畢業(yè)論文-基于單片機(jī)的紅外溫度測量系統(tǒng)含外文翻譯

xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文基于單片機(jī)的紅外溫度測量系統(tǒng)紅外測溫技術(shù)在生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測、設(shè)備在線故障的診斷、設(shè)備安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮著重要作用。溫度在絕對零度以上的物體，都會因自身的分子運(yùn)動(dòng)而輻射出紅外線。通過紅外探測器將物體輻射的功率信號轉(zhuǎn)換成電信號。紅外檢測器將吸收的輻射轉(zhuǎn)化為熱能，因此提高檢測器的溫度，并把溫度變化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成電子信號，放大顯示出來。紅外測溫打破了傳統(tǒng)的測溫模式，并且具備遠(yuǎn)距離非接觸式測量、回應(yīng)速度快、測量精度高、測量范圍廣和可同時(shí)測量環(huán)境溫度和目標(biāo)溫度的特點(diǎn)，測量距離可達(dá)30米單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，可以說，智能控制與自動(dòng)控制的核心就是單片機(jī)，單片機(jī)在檢測和控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)本文主要介紹了利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，并基于單片機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)紅外溫度的測量，系統(tǒng)采用具有SPI(串行外圍接口)接口的TN系列紅外溫度傳感器來測量溫度信號，可同時(shí)測量目標(biāo)溫度和環(huán)境溫度，并將測量的數(shù)據(jù)送給SPCE061A單片機(jī)處理，之后送數(shù)碼管顯示，同時(shí)利用SPCE061A單片機(jī)的語音功能播報(bào)溫度值。該溫度計(jì)以其準(zhǔn)確快捷的測量功能、清晰易懂的數(shù)字化顯示方便人們?nèi)粘Ｉ钍褂?，語音播報(bào)功能使其更加智關(guān)鍵詞紅外測溫；TN9;單片機(jī)Infraredtemperature-measuringintheprocessofproductqumonitoring,equipmentsavingetcplaysaveryimportantrole.Temperatureofobjectsaboveabsolutezero,themoleculesareduetotheirownmoinfrareddetectorwecanchangethepowersignalswhichobjectsradiateintoelectricalsignals.Infrareddetectorwillabsorbtheradiationintoheat,therebyiInfraredtemperature-measuringbroketraditionaltemperaturemeasurementmodel,andlong-distancenon-contactmeasurement,tmeasurement,themeasurementrangeandsimultaneousmeasurementofenvironmentaltemperatureandtemperaturecharacteristdistancecanreach30meters.SCMhassmall,strongcontrolandautomaticcontrolofsingle-cThispaperintroducedtheuseofsinglechipmicrocomputertemperaturecontrolsystemdesignprocess,andbasofperipheryofinfraredtemperaturesensorTNseries,signalmeasuringtemperaturemeasuringtemperatureandenvironmentaofspeechbroadcastSPCE061Atemperature.Thethermometertoitsaccuratemeasurementofquick,transparentfunctionofdigitaldisplayconvenientPeople'sDailylife,speechfunctionmakesitmoreintelligentanduser-friendly.KeywordsInfraredtemperature-measuring;TN9;Single-chipMicrocontrollerxx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文摘要 I Ⅱ 11.1課題背景 11.2紅外測溫技術(shù)國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r介紹 21.3紅外測溫技術(shù)國外發(fā)展?fàn)顩r介紹 21.4國內(nèi)外紅外測溫技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r比較 21.5論文主要研究內(nèi)容 3第2章紅外測溫原理及相關(guān)器件介紹 42.1紅外測溫原理 42.1.1紅外輻射基礎(chǔ)理論 42.1.2非接觸紅外測溫優(yōu)點(diǎn) 72.2基于單片機(jī)的智能儀器設(shè)計(jì)方法 72.2.1智能儀器的組成及特點(diǎn) 82.2.2智能儀器的設(shè)計(jì)方法 92.3控制芯片模塊介紹 2.3.1SPCE061A16位單片機(jī)介紹 2.3.2SPCE061A片內(nèi)存儲器結(jié)構(gòu) 2.4本章小結(jié) 第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 3.2主控板設(shè)計(jì) 3.2.1主控芯片的選擇 3.2.2主控板設(shè)計(jì) 3.3顯示與鍵盤 3.3.1鍵盤與顯示控制電路設(shè)計(jì) 3.3.2顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 3.4控制接口設(shè)計(jì) 3.4.1紅外測溫模塊接口設(shè)計(jì) 3.4.2鍵盤及顯示接口設(shè)計(jì) 3.4.3輔助部分接口設(shè)計(jì) 3.6抗干擾設(shè)計(jì) 3.7本章小結(jié) 第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文4.1系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 4.2系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 4.3鍵盤掃描子程序 4.4測溫子程序 4.5播報(bào)顯示子程序 4.6中斷服務(wù)程序 304.7本章小結(jié) 致謝 1第1章緒論隨著人類社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)正在改變著人類的生活習(xí)慣，在當(dāng)今社會，生活的節(jié)奏在不斷的加快，各種與生活相關(guān)的東西也在不斷更新。