmlightisonandthealarmmodulesendsarmsignaltoremindthemeasurement neltore-measure.Thesystemalsoaddsthefunctionofrecordinghistoricaltemperaturedatatofacilitatethemeasurement neltoviewthehistoricaltemperatureofthemeasuredobject.KeyWords InfraredtemperaturemeasurementVoicebroadcast主程序設 按鍵程序設 語音模塊程序設 程序設 顯示模塊程序設 紅外傳感器程序設 本章小 結 致 參考文 附 引課題研究的背景和，在的日常生活中溫度計具有不可替代的地位可以通過對一個人的體為了能夠更加精準方便測量的體溫值因此人們發(fā)明了溫度計[1]。目前，國內常用的體溫計主要有：玻璃水銀體溫計、電子數字體溫當給測量體溫時溫度計中的感受到的溫度后，它的體積就會因為受熱而漸漸膨脹從而使體溫計玻璃管內的水銀柱高度發(fā)生變叉而且易揮發(fā)并且若處理不當較為嚴重。2007年7月中旬，出售含的水銀溫度計順利通過了歐盟，這一的制定，減少了水銀溫度計對自然環(huán)境與的會造成巨大的危究免遭于水銀的。到2017年，WHO預計全世界減少一半多的含的產品。同時，出售含水銀的體溫計這一也在順利通過。，（electricity和它輻射的能量具有一定的關系因此可將物體輻射的紅外線轉換為一定的式測得的體溫，不會對人的身體產生的和交叉。并且完成的非高分辨率、低誤差和使用方便、長適用場合多等顯著優(yōu)點。了傳統(tǒng)水銀溫度計測溫時間長等問題，只需要短短幾秒中，就可以準確測出數據的記錄，可體溫曲線的變化情況。非接觸式智能紅外體溫計是利用紅外輻射測溫的原理實現溫度的測量的非接觸式智能紅外體溫計較電子數字溫交叉等缺點。測溫的發(fā)展現狀以及趨、和水銀溫度計測量溫度時需要與接觸，容易產生交叉且快速性較低，在2003年的（SARS）和2009年的H1Nl型的爆發(fā)期間，高快速性、高準了減緩流感的擴散，許多國家都嘗試用非接觸紅外溫度計來檢測機場、儀實時測量患者測溫，來判斷他們是否患有重大。即便如此，由于流感的傳 、避免日益增長的流感的。只有如此，才能在第一時間內發(fā)現體溫異常者在早期將發(fā)現的者延遲流感的從而杜絕流感在爆發(fā)時期檢測體溫。然而一些非接觸的紅外溫度計在臨床醫(yī)學領域中的測溫效果和傳統(tǒng)溫度計測量結果一定會取代傳統(tǒng)的水銀溫度計和電子數字溫度計。測溫儀經歷了較長時間發(fā)展歷程。20世紀早期，最早的紅外測溫儀只能對被測20世紀六十年代左右，我國成功制造出首臺紅外光電測溫儀，它的測量速、20世紀九十年代，我國的紅外測溫儀有了顯著的發(fā)展與進步，也開始使用紅外輻射測溫原理進行溫度檢測，通過反射、折射等光學方法對被測對、上世紀初利用紅外輻射測溫原理進溫的理論已經逐漸成熟又經全輻射測溫儀的原理是把光譜中的所有輻射的光線按照波長由小到大的順序對其的輻射功率進量從而確定被測對象的溫度情況單色測溫儀原理是將被測上世紀五十年代中期，Pyatt提出了一個建議，打算將三種具有不同波長段到1980年左右，多種光譜共同測量的測溫輻射技術達到了。20世紀七十年代末期，CashdollaPyatt和它波長具有的函數關系的測溫計測量粉塵的溫度情況在波長為1.01.81.92M，與此同時還可以通過使用濾波片形成更高Svet和他的團隊研制成功了四種波長的測溫計，可以更20世紀八十年代初期，JonesGardner6種波長的測溫和人Hoch帶領他們的團隊也成功研制出了6種波長的測溫計，和以往的6準的對被測對象進行溫度測量，分辨率可達0.01，并努力使分辨率達到0.005。同一時期，Cashdollar也研制出了6波測溫計，采用鉛銫測溫器，對粒子及非固態(tài)物質進行溫度測量，他們選擇的波長分別是：2.3、1.57、4.42、3.84、5.0、4.5720Hiernaut6波長的測2K—5000K的溫度范圍內光譜進行溫度測量，被測對象的溫度精度0.005,0.01—0.05。20世紀九十年代早期，Levendis3種顏色的輻0.50、0.60、0.65、0.70、0.800.90。，20世紀80年代中期，在我國的光學內成功研制出了3波長HDW-1型紅外測溫儀。在80年代末期聯(lián)合大學提出了用多種光束進行溫度檢測。但是，多波長測溫理論始終沒有付諸于實踐，仍然是傳統(tǒng)的單色、，20世紀九十年代初期我國民和歐洲G.Ruffino一起合作成功研制了358波長的高溫計，并成功將其運用到了火箭上。多波長紅外測溫技術更進一步的成熟成功研制出可隱身測量發(fā)射裝置的高研究的任務和需要達到的性能指測體溫裝置并對設計出的溫度檢測系統(tǒng)進行實際分析尋找影響測量溫度精度的原因。為了使設計的紅外快速檢測體溫系統(tǒng)更加智能化豐富設計系統(tǒng)內容設計中可增加對歷史數據的和語音播報溫度并提建采用單片機作為控制，實現要求具體如下：完成溫度檢測系統(tǒng)的設計，可適當豐富智能紅外快速檢測體溫系統(tǒng)，增加歷史體溫數據記錄功能，體溫播報功能，溫度測量異常警功能。依據控制流程給出流程圖和程序代碼，完成畢業(yè)設計任務及要求課題研究內容及結構安，根據課題的實際要求情況首先對紅外傳感器快速檢測體溫系統(tǒng)設計做簡單的概要介紹了解傳統(tǒng)體溫計在檢測體溫的優(yōu)缺點以及近年來體溫的焊接工作程序的設計以及對程序的調試等工作，最終完成一個具有，，第一章為引言，主要介紹本設計的發(fā)展現狀和研究意義體溫檢測的發(fā)，模塊及語音模塊的特點和工作情況讓對本系統(tǒng)的硬件電路部分有了初系統(tǒng)的各部分硬件電路進行了編程并對程序的主要部分進行了簡單的介紹本章小2.3定的單色輻出度與單色的吸收比成正比，其比值是一個只取決于波長和溫度T的普適函數，數學意義上的定義公式（2.2）如下。e1(,T)e2(,T)eB(,T)

