紅外測溫儀的操作指南及各模塊說明

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紅外測溫儀操作指南：將單片機(jī)連接電源后，只需將紅外測溫儀的紅外探頭瞄準(zhǔn)被測物體，按下矩陣鍵盤上的S13按鈕（設(shè)定為“開始測溫〞），測溫儀開始工作，LCD顯示屏上顯示兩個(gè)溫度數(shù)值，上為被測點(diǎn)溫度，下為環(huán)境溫度（由探頭外環(huán)探測得出）。由于探頭精度靈敏，溫度數(shù)值在穩(wěn)定建立時(shí)間過后仍有小幅度跳變。按下矩陣鍵盤上的S14按鈕（設(shè)定為“STOP〞），LCD顯示按下時(shí)刻的溫度值，便利讀數(shù)。按下S13“開始測溫〞，測溫儀開始新一輪測溫。

單片機(jī)模塊

紅外測溫儀系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖

主程序模塊紅外測溫鍵盤掃描顯示模塊通信模塊紅外測溫儀系統(tǒng)的軟件方案設(shè)計(jì)框圖

主程序模塊：主要完成系統(tǒng)初始化，溫度的檢測，串行口通信，鍵盤和顯示等功能。其中

系統(tǒng)初始化包括:時(shí)間中斷的初始化、外部中斷源的初始化、串口通信中斷的初始化、LED顯示的初始化。

紅外測溫模塊：包括獲取溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算溫度值。

鍵盤掃描模塊：獲取按鍵信息，處理按鍵請求等。

顯示模塊：獲取并處理相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)，通過LED數(shù)顯管顯示溫度數(shù)據(jù)。

單片機(jī)處理模塊

單片機(jī)模塊的工作原理是：加載相應(yīng)程序的STC89C51單片機(jī)把紅外測溫模塊傳來的數(shù)據(jù)加以處理，送LED顯示屏顯示。下圖1是單片機(jī)處理模塊的電路原理圖

圖1單片機(jī)處理模塊電路圖

其復(fù)位電路如圖2-1左邊上部分，本單片機(jī)處理模塊是通過開關(guān)手動(dòng)復(fù)位的，只要在RST引腳出現(xiàn)大于10ms的高電平，單片機(jī)就進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，這樣做的目的是便于根據(jù)實(shí)際狀況而選擇是否復(fù)位溫度測量數(shù)據(jù)。而此儀器的震蕩電路選用的是晶體震蕩電路，其具體電路如圖2-1左邊下部分。采用晶體震蕩電路的原因是由于它的頻率穩(wěn)定性好，而這正是本紅外測溫儀十分重要的技術(shù)要求。

單片機(jī)作為紅外測溫儀的核心處理部件，它關(guān)系到整個(gè)儀器的性能指標(biāo)。因此它的選擇是十分重要的。本測溫儀選擇的STC89C51RC單片機(jī)，下面是STC89C51RC單片機(jī)相關(guān)資料信息：

STC89C51RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾/高速/低功耗的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可任意選擇，最新的D版本內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路。STC89C51RC系列單片機(jī)具有在系統(tǒng)可編程（ISP）特性，這樣可以省去購買通用編程器，單片機(jī)在用戶系統(tǒng)上即可下載/燒錄用戶程序，無須將單片機(jī)從以生產(chǎn)好的產(chǎn)品上拆下。對于一些尚未定型的設(shè)計(jì)可以一邊設(shè)計(jì)一邊完善，加快了設(shè)計(jì)速度，減少了一些軟件缺陷風(fēng)險(xiǎn)。由于可以在用戶的目標(biāo)系統(tǒng)上將程序直接下載進(jìn)單片機(jī)看運(yùn)行結(jié)果，故無須仿真器。下圖2-2是此單片機(jī)的引腳圖：

圖2-2STC89C51RC單片機(jī)引腳圖

一、STC89C51RC單片機(jī)的特點(diǎn)：

1.加強(qiáng)型6時(shí)鐘/機(jī)器周期，12時(shí)鐘/機(jī)器周期8051CPU；2.工作電壓：5.5v-3.8v；3.工作頻率范圍：0-40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80M，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz；4.4k的Flash程序存儲器；

5.片上集成512字節(jié)RAM；

6.ISP/IAP，無須專用編程器/仿真器；

7.通用I/O口，復(fù)位后：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口開漏輸出，作為總線

擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)需加上拉電阻；8.EEPROM功能；9.看門狗；

10．內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路（外部晶體20M以下時(shí)，可省略復(fù)位電路）11．共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器0還可以當(dāng)成2個(gè)8位定時(shí)器使用；

12．外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒；

13．超低功耗，正常工作模式，典型功耗2mA；掉電模式，典型功耗0.5uA，可由外部

中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序；14．2個(gè)數(shù)據(jù)指針；

15．通用異步串行口（UATR），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UATR；16．工作溫度范圍：0－75℃/－40～＋85℃；17．封裝形式：PDIP-40/PLCC-44/PQFP-44。

二、STC89C51各引腳的功能描述如下：

（1）電源和晶振：VCC——運(yùn)行和程序校驗(yàn)時(shí)加的電壓；

VSS——接地；

XTAL1——輸入到振蕩器的反向放大器；

XTAL2——反向放大器輸出，輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器。

（2）RST：單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端；（3）ALE:地址鎖存有效信號輸出端；

（4）PSEN：片外程序存儲器讀選通信號輸出端。

紅外測溫模塊

紅外測溫模塊采用非接觸手段，解決了傳統(tǒng)測溫中需要接觸的問題，具有回應(yīng)速度快，測量精度高，測量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。它通過紅外溫度傳感器掃描被測物體，并把相應(yīng)的紅外輻射數(shù)據(jù)通過P1.5和P1.6口傳送給單片機(jī)模塊。圖3是紅外測溫模塊電路圖：

圖2紅外測溫電路模塊

面對目前眾多的紅外檢測器件產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)中選擇適合的紅外檢測器已成為一個(gè)重要問題。在設(shè)計(jì)過程中選擇紅外線檢測器件時(shí)，首先考慮的是器件的以下性能因素:光譜響應(yīng)范圍、響應(yīng)速度、有效檢測面積、元件數(shù)量、制冷方式和檢測目標(biāo)的溫度。

本紅外測溫儀選用了凌陽公司生產(chǎn)的型號為TN9的紅外探測器作為測溫模塊，它是一種集成的紅外探測器，內(nèi)部有溫度補(bǔ)償電路和線性處理電路，因此簡化了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

它的測量距離大約為30米，測量回應(yīng)時(shí)間大約為0.5秒。而且它具備SPI接口，可以很便利地與單片機(jī)（MCU）傳輸數(shù)據(jù)。其相關(guān)資料如下：

一、紅外測溫傳感器的引腳介紹

VD紅外測溫元件HJSENSORCGA

圖4紅外測溫傳感器引腳圖

紅外測溫傳感器引腳圖如圖2-4，其中V為電源引腳VCC，VCC一般為3V到5V之間的電壓，一般取3.3V；D為數(shù)據(jù)接收引腳，沒有數(shù)據(jù)接收時(shí)D為高電平；C為2KHzClock輸出引腳；G為接地引腳；A為測溫啟動(dòng)信號引腳，低電平有效。

二、紅外測溫模塊的時(shí)序

紅外測溫模塊的時(shí)序圖如圖5，在CLOCK的下降沿時(shí)接收數(shù)據(jù)。(例：假使一次溫度測量需接收5個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，這5個(gè)字節(jié)中：