譬如說體溫計(jì)，溫度是人體生命活動(dòng)的基本特征，也是觀察人體機(jī)能是否正常的一種生理信號。而傳統(tǒng)的體溫計(jì)多采用生物原理，根據(jù)水銀隨溫度升降的熱脹冷縮性質(zhì)，通過讀取刻度值來判斷溫度高低，有時(shí)由于光線較暗或其它因素的影響，使得觀察者難以準(zhǔn)確的判斷。同時(shí)，這些溫度計(jì)一般對單人單次測量在2-5分鐘左右，其工作效率很低，也難以用于大量的人群排一旦有患者通過機(jī)場或車站人群密集的地方，疫情擴(kuò)散范圍會更為加大，在這種情況下，使用傳統(tǒng)的水銀體溫計(jì)來排查是否有疑似患者途經(jīng)則頗顯捉襟見肘。紅外測溫為測量人體溫度提供了快速、非接觸測量手段，可廣泛、有效地用于密集人群的體溫測量。非接觸紅外測溫計(jì)針對特定人群，比如兒童或老人，極其方便。且利用單片機(jī)技術(shù)開發(fā)的語音功能便可克服傳統(tǒng)體溫計(jì)的許多缺陷。它不但可以以數(shù)字的方式顯示出測量結(jié)果，使測量過程變得直觀，而且可以根據(jù)需要以語音播報(bào)出當(dāng)前的溫度值，除此之外，語音體溫計(jì)還具有較高紅外輻射這一物理現(xiàn)象起源于1800年，赫胥爾首先發(fā)現(xiàn)了紅外輻射，經(jīng)過幾代科學(xué)家100多年的探索、實(shí)驗(yàn)與研究，總結(jié)出了正確的輻射定律，為成功地研制紅外測溫儀奠定了理論機(jī)車。直到本世紀(jì)50年代，紅外技術(shù)才開始進(jìn)入廣泛應(yīng)用的階段[1。近代紅外技術(shù)始于二戰(zhàn)，推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的原因主要是由于軍事上的迫切需要和航天工程的蓬勃開展。半個(gè)世紀(jì)以來隨著光學(xué)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展，紅外技術(shù)也日趨完善，其中紅外測溫技術(shù)也形成了紅外測溫作為一門新技術(shù)和新方法,它的出現(xiàn)是紅外技術(shù)的發(fā)展結(jié)果。紅術(shù)。近20年來,紅外測溫技術(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測、設(shè)備在線故障診斷、安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了正在發(fā)揮著重要作用,逐漸被廣泛應(yīng)用于品的污染或損壞的情況下對生產(chǎn)過程中或倉庫里的產(chǎn)品溫度進(jìn)行測量；在醫(yī)學(xué)xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文量。在這種背景下，使用方便、可快速對物體溫度進(jìn)行非接觸、無損測量的紅外測溫技術(shù)就得到了極大的發(fā)展。若測溫不僅限于某一點(diǎn)，而是一個(gè)區(qū)域，則紅外測溫技術(shù)也是一門很實(shí)用和前沿的技術(shù)，以此作為畢業(yè)設(shè)計(jì)，利于理論聯(lián)系實(shí)際，形成個(gè)人在這一方面的知識體系，是對本科階段學(xué)習(xí)內(nèi)容的升華，特別是對單片機(jī)控制、傳感器技術(shù)知識深入，它對學(xué)生自身綜合素質(zhì)與工程能力的培養(yǎng)也有重要意義。1.2紅外測溫技術(shù)國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r介紹我國的紅外技術(shù)研究起步于60年代，70年代后期開始了紅外玻璃測溫計(jì)的研究，但至今未形成系列產(chǎn)品，工業(yè)應(yīng)用僅在近幾年才開始。60年代我國研制成功第一臺紅外測溫儀，1990年以后又陸續(xù)生產(chǎn)小目標(biāo)、遠(yuǎn)距離、適合電業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的測溫儀器，如西光IRT-1200D型、HCW一Ⅲ型、HCW一V型；YHCW-9400型；WHD4015型(雙瞄準(zhǔn)，目標(biāo)D40mm,可達(dá)15m)、WFHX330型(光學(xué)瞄準(zhǔn)，目標(biāo)D50mm,可達(dá)30m)。近年來隨著我國工業(yè)迅速發(fā)展和產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，對測溫系統(tǒng)的需求量越來越大，盡管熱電偶一類接觸性測溫傳感器件仍具有很大的優(yōu)勢，但非接觸性的紅外測溫技術(shù)正日益收到各行各業(yè)的注視和研究開發(fā)。國外的紅外測溫技術(shù)發(fā)展較早，技術(shù)比較成熟，紅外測溫產(chǎn)品種類繁多，測溫精度及分辨率較高。國內(nèi)生產(chǎn)紅外測溫儀的廠家和研究所有：上海自動(dòng)化三廠、云南儀表廠、中國科學(xué)院自動(dòng)化所、杭1.3紅外測溫技術(shù)國外發(fā)展?fàn)顩r介紹在國外，非接觸紅外測溫技術(shù)的發(fā)展極為迅速：日本的千野、橫河、松下、川崎、精工、北辰、米諾他等公司生產(chǎn)的簡易輻射溫度計(jì)具有較高的水平。美國生產(chǎn)的PM-20、30、40、50、HAS—201測溫儀；瑞典AGA公司TPT20、30、40、50等也有較廣泛的應(yīng)用。DL-500E可以應(yīng)用于110～500kV變電設(shè)備上，圖像清晰，溫度準(zhǔn)確。紅外熱像儀，主要有日本TVS-2000、研制出各種便攜式輻射溫度計(jì)，如RAYTEK公司的Ranynger系列、WAHL公司和德國的IKE公司生產(chǎn)的紅外測溫儀都具有較高的準(zhǔn)確度。1.4國內(nèi)外紅外測溫技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r比較相比之下，國內(nèi)紅外測溫技術(shù)相對來說技術(shù)落后，產(chǎn)品種類比較單一，測溫精度及測溫分辨率也不如國外產(chǎn)品在技術(shù)性能上國內(nèi)產(chǎn)品與國外產(chǎn)品相比還有一定差距，但隨著紅外產(chǎn)品在國內(nèi)應(yīng)用得更加普及，會有更多廠家和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行這方面的研究，會推動(dòng)我國紅外測溫產(chǎn)品性能的提高，以滿足工農(nóng)業(yè)生3本論文主要研究基于單片機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)紅外溫度測量，主要研究的內(nèi)容包括：紅外測溫原理及方法，單片機(jī)控制技術(shù)、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和測溫軟件設(shè)以單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)完成基于單片機(jī)的紅外溫度測量系統(tǒng)，采用紅外溫度探測技術(shù)實(shí)現(xiàn)對測量目標(biāo)的非接觸溫度實(shí)時(shí)測量。