(,T

（Ba1(,T a2(,T aB(,TB其中eB(,T)aB(,T2.4式，這個定律是熱輻射的最基本定律普朗克定律，并在1901年。普朗克定2.3M (,T)M

eT

（式中，是指定的輻射波長，T是黑體熱力學的溫度，C2hC2，Chc C1、C2分別是第一和第二輻射常數

MB(,T)h是普朗克常數，c為真空中光的的速度，k是常數2.5黑體輻射度到最大值Mm時，這時候它的波長也達到最大值m，這時黑體的2.4mT

（其中，bm,TK，便可以知道此時黑體的熱力學溫度T影響紅外測溫因，為了提高紅外檢測體溫的精度，接下來這一小節(jié)來一下影響紅外，H2O、CO2、O3。，第三和紅外傳感器之間的距離長短也會對紅外測溫的精度產生一定的影響溫度的不同，向外輻射的波長也不相同，輻射波長的衰減程度也不相同通常情況下距離紅外傳感器越遠測量誤差會越大測量精度會越低，。，，因此根據以上分析需要在不同的外界環(huán)境溫度不同的測量距離下，，系統(tǒng)整體主要模塊包括：微控制器模塊單片機（STC89C52RC、紅外傳感器模塊（M33.3V33oC時，顯示溫度數據測量異常，提示重新測量。2.1所示。2.1本章小系統(tǒng)硬件設控制模STC89C52RC單片機具有、高速、低功耗等優(yōu)點，屬于51單片機的增強型，可任意選擇6機器/時鐘周期和12機器/時鐘周期，完全兼容8051單內置4KB的E2PROM,4個外部中斷，三個16位的定時計數器（T0、T1、全雙工串行口，MAX810，174512B的RAM,8K字節(jié)的ROM4～7Ma(2mACPU0Hz可選擇節(jié)電模式。掉電模式下（＜0.1uA，凍結振蕩器，可保存RAM中的內容，單片機所有工作停止，可由外部中斷或硬件復位觸發(fā)。P3，復位后P0口是漏極開路輸出，作為I/O口用時，需要外加上拉電阻，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻。單片機STC89C52RC3.1機STC89C52RC3.2 圖3.1單片機STC89C52RC的引腳 圖 電源引腳：VCC（40引腳）為電源電壓（一般接+5V電壓GND（20引腳）控制引腳：REST（9引腳）為復位引腳，需要至少持續(xù)兩個及以上機器周ALE（30引腳）PSEN（29引腳）為外部程序器讀選通信EA（31引腳）為程序器的內外部選通信號，接高電平時，選通程序器，低電平時，選通外部程序器。晶振引腳：XTAL2(18引腳)：振蕩器反相放大器輸入可編程I/O引腳（P0.0～P0.7P2.7每個引腳置高電平時，P0口只可作為高阻抗輸入，其它I/O口由于上拉電32都可以驅動4個TTL負載。另外特別說明一下P0口、P2口、P3口，在外部程序器ROM和數據器RAM時,P0口可提供低8位地址和8位數據分時復用總線，P28位地址總線，P3I/O口不具備電源電本系統(tǒng)中除了紅外傳感器MLX906143.3V5V5V3.3V的供電電路。220V的交流電經過一個變壓220:88V的交流電，然后在通過一個整流橋將交流電整流成78055V的穩(wěn)壓電源。將3.3電源電路（3.3）如下所示。3.3按鍵電I/O口的使用數量，I/O4*4=16個按鍵，相比獨立按鍵的數量多I/OI/O口線，所以常常采用查詢式方法判斷按鍵是否被按下。按鈕和數據下移按鈕，不管采用獨立式按鍵還是矩陣式按鍵，都是占用4根I/O10ms的延時，再判斷一次。3.4復位電位電路有兩種工作方式：上電復位和手動復位。復位原理：使單片機引腳RST上電復位工作原理，VCCC8R9出現電壓，RESTC8充滿，R9S1C8C83.5

3.5時鐘電①時鐘方式：就是通過一個自激振蕩器產生時鐘信號的方式，自激振蕩器的構成：XTAL1XTAL2兩端連接兩個電容和一個晶振。電容可對晶體振蕩增加起振時間，過小又會降低性，所以一般選擇的電容的容量為30pF左，XTAL2XTAL1直接輸入時鐘信號。但若是采用外部時鐘方式產生時鐘信號源電路和時鐘方式相比較為復雜，所以本設計選用的是時鐘方式。時鐘電路如圖3.6所示，3.6電本設計采用的電路功能是當紅外溫度傳感器發(fā)生故障時通過使蜂鳴器鳴叫來提示測量注意，以便采取有效的處理。電路中使用三極管進行電流放大是因為單片機正常工作模式下I/O口電流約為4mA～7mA于5V蜂鳴器來說，工作電流一般為20多mA，因此通常用三極管組成的放大電路放大單片機輸出的I/O電流從而驅動蜂鳴器其中10K的電阻的作用是用來防止干擾的。電路如圖3.7所示。圖3.7電液晶顯LCD1602進行液晶顯示。下面LCD1602的特點進行一下簡單的介紹。LCD1602是一個16*2的字符型液晶，可顯示兩行，共32個字符,封裝圖正面如圖示，背面如圖3.9所示。 圖3.8封裝圖正 圖3.9封裝圖背VSSVDD接+5VVO是液晶顯示的偏壓信號，接高電平時，對比度太弱，容易看不清；接低E是執(zhí)行命令的使能引腳RW是讀/寫選擇引腳RS是數據/D0—D7，并行數據輸入/輸出引腳 背光負極 背光正極液晶顯示電路接線圖（3.10）3.10紅外傳感3.11字信號通過Smbus協(xié)議傳送給單片機。供電電源為3.3V，測量時，精度可3.11引腳及其功能如下表（3.1）表 MLX90614引腳及其功SCLSMBus接口的數據信號SMBusSCL、SDA管腳直接連接單片機的普通I/OSDA管腳MLX90614的輸入輸出接口是漏級開路（OD）結構，和單片機相連時，需要加上拉電阻。紅外傳感器和單片機的連接圖（3.12）語音模為了使體溫計更加智能化，本設計選用了語音模塊M3，可以將測得的5V1A供電電源來供電；接單片機時，可進行二進制編碼觸發(fā)，A1-A5為編碼接口，最多可以31首；3.13本章小STC89C52RC作為核控制單MLX90614的智能紅外體溫計。主要介紹了系統(tǒng)各部分電路的特點和工作情況電源電路作為供電線路為系統(tǒng)提供3.3V和5V模塊和語音播報模塊提醒測量重新測量。系統(tǒng)設主程序設1602NNNKey1