完成測量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和主要的測量軟件設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了合理的分析與論證，最終，選取最合適的紅外溫度傳感器為設(shè)計(jì)所用。在以往的實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域中，常規(guī)方式是采用上、下位機(jī)的模式。上位機(jī)一來隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及軟件技術(shù)的發(fā)展，這種模式正逐漸被嵌入嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，面向具體應(yīng)用編寫應(yīng)用程序，形成完整的實(shí)時(shí)控制系xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文4紅光紅光第2章紅外測溫原理及相關(guān)器件介紹紅外技術(shù)時(shí)代的到來已經(jīng)打開了多種多樣應(yīng)用的大門，它們包括了光電子器件、電光器件、通信系統(tǒng)、高分辨率成像傳感器以及一大批其他商用和軍用傳感器。在把紅外技術(shù)應(yīng)用于各種器件與系統(tǒng)之前，了解紅外輻射理論是極為紅外線是一種電磁波，具有與無線電波及可見光一樣的本質(zhì)，紅外線的發(fā)現(xiàn)是人類對自然認(rèn)識的一次飛躍，對研究、利用和發(fā)展紅外技術(shù)領(lǐng)域開辟了一條全新的廣闊道路。紅外輻射也稱紅外光，其波長從0.75μm到1000μm。紅外光在電磁波普中的位置如圖2-1所示。見近紅外中紅外遠(yuǎn)紅外圖2-1紅外光在電磁波譜的位置在電磁波譜中，我們把人眼可直接感知的0.4～0.75微米波段稱為可見光波段，而把波長從0.75至1000微米的電磁波稱為紅外波段，紅外波段的短波端與可見光紅光相鄰，長波端與微波相接?？梢姽廨椛渲饕獊碜愿邷剌椛湓?，如太陽、高溫燃燒氣體、灼熱金屬等，而任何低溫、室溫或加熱后的物體都有紅紅外線是電磁波譜的一個(gè)部分，這一波段位于可見光和微波之間。紅外光的最大特點(diǎn)就是具有很強(qiáng)的光熱效應(yīng)，是光譜中最大的光熱效應(yīng)區(qū)。紅外光在5光譜區(qū)中位于可見光之外，是一種不可見光。和所有的電磁波一樣，它也具有反射、折射、干涉、吸收等性質(zhì)。自然界中任何物體，只要其溫度在絕對零度之上，都會因自身的分子運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生紅外輻射，紅外輻射的強(qiáng)度與物體的溫度1.紅外輻射的發(fā)射及其規(guī)律先簡單介紹一下黑體的紅外輻射規(guī)律。所謂黑體，簡單講就是在任何情況下對一切波長的入射輻射吸收率都等于1的物體，也就是說全吸收。顯然，因?yàn)樽匀唤缰袑?shí)際存在的任何物體對不同波長的入射輻射都有一定的反射(吸收率不等于1),所以，黑體只是人們抽象出來的一種理想化的物體模型。但黑體熱輻射的基本規(guī)律是紅外研究及應(yīng)用的基礎(chǔ)，它揭示了黑體發(fā)射的紅外熱輻射隨溫度及波長變化的定量關(guān)系。下面，我著重介紹其中的三個(gè)基本定律。(1)輻射的光譜分布規(guī)律-普朗克輻射定律一個(gè)絕對溫度為T(K)的黑體，單位表面積在波長a附近單位波長間隔內(nèi)向整個(gè)半球空間發(fā)射的輻射功率(簡稱為光譜輻射度)M列關(guān)系見式(2—1):式中c,,c,分別為第一、第二輻射常數(shù)。普朗克輻射定律是所有定量計(jì)算紅外輻射的基礎(chǔ)。(2)斯蒂芬—玻爾茲曼定律：物體的總輻射率，即單位面積發(fā)射總功率與黑體溫度的四次方及材料表面的發(fā)射率成正比。數(shù)學(xué)表示見式(2—2):其中：σ=5.67×10-w/m2·K?,為Stefan-Boltzmann常數(shù)，ε為材料表1879年斯蒂芬從實(shí)驗(yàn)上總結(jié)而得到該公式，1884年玻耳茲曼從理論上證明斯蒂芬-玻耳茲曼定律表明，凡是溫度高于開氏零度的物體都會自發(fā)地向外發(fā)射紅外熱輻射，而且，黑體單位表面積發(fā)射的總輻射功率與開氏溫度的四次方成正比。而且，只要當(dāng)溫度有較小變化時(shí)，就將會引起物體發(fā)射的輻射功率很大變化。那么,我們可以想象一下，如果能探測到黑體的單位表面積發(fā)射的總輻射功率，不是就能確定黑體的溫度了嗎?因此，斯蒂芬-玻耳茲曼定律是所(3)輻射的空間分部規(guī)律——朗伯余弦定律所謂朗伯余弦定律，就是黑體在任意方向上的輻射強(qiáng)度與觀測方向相對于輻射表面法線夾角的余弦成正比見式(2—3):xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文此定律表明，黑體在輻射表面法線方向的輻射最強(qiáng)。因此，實(shí)際做紅外檢測時(shí)。應(yīng)盡可能選擇在被測表面法線方向進(jìn)行，如果在與法線成o角方向檢測，前面所說的輻射定律是對理想輻射源-黑體而言的，黑體的發(fā)射系數(shù)為1。自然界中存在的實(shí)際物體，幾乎都不是黑體，它們的發(fā)射系數(shù)都小于1。這些收、反射或透過紅外輻射。根據(jù)基爾霍夫定律，在熱平衡狀態(tài)下，物體輻射的功率等于它吸收的功率。物體的輻射率、反射率和透過率總和為1。用公式表實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)際物體的輻射度除了依賴于溫度和波長外，還與構(gòu)成該物體的材料性質(zhì)及表面狀態(tài)等因素有關(guān)。這里，我們引入一個(gè)隨材料性質(zhì)及表面狀態(tài)變化的輻射系數(shù)，則就可把黑體的基本定律應(yīng)用于實(shí)際物體。這個(gè)輻射系數(shù)，就是常說的發(fā)射率，或稱之為比輻射率，其定義為實(shí)際物體與同溫度黑體德國物理學(xué)家基爾霍夫通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在相同的溫度下，各種物體在同一波長的發(fā)射率與吸收率的比值都相等，并等于該溫度下黑體在同一波長的發(fā)射率。數(shù)學(xué)表示見式(2—4):下的本領(lǐng)，為常數(shù)。該定律指出物體發(fā)射本領(lǐng)和吸收率之間的普遍關(guān)系，通俗綜合稱謂，它構(gòu)成生物體周圍的生物信息場。科學(xué)研究表明，生物體(包括人體)可產(chǎn)生溫度場、電場和磁場等，統(tǒng)稱為生物信息場，可以用物理學(xué)中的電生物波譜的波長覆蓋范圍在電磁波譜中的紫外線到弱微波之間，人體的生物波譜則主要在紅外線到弱微波區(qū)域，尤其集中在紅外線波段范圍。因此它遵生物波譜的這種物理信息的存在、變化是與生物體自身功能狀態(tài)密切相關(guān)7在人體生物信息場已知物理參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測量中，對輻射能量比較集中的波溫度及輻射率有關(guān)?；铙w皮膚光譜范圍約為3-50μm,其中8-14μm波段的輻射量占總能量的46%,峰值波長約為9.5μm,雖然人體生物波譜分布范圍較寬，從可見光到微波波段，但在非能量集中區(qū)域，信號強(qiáng)度較低，尤其在遠(yuǎn)端0.98,近似為黑體。