Key2按下 YNY YNY溫 模式切

NKey3N

NKey4NYYY

YY

顯 顯4.14.1（LCD1602的初始化，MLX90614的初始化while(1)死循環(huán)中。在循環(huán)中示使用設備已初始化完成，當key1鍵按下的時候，設備進行體溫測量并完key4key2再次被按下的時候，模式切換到初始狀/****************************主函數void{uint //1602 //MLX90614{ 1602{A5=1;A4=0;A3=1;A2=0;A1=0;//讀“歡迎使用 存在語音} //按鍵key1按下，進{ //讀“您的體溫是”{ 018} //程} key2 {display(Tem);k2=0;baojing=1;}}}按鍵程序NYNYNYNY4.2的主程序一直進行查詢按鍵這幾個I/O口的狀態(tài)。當出現低電平時，單片機進行/*****************************按鍵程序void{key1=1;key2=1;key4=1;key3=1;//I/O //key1zisuo10if //zisuo1 }else //key2與zisuo20if{ //消抖后，key2與zisuo2還都為0，則表明 }else //key3與zisuo30if{ //消抖后，key3zisuo30 }else //key4與zisuo40if{ //消抖后，key4與zisuo4還都為0，則表明 } //完成按鍵按一下識別一下的功}語音模塊程序設（00000B~1BA1~A5接口不同的電平，來確定出所選擇的語音并播讀出來。在此僅展示一下/*****************************讀數字voidRead_Number(uint{{case0:A5=0;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;//單片機觸發(fā)語音模塊相應語音的方式是 //先輸入觸發(fā)語音的然后延時500毫秒以上A5=1;A4=1;A3=1;A2=1;A1=1;//再置高電平，完成觸發(fā)break;//0放在了語音016 //1放在了語音 2放在了語音 //3放在了語音 //4放在了語音 //5放在了語音 //6放在了語音 //7放在了語音 //8放在了語音008 //9放在了語音default:} 圖 程序設部設備（如SD卡。本設計在程序在建立了一個數組用來數據，設定可以10個數據，這已足夠日常使用。將來的數據進行處理然后存入數10個數據時，第十一個數據該如何存放。本程序樣有用的數據不會丟失且查看數據的程序會相對簡單很多，程序的流程4.4void{uint //如果存滿10個數據，進{ //留出第十位的空} //如果沒有存滿十位數據，進{}}NY圖 程序的流程顯示模塊程序設LCD160216X2個字符，控制器內存在80X8位（80字節(jié)）的RAM。第一行的起始地址為00H，第二行的起始地址為40H。每一行有40個地址，只用前16個地址。使用1602首先就要進行4.5據圖 void //{dis_cmd_wrt(0x01);//清dis_cmd_wrt(0x0c);//整體顯示，光標不顯示，不閃爍dis_cmd_wrt(0x06);//寫入新數據光標右移，顯示屏不移動dis_cmd_wrt(0x38數據總線8位，顯示兩行，5X7點陣/每個字符}voidchk_busy_ //LCD忙標志判{ //當最為0是從循環(huán)跳{ //}}voiddis_cmd_wrt(uchar //{LCDE=0;//下降沿，寫命}voiddis_dat_wrt(uchardat)//{chk_busy_();//測 //看第一行是否寫{P0=0XC0;寫入命令，光標跳到第二行LCDE=0;//下降}P0=dat;寫入數據LCDE=0;//下降}紅外傳感器程序設本設計采用紅外溫度傳感器MLX90614，其采用SMBus協(xié)議進行通訊。SMBus由兩根信號線組成：時鐘信號線和數據線，容許CPU與各種接口器件以串行方式進行通信、交換信息，MLX90614的時序圖（4.6。圖 MLX90614的時序MLX906144.6SDA為低電平時，SCL由高電平跳躍到低電平，此為起始 //MLX90614{}MLX906144.6SCL為高電平時，SDA由低電平跳躍到高電平，此為結束 //MLX90614{}MLX90614時鐘線SCL持續(xù)300ns低電平后，數據線SDA上的數據便可更新，在時鐘線變?yōu)楦唠娖剿查g捕獲數據。程序如下/***********************發(fā)送一個位 {elseSDA=1 //SDA //SDA }8MLX90614SCLSDA的數值，SCLSDA/***********************接收一個位void{}8MLX90614溫度數據的程序設如程圖如圖4.7。