根據(jù)普朗克定律，圍內(nèi)，根據(jù)Wien定律λm·T=2898(Kμm),人體皮膚輻射的峰值波長約紅外測溫不需要與被測溫度場的內(nèi)部或表面，因此，不會干擾被測溫紅外測溫不象熱電偶、溫度計(jì)那樣，需要與被測量體接觸以達(dá)到熱平衡4.準(zhǔn)確度高測溫系統(tǒng)并不處在較高或較低的溫度場中，而是工作在正常的溫度或測量系統(tǒng)微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代電子技術(shù)的成就給傳統(tǒng)的電子測量與儀器帶來了巨大的沖擊和革命的影響。微處理器在20世紀(jì)70年代初期問世不久，就被引進(jìn)電子測量和儀器領(lǐng)域，所占比重在各項(xiàng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中名列前茅。在這之后，隨著微處理器在體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低等方面的進(jìn)一步的發(fā)展，電子測量與儀器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合就愈加緊密，形成了一種全新的微型計(jì)算機(jī)化儀器。目前，人們習(xí)慣將這種內(nèi)含微型計(jì)算機(jī)并帶有相關(guān)通信接口的電子儀器稱8以單片機(jī)為核心的智能測量儀器的基本組成如圖2-2所示。單片機(jī)是儀器的主體，對于小型儀器來說，單片機(jī)內(nèi)部的存儲器已經(jīng)足夠；大型儀器要進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，或者要完成復(fù)雜的控制功能，其監(jiān)控程序較大，測量、處理的數(shù)據(jù)很多，這是需要在單片機(jī)外部擴(kuò)展片外存儲器，被測量的模擬信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換之后，通過輸入通道進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部；單片機(jī)根據(jù)由鍵盤置入的各種擬電壓。通信接口的功能是通過接口總線與其他儀器甚至計(jì)算機(jī)作遠(yuǎn)距離通A/D圖2-2智能儀器通用結(jié)構(gòu)框圖現(xiàn)在傳感器也正在受著微電子技術(shù)的影響，不斷發(fā)展變化。傳感器正朝著小型、固態(tài)、多功能和集成化的方向發(fā)展。有許多國家正致力于將微處理器與近20年來，由于微電子學(xué)的進(jìn)步以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，智能化測量控制儀表已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)展。從技術(shù)背景上來說，硬件集成電路的不斷發(fā)xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文9系統(tǒng)的功耗只是普通TTL系統(tǒng)功耗的1/10,采用這種CMOS芯片組成的智能化測量控制儀表可以采用干電池供電，從根本上解決了市電干擾的問題。同時(shí)還智能儀器是以微型計(jì)算機(jī)為核心的電子儀器，它不僅要求設(shè)計(jì)者熟悉電子儀器的工作原理，而且還要求掌握微型計(jì)算機(jī)硬件和軟件的原理。因而其設(shè)計(jì)不能完全沿用傳統(tǒng)電子儀器的設(shè)計(jì)方法和手段。為了保證儀器的質(zhì)量，提高研制效率，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在正確的設(shè)計(jì)思想指導(dǎo)下，按照一個(gè)合理的步驟進(jìn)行開發(fā)。設(shè)計(jì)研制一臺智能儀器的一般開發(fā)過程如圖2-3所示。各主要階段的設(shè)計(jì)原則和工作內(nèi)容簡要概述如下。1.確定設(shè)計(jì)任務(wù)首先根據(jù)儀器最終要實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，編寫設(shè)計(jì)任務(wù)說明書，明確儀器應(yīng)具備的功能和應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。設(shè)計(jì)任務(wù)說明書是設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，應(yīng)2.擬制總體設(shè)計(jì)方案這個(gè)階段，設(shè)計(jì)者首先依據(jù)設(shè)計(jì)的要求和一些約束條件，提出幾種可能的方案。每個(gè)方案應(yīng)包括儀器的工作原理，采用的技術(shù)，重要元器件的性能等；接著要對各方案進(jìn)行可行性論證，包括對某些重要部分的理論分析與計(jì)算以及一些必要的模擬實(shí)驗(yàn)，來驗(yàn)證方案是否能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求；最后再兼顧各方面因素選擇其中之一作為儀器的設(shè)計(jì)方案。在確定儀器總體設(shè)計(jì)方案時(shí)，微處理器的選擇非常關(guān)鍵。微處理器是整個(gè)儀器的核心部件，應(yīng)從功能和性能價(jià)格比3.確定儀器工作總框圖當(dāng)儀器總體方案和選用的微處理器的種類確定之后，就應(yīng)該采用自上而下的方法，把儀器劃分成若干個(gè)便于實(shí)現(xiàn)的功能模塊，并分別繪制出相應(yīng)的硬件和軟件工作框圖。4.硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試一旦儀器工作總框圖確定之后，硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)工作就可以齊頭并進(jìn)。硬件電路設(shè)計(jì)的一般過程是：先根據(jù)儀器硬件框圖按模塊分別對個(gè)單元電路進(jìn)行電路設(shè)計(jì)；然后再進(jìn)行硬件合成，即將各單元電路按硬件框圖將各部分電路組合在儀器，構(gòu)成一個(gè)完整的整機(jī)硬件電路圖。在完成電路設(shè)計(jì)之后，即可繪制硬件原理圖，然后進(jìn)行裝配與調(diào)試。軟件設(shè)計(jì)一般按列步驟進(jìn)行：即先分析儀器系統(tǒng)對軟件的要求；然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行軟件總體設(shè)計(jì)，包括程序總體及污垢設(shè)計(jì)和對程序進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，模塊化設(shè)計(jì)即將程序劃分為若干個(gè)相對獨(dú)立的模塊；接著畫出每一個(gè)專用程序模塊的詳細(xì)流程圖，并選擇合適的語言編寫程序；最后按照軟件總體設(shè)計(jì)時(shí)給出的結(jié)構(gòu)框圖，將各模塊入口、出口及對硬件資源占用情況。設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)編寫任務(wù)說明書擬定總體設(shè)計(jì)方案選擇處理器芯片權(quán)衡硬、軟件比例電路硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)硬件電路調(diào)試軟件程序調(diào)試裝配樣機(jī)、軟硬聯(lián)調(diào)樣機(jī)性能指標(biāo)測試N性能是否Y編制技術(shù)文件、轉(zhuǎn)產(chǎn)圖2-3設(shè)計(jì)研制智能儀器的一般過程從設(shè)計(jì)任務(wù)及要求來看，整個(gè)設(shè)計(jì)要求我們完成一個(gè)基于單片機(jī)的紅外溫度測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這個(gè)溫度測量系統(tǒng)能夠通過按鍵來啟動(dòng)紅外測溫，之后需要將測溫?cái)?shù)據(jù)送單片機(jī)處理，得到溫度值；這一溫度值又需要顯示并且語音播xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文報(bào)出來，從而實(shí)現(xiàn)其智能化和人性化。從這一分析來看，整個(gè)系統(tǒng)需要這樣幾個(gè)功能模塊：單片機(jī)主控模塊、紅外測溫模塊、鍵盤顯示模塊以及語音輸出模塊。其中單片機(jī)機(jī)型的選擇至關(guān)重要，因?yàn)樗倪x擇關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜和2.3.1SPCE061A16位單片機(jī)介紹SPCE061A是繼μ'nSPTM系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。與SPCE500A不同的是，在存儲器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能，SPCE061A里只內(nèi)嵌32K字的閃存(FLASH)。較高的處理速度使μ'nSPTM能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜制器是適用于數(shù)字語音識別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟(jì)的選擇。0.32MHz～49.152MHz;可編程音頻處理；內(nèi)部震蕩，外接晶體振蕩器；系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài)),耗電僅為2μA3.6V;2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值);2個(gè)10位DAC(數(shù)-模轉(zhuǎn)換)輸出通道；32位通用可編程輸入/輸出端口；14個(gè)中斷源可來自定時(shí)器A/B,時(shí)基，2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，鍵喚醒；具備觸鍵喚醒的功能；使用凌陽音頻編碼SACMS240方式(2.4K位/秒),能容納210秒的語音數(shù)據(jù)；鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號；32768Hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘；7通道10位電壓模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和單通道聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器；聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動(dòng)增益控制(AGC)功能；具備串行設(shè)備接口；具有低電壓復(fù)位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(LVD)功能；內(nèi)置在線仿真電路ICE(In-C基于單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部ROM、RAM存儲器的編址有兩種方式：一種是ROM、RAM、I/O統(tǒng)一編址；另一種是獨(dú)立編址，稱為哈佛結(jié)構(gòu)。SPCE061A是存儲器統(tǒng)一編址的存儲結(jié)構(gòu)。其片內(nèi)存儲器地址映射如圖2-4所示。0x0700~0x07FF地址是2K字的SRAM(包括堆棧區(qū))。0x7000~0x7FFF地址是I/O和系統(tǒng)端口，也是專用的控制設(shè)置寄存器和輸入/輸出口地址，與51的特殊功能據(jù)村其的作用類似。0x8000~0xFFF5地址是32K字閃存(FlashROM),作為程序和有關(guān)數(shù)據(jù)的OXFFF6~0xFFFF地址是中斷向量入口地址。該單片機(jī)復(fù)位后PC的數(shù)值被置為0x8000,程序由此開始執(zhí)行。OXFFF5保留空間I/O端口系統(tǒng)端口32K字FlashROM中斷向量RAM一般分為動(dòng)態(tài)存儲器(DRAM)和靜態(tài)存儲器(SRAM)兩大類。刷新電路，可提高整體的工作效率。缺點(diǎn)，集成度低，功耗較大，相同的容量體積較大，而且價(jià)格較高，少量用于關(guān)鍵性系統(tǒng)以提高效率。SPCE061A的讀堆棧是一個(gè)區(qū)域，用來存放因中斷或子函數(shù)調(diào)用等而需要保存的一些數(shù)按照“先進(jìn)后出”原則進(jìn)行數(shù)據(jù)存取的一種工作方式，如圖2-5所示。它主要用于子程序調(diào)用及返回和中斷處理斷電的保護(hù)及返回。堆棧的最大容量范圍限制在2K字SRAM內(nèi)，即其地址是在從0x07FF~0x0000的存儲器范圍中。值得注意的是，堆棧的生長方向是自頂向下的，SPCE061A系統(tǒng)復(fù)位xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文POP后SP加1棧頂本章主要介紹了紅外測溫技術(shù)的基本原理以及本設(shè)計(jì)中所需用到的模塊器件工作原理，第一部分介紹了紅外技術(shù)的基本理論基礎(chǔ)和紅外光測溫原理。第二部分介紹了核心控制模塊的工作原理，為下一章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)提供依據(jù)。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用基于單片機(jī)智能化儀器的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖3-1,系統(tǒng)由紅外測溫模塊、控制模塊、鍵盤及顯示SPCE061A圖3-1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖SPCE061A單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，負(fù)責(zé)控制啟動(dòng)溫度的測量、接受測量數(shù)據(jù)、計(jì)算溫度值，并根據(jù)取得的鍵值控制播報(bào)顯示過程，同時(shí)通過音頻輸出通道播報(bào)溫度值；紅外測溫模塊負(fù)責(zé)溫度的測量、采集，并將采集數(shù)的顯示。通過按鍵啟動(dòng)紅外測溫模塊，測量結(jié)束返回測量結(jié)果，待MCU運(yùn)算處理得出目標(biāo)溫度和環(huán)境溫度后將溫度對結(jié)果進(jìn)行語音播報(bào)。