-/***********************讀溫度數據函數uint{ //tx_byte(0x00);//發(fā)送從機地址與讀寫位tx_byte(0x07);//讀ROM的地址：0x07H tx_byte(0x01 DataL=rx_byte();//溫度的低8位 DataH=rx_byte();//溫度的高8位 //結return((DataH*256+DataL)*2);} //整合數據，返回溫度PEC發(fā)送要ROM的地圖 溫度的流程本章小本章主要介紹了系統(tǒng)的設計部分首先對系統(tǒng)各部分模塊流程圖進行了傳統(tǒng)體溫計測量速度慢、分辨度低、穩(wěn)定性差的問題，增加了語音播報和LED顯示模塊、測溫模塊、語音模塊和模塊的硬件設計和編程。塊設計、模塊設計和歷史數據查看設計。當LCD1602顯示出測量溫度數據現測量的溫度低于33oC這種情況警系統(tǒng)工作，燈亮，語音播報1cm之內的范圍測量。可采取激光測距和紅外傳感器測溫結合的方法遠缺少精確的補償電路，只有傳感器的補償和的測量補償（多次謝指導老師是他的耐心鼓勵孜孜不倦的教誨讓我慢慢融入到學習工作中樊老師對于工作提供了足夠的支持并給予要有足夠的廣闊的知識才能對整體進行把握。樊老師不僅從硬件上對我進行指導還在誤差分析等方面都給予了我足夠的支持樊老師淵博的知識豐富的科研實踐經驗使我受益良多，在此表示深深的謝意。的寫作過程是枯燥和漫長的在其中與遇到了各種學習生活上的，感謝同學給予我無微不至的和幫助，有了的支持和幫扶，我才能效率的完成測溫、誤差分析，我在河北科技大學生活與學習都過的很。在此我要特別感謝朋友們對我持之以恒的理解支持鼓勵以及幫助因為，參考文[1].非接觸測溫綜合誤差補償技術的研究與實現[D].杭州電子科技大學,2013.附 unsignedint ucharunsignedsbit //1602sbitRW=P2^1;sbitLCDE=P2^0;sbitSCL=P1^6;//時鐘線mlx90614sbitSDA=P1^7;//sbitkey1=P1^0;sbitkey2=P1^1;sbitsbitkey4=P1^3;//按鍵sbitA5=P2^7;sbitsbitA1=P2^3;//語音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;//************數據定義****************bdataucharflag;//可位尋址數據sbitbit_out=flag^7;sbitbit_in=flag^0;uchar//************函數***************************************** //MLX90614發(fā)起始位子程序 //MLX90614 //MLX90614voidsend_bit(void); //MLX90614發(fā)送位子程序voidtx_byte(uchardat_byte); //MLX90614發(fā)送字節(jié)子程序voidreceive_bit(void); //MLX90614接收位子程序//voiddelay(uint //uint //void //LCDvoidchk_busy_(void); //LCD判斷忙子程序voiddis_cmd_wrt(ucharcmd);//LCD寫命令子程序voiddis_dat_wrt(uchar //LCD寫數據子程 display(uint // display1(uint // dushu(uintTem); Read_Number(uintnumber); delay1(intvoidmain(){ //1602初始化 //MLX90614初始{ //k1k1的功能是開始測量體溫一次；k2的功能是從測量的功能轉換到查看歷史數據；k3，k4的功能是調節(jié)數據的上下變換{A5=1;A4=0;A3=0;A2=0;A1=1;讀“測量中”存在A5=1;A4=0;A3=0;A2=0;A1=1;讀“測量中”存在A5=1;A4=0;A3=0;A2=0;A1=1;讀“測量中”存在 //5for(j=0;j<=4;j++)//循環(huán)循環(huán)5{for(i=0;i<4- //內層循環(huán)循環(huán)5減去的循環(huán)的第幾if //a[i]是不是大于{ //把a[i]和a[i+1]了} 間的數據的差值是否大于2攝氏度，如果大于將其舍去{if(tap6[2]-else}elseif(tap6[2]-elseif((tap6[2]-tap6[0]<200)&(tap6[4]- //讀“您的體溫是”語音{}{}{A5=1;A4=0;A3=1;A2=0;A1=0;讀“歡迎使用”存在語音} //k3往前，k4{ //讀“查看歷史數據”存在語音}}}}}voidanjian(void){{}else{}else{}else{}}voiddushu(uint{uinta,b;a=Tem/100;//a為整數部分b=Tem-a*100;//b為小數部分{ A5=1;A4=0;A3=1;A2=0;A1=1;讀“十”存在語音{}}{}

{}{ //} //讀 //讀“攝氏度}//******************************************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=