利用鍵盤可以控鍵，僅測量、播報(bào)和顯示目標(biāo)溫度；按K3鍵，僅測量、播報(bào)和顯示環(huán)境溫度。近10余年來，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)日新月異的發(fā)展，這類8位/16位單片機(jī)的性能又有了很大的增強(qiáng)，仍然保持著智能儀器主機(jī)電路主流機(jī)型的地位。我們知道方案選擇的關(guān)鍵是單片機(jī)機(jī)型的選擇。目前市場上主流單片機(jī)是8位和16位的單片機(jī)，而且現(xiàn)在主要都是采用帶有閃存或其他功能的新型單片機(jī)，如8位的有美國Atmel公司的AT89C51、AT89S51等，PHLIPS公司的樣也可以采用其它的8位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，方案結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。過內(nèi)部語音算法將結(jié)果播報(bào)出來。方案結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。SPCEO61A比較方案一和方案二：方案一采用8位單片機(jī)，資源比較適中，但是如果需要實(shí)現(xiàn)語音功能則比較困難，擴(kuò)展電路比較復(fù)雜，而且還需要專用的仿真器；方案二采用SPCE061A單片機(jī)，該16位單片機(jī)運(yùn)算能力強(qiáng)，操作簡單，而且?guī)в姓Z音功能，可以非?？旖莸貙?shí)現(xiàn)語音輸出功能，提高了集成度，并且能系統(tǒng)的顯示方案有數(shù)碼管顯示和液晶顯示，本設(shè)計(jì)中我們采用數(shù)碼管來顯示。臺灣凌陽公司同時(shí)開發(fā)了很多功能模塊，可供我們選擇，為我們完成紅外測溫計(jì)的設(shè)計(jì)提供了很多便利。本設(shè)計(jì)中主要采用了其生產(chǎn)的61板、紅外測溫xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文VCP堅(jiān)VCP堅(jiān)主控板設(shè)計(jì)是基于SPCE061A精簡開發(fā)板開發(fā)設(shè)計(jì)完成的。是以凌陽16位單片機(jī)SPCE061A為核心的精簡開發(fā)一仿真一實(shí)驗(yàn)板，是“凌陽科技大學(xué)計(jì)劃”專為大學(xué)生、電子愛好者等進(jìn)行電子實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、電子制作及電子競賽所設(shè)計(jì)的，也可作為單片機(jī)項(xiàng)目初期研發(fā)使用。61板除了具備單片機(jī)最小系統(tǒng)電路外，還包括有電源電路、音頻電路(含MIC輸入部分和DAC音頻輸出部分)、復(fù)位電路等，采用電池供電，方便隨身攜帶。61板上有調(diào)試器接口(Probe接口)以及下載線(EZProbe)接口，分別可接凌陽科技的在線調(diào)試器、簡易下載線，配合unSPIDE,可方便地在板上實(shí)現(xiàn)程序的下載、在線仿真調(diào)試。另外，61板體積小、價(jià)格相對較低、采用電池供電，攜帶十分方便。PLL的最小系統(tǒng)如圖3-4所示，本系統(tǒng)以SPCE061A單片機(jī)為主控芯RESETVDDY1OSaOSaSVSSDACDAC2VRTPADVRTPAD(VEXVDDICEENICE_SCKVSS26DAC2VREF2MICSAVSSIVSSVgpVSSVgpp二NCSRARYRpBNCSRARYRpBVDDICECKNCVDDHPVINDACPVINDAC1DAC2AGCMICOUTMICNPFUSENCMICPNCMICPSSAEVOISSAEVOILVOIvssH6SYLVOIvssH6SY號AVSNICZVOIZVOITOA6ToA7人治省VDDHNCNCPVPPIOB14IOBI5VSSROMTIOA15IOA13IOA12IOA11IOA10IOA9vss68IOBI167IOBI264IOBI563SLEEP5410A9D1AAVDDDxALEDRESBVSS圖3-4SPCE061A最小系統(tǒng)而核心控制模塊實(shí)際上就是SPCE061A單片機(jī)的最小系統(tǒng)。在主芯片的OSC0、OSC1端接上晶振及諧振電容，在鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入VCP端接上相應(yīng)的電容電阻后，即可構(gòu)成SPCE061A最小系統(tǒng)，最小系統(tǒng)主要包括xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文SPCE061A芯片及其外圍的基本電路：晶振輸入電路(OSC)、鎖相環(huán)電路(PLL)、復(fù)位電路(RESET)、指示燈(LED)等，這些電路都做在61板中。3.3.1鍵盤與顯示控制電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中采用6位數(shù)碼管顯示，3個(gè)按鍵控制。整個(gè)電路我們采用凌陽公司的LED鍵盤顯示模塊。設(shè)計(jì)中用到的硬件電路如圖3-5所示。LED顯示及鍵盤模塊基本特性和主要功能如下：1.LED鍵盤模塊采用DC5V供電，也可以采用DC3.3V供電；2.擴(kuò)展了6位8段數(shù)碼管，顯示范圍為-99999～999999;3.8個(gè)發(fā)光二極管，可作為顯示狀態(tài)信息使用；4.8個(gè)按鍵，可以組成1×8鍵盤也可組成2×4鍵盤；5.一個(gè)電位器，可以提供0～5V的模擬電壓信號或者0～3.3V的模擬電壓，在本設(shè)計(jì)中只用到了三個(gè)按鍵和六位數(shù)碼管顯示，下面簡單介紹一下用到管的C極。若IN腳輸入高電平，對應(yīng)的OUT腳接地；IN腳輸入低電平，對應(yīng)號，輸入信號高電平有效。共陰極2位數(shù)碼管。其中a～dp為數(shù)碼管的段信號，G1、G2為2位數(shù)碼管的位信號。段信號高有效，位信號低有效。3.LG5643EH共陰極4位數(shù)碼管。其中a～dp為數(shù)碼管的段信號，d1、d2為時(shí)鐘冒號的段信號；G1～G4為4位數(shù)碼管的位信號，G5為時(shí)鐘冒號的位信號。段信號高有效，位信號低有效。該紅外測溫系統(tǒng)主要由SPCE061A精簡開發(fā)板、具有SPI接口的TN系列紅外測溫模塊、鍵盤顯示模塊以及電源和揚(yáng)聲器組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與連接圖如圖3-6所示。紅外測溫VDCGAIOA15IOA13IOB0~IOB7VDD888DIG1~DIG8鍵盤顯示ROW1揚(yáng)聲器圖3-6系統(tǒng)硬件接口設(shè)計(jì)圖本設(shè)計(jì)的紅外測溫傳感器采用TN系列紅外測溫模塊，紅外測溫模塊參數(shù)如表3-7所示。紅外測溫模塊采用非接觸測溫手段，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、測量范圍廣以及可同時(shí)測量目標(biāo)溫測量范圍-33～220℃工作溫度-10～50℃精度(25℃)分辨率0.05℃響應(yīng)時(shí)間0.5秒距離系數(shù)D:S發(fā)射率0.01～1波長電源3V～5V尺寸35×14×12mmxx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文測量回應(yīng)時(shí)間大約為0.5s,而且，它具備SPI接口，可以很方便地與傳輸數(shù)據(jù)。紅外測溫模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖3-8所示。VDTNTN紅外測溫模塊GA圖3-8紅外測溫結(jié)構(gòu)框圖五個(gè)引腳功能介紹：V為電源電壓引腳VCC,VCC一般為3V到5V之間的電壓，一般取VCC為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。紅外測溫模塊的時(shí)序圖如圖3-9所示，為SPI數(shù)據(jù)格式，在CLOCK的圖3-9紅外測溫模塊時(shí)序圖下降沿接收數(shù)據(jù)，一次溫度測量需接收5個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，這五個(gè)字節(jié)中：Item為0x4c表示測量目標(biāo)溫度，為0x66表示測量環(huán)境溫度；MSB為接收溫度的高xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文八位數(shù)據(jù)；LSB為接收溫度的低八位數(shù)據(jù)；Sum為驗(yàn)證碼，接收正確時(shí)Sum=Item+MSB+LSB;CR為結(jié)束標(biāo)志，當(dāng)CR為0x0dH時(shí)表示完成一次溫度表示結(jié)束碼。無論測量環(huán)境溫度還是目標(biāo)溫度，只要檢測到Item為0x4cH或0x66H同時(shí)檢測到CR為0x0dH,它們的溫度的計(jì)算方法都相同。計(jì)算公式為(3—1):其中Temp為十進(jìn)制，而測量結(jié)果為16進(jìn)制，把它直接轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制即可。比如MSB為0x14H,LSB為0x2aH,測量結(jié)果為0x142aH,十進(jìn)制表示為5162,則測得溫度值為5162/16-273.15=49.475℃。紅外測溫模塊與SPCE061A采用同步串行的通信方式。串口進(jìn)行通信的方式有兩種：同步通信方式和異步通信方式。所謂同步通信是指在約定的通信速率下，發(fā)送端和接收端的時(shí)鐘信號頻率和相信始終保持一致(同步),這就保證了通信雙方在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)具有完全一致的定時(shí)關(guān)系。同步通信把許多字符組成一個(gè)信息組，或稱為信息幀，每幀的開始用同步字符來指示。由于發(fā)送和接收的雙方采用同一時(shí)鐘，所以在傳送數(shù)據(jù)的同時(shí)還要傳送時(shí)鐘信號，以便接收方可以用時(shí)鐘信號來確定每個(gè)信息位。同步通信方式要求通信雙方以相同的時(shí)鐘頻率進(jìn)行，而且準(zhǔn)確協(xié)調(diào)，通過共享一個(gè)單個(gè)時(shí)鐘或定時(shí)脈沖源保證發(fā)送方和接收方的準(zhǔn)確同步，效率較高。異步通信是指通信中兩個(gè)字符之間的時(shí)間間隔是不固定的，而在一個(gè)字符異步通信方式不要求雙方同步，收發(fā)方可采用各自的時(shí)鐘源，雙方遵循異步的通信協(xié)議，以字符為數(shù)據(jù)傳輸單位，發(fā)送方傳送字符的時(shí)間間隔不確定，發(fā)送效率比同步傳送效率低7]。紅外測溫模塊引出5個(gè)引腳，其中引腳V和引腳G分別接電源和地即可；引腳D接SPCE061A的IOA15,傳輸給SPCE061A測量數(shù)據(jù)；引腳C接SPCE061A的IOA14,則通過IOA14就可以檢測到紅外測溫模塊時(shí)鐘；引腳A接SPCE061A的IOA13,這樣只要從IOA13輸出低電平，就可以啟動(dòng)測溫。紅外測溫模塊將測得的數(shù)據(jù)通過引腳D連接IOA15傳輸給SPCE061A,采用串行同步通信方式，其采用的差錯(cuò)校驗(yàn)方法為累加和校驗(yàn)，累加和校驗(yàn)是指發(fā)送方將所發(fā)送的數(shù)據(jù)塊求和tl],并將“校驗(yàn)和”附加到數(shù)據(jù)塊末尾，接收方接收數(shù)據(jù)時(shí)也是先對數(shù)據(jù)塊求和，將所得結(jié)果與發(fā)送方的”校驗(yàn)和”時(shí)行比較，相符則無差錯(cuò)，否則即出現(xiàn)了差錯(cuò)?！靶ｒ?yàn)和”的加運(yùn)算可用邏輯加，也可用算術(shù)加。累加和校驗(yàn)的缺點(diǎn)是無法檢驗(yàn)出字節(jié)位序(或1、0位序不同)的錯(cuò)誤。xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文GNDGND按鍵和顯示功能采用配套的LED鍵盤模組實(shí)現(xiàn)，其中按鍵選擇1×8獨(dú)立按鍵，顯示采用6位8段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。在連接時(shí)要注意：按鍵公共端都接VCC,在鍵盤模塊上注意把ROW1和ROW2用跳線短接起來。IOB口高八位連接8個(gè)按鍵的COL8~COL1,IOA口低八位控制數(shù)碼管的段信號，IOB的低八位分別控制數(shù)碼管的位信號、發(fā)光二極管的公共端和第4位數(shù)碼管后時(shí)鐘冒號DDP的位信號，其中IOB的低六位控制位信號DIG1~DIG6,IOB6控制發(fā)光二極管的公共端(本設(shè)計(jì)中沒有用到發(fā)光二極管模塊),IOB7控制第4位數(shù)碼管后時(shí)鐘冒號DDP的位信號，該信號低電平有效，配合時(shí)鐘冒號DDP的段信號就可以點(diǎn)亮或者熄滅時(shí)鐘冒號。電源與SPCE061A的連接方式，SPCE061A的內(nèi)核供電為3.3V,而I/O端口可接3.3V也可以接5V,所以在電源模塊中有一個(gè)端口電平選擇跳線，由于本系統(tǒng)需要的端口高電平為3.3V(紅外測溫模塊和LED鍵盤模塊的供電電壓都可為3.3V),所以在正常工作狀態(tài)下，將跳線連接為3.3V的供電狀態(tài)即可。但向SPCE061A的ROM中加載程序時(shí)需要更高的電壓，所以在加載程序時(shí)，跳線連接為5V的供電狀態(tài)。SPCE061A的內(nèi)核供電為3.3V,而I/O端口可接3.3V也可以接5V,所以在電源模塊(61板上)中有一個(gè)端口電平選擇跳線，如圖3-3中的J5,此圖為61板上的電源模塊圖。由于本系統(tǒng)需要的端口高電平為3.3V(紅外測溫模塊和LED鍵盤模塊的供電電壓都可為3.3V),所以圖3-10當(dāng)中的J5跳線需要跳VDD_AVDD_PVINVDD十CoN2VsSVSVDDHIN4004D3IN4004C36VO220u223圖3-10電源模塊該系統(tǒng)以16位單片機(jī)SPCE061A作為控制核心，由于紅外測溫模塊具有xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文SPI接口，故可以直接與單片機(jī)的I/O口相連接，不需要信號放大及調(diào)理電路。鍵盤電路可以控制溫度的測量，并把測得的溫度通過數(shù)碼管顯示出來。揚(yáng)聲器可以實(shí)現(xiàn)溫度的語言播報(bào)，超過設(shè)定值會自動(dòng)報(bào)警。電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供電源，該電源模塊為三節(jié)五號電池及電池盒組成。3.6抗干擾設(shè)計(jì)watchdog,中文名稱叫做“看門狗”,全稱watchdogtimer,從字面上我們可以知道其實(shí)它屬于一種定時(shí)器。然而它與我們平常所接觸的定時(shí)器在作用上又有所不同。普通的定時(shí)器一般起記時(shí)作用，記時(shí)超時(shí)(TimerOut)則引起一個(gè)中斷，例如觸發(fā)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘中斷。windows用windows的Timer,windowsTimer的作用與時(shí)器在功能上是相同的，只是windowsTimer屬于軟件定時(shí)器，當(dāng)windowsTimer記時(shí)超時(shí)則引起App向System發(fā)送一條消息從而觸發(fā)某個(gè)事件的發(fā)生。我們從以上的描述可知不論軟件定時(shí)器或硬件定時(shí)器他們的作用都是在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上引起一個(gè)事件的發(fā)生，對于硬件定時(shí)器來說這個(gè)事件可能是通過中斷的形式得以表現(xiàn)，對于軟件定時(shí)器，這個(gè)事件則可以是以系統(tǒng)消息的形式得以表現(xiàn)。正如本文開頭所講的，watchdog本質(zhì)上是一種定時(shí)器，那么普通定時(shí)器所擁有的特征它也應(yīng)該具備，是的，當(dāng)它記時(shí)超時(shí)時(shí)也會引起事件的發(fā)生，只是這個(gè)事件除了可以是系統(tǒng)中斷外，它也可以是一個(gè)系統(tǒng)重起信號(ResetSignal),可以這么說，能發(fā)送系統(tǒng)重起信號的定時(shí)器我們就叫它watchdog。SPCE061A的WatchDog的清除時(shí)間周期為0.75s。因?yàn)閃atchDog的溢出復(fù)位信號WatchDog_Reset信號，如圖3-11所示。4HzWatchDogResetWatchDogClear圖3-11WatchDog的結(jié)構(gòu)和信號時(shí)序的看門狗功能是上電自動(dòng)使能，不能夠被屏xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文蔽。因此在使用時(shí)，在0.75s硬件看門狗是利用一個(gè)硬件定時(shí)器來監(jiān)控主程序的運(yùn)行，也就是說，在主程序的運(yùn)行過程中，必須在給定時(shí)間到來之前對定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位。本章在開始首先介紹了該系統(tǒng)的工作原理，即以SPCE061A為控制中心，負(fù)責(zé)控制啟動(dòng)溫度的測量、接受測量數(shù)據(jù)、計(jì)算溫度值，并根據(jù)取得的鍵值控制播報(bào)顯示過程，同時(shí)通過音頻輸出通道播報(bào)溫度值。然后介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)所遵循的一般原則，智能儀器的設(shè)計(jì)方法。最后根據(jù)這樣的方法對本設(shè)計(jì)進(jìn)行硬件第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)根據(jù)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的要求，編程時(shí)采用模塊化和結(jié)構(gòu)化編程，以主程序和子程序調(diào)用為軟件設(shè)計(jì)的主要手段，軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)反映為主程序和子程序的調(diào)用和被調(diào)用關(guān)系。調(diào)用關(guān)系通過參數(shù)的傳遞和返回計(jì)算結(jié)果來實(shí)現(xiàn)。采用條件連接、循環(huán)連接、中斷/事件方式的結(jié)構(gòu)化連接方式。這種主程序與子過程風(fēng)格的優(yōu)點(diǎn)就是幾乎所有的程序設(shè)計(jì)語言都對此提供了支持，并以函數(shù)、過程、庫、包等形式出現(xiàn)。程序中需要多次執(zhí)行的代碼，可以使用函數(shù)或子過程的形式，提高代碼的使用率，減少內(nèi)存的使用1101。軟件結(jié)構(gòu)主要包含以下的程序模塊：主程序模塊、測溫程序模塊、播報(bào)顯示程序模塊以及中斷程序模塊。4.2系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖4-1所示：初始化紅外測溫模塊，根據(jù)硬件設(shè)計(jì)中的紅外測溫模塊與SPCE061A的接口設(shè)計(jì)將紅外測溫模塊的端口映像到SPCE061A的特殊功能寄存器中。初始化鍵盤，初始化IOB口的高八位為帶下拉電阻的輸入口。將特殊功能寄存器初始化，至此系統(tǒng)的初始化工作完成。接下來是人-機(jī)接口的軟件設(shè)計(jì)，即對按鍵操作的識別與分析，在這里調(diào)用鍵盤掃描子程序來判斷是否有鍵按下，若有鍵按下則識別出是哪個(gè)鍵被按下并求出被按下鍵的鍵值。時(shí)，以保證對用戶的每一次按鍵都能做出響應(yīng)；二是掃描不能占用過多的時(shí)閑情況，選擇適當(dāng)?shù)逆I盤工作方式。鍵盤有三種常用的工作方式：編程掃描工作方式、中斷工作方式和定時(shí)掃描工作方式。在本設(shè)計(jì)中采用的是編程掃描工作方式，這種方式也叫做查詢方式，踏實(shí)利用CPU在完成其他工作的空余，調(diào)用鍵盤掃描程序，以響應(yīng)鍵盤輸入的要求。當(dāng)CPU在運(yùn)行其他程序是，它就不會再響應(yīng)鍵輸入要求，因此，采用該方式編程時(shí)，應(yīng)考慮程序是否能對用戶的每次按鍵做出及時(shí)響應(yīng)。通過人-機(jī)接口有命令發(fā)出時(shí)，則要啟動(dòng)測溫子程序，判斷是否測量到目標(biāo)溫度或環(huán)境溫度，是則依次取第二個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)和第三個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，如果第五個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)為0x0d,則在證明讀到正確數(shù)據(jù)，根據(jù)溫度計(jì)算公式計(jì)算溫度值，并給返回變量賦0,表明已經(jīng)讀到正確的溫度值；否則直接返回。獲得溫度值后就需要將信息顯示給用戶，通過顯示及播報(bào)子程序即可實(shí)現(xiàn)，根據(jù)硬件設(shè)計(jì)IOA的低8位與數(shù)碼管的段控制引腳連接，IOB口的低8位與數(shù)碼管的位控制引腳連接，這樣在軟件設(shè)計(jì)上對特殊功能寄存器的操作就相當(dāng)于對數(shù)碼管顯示的操作。開始初始化測溫模塊掃描鍵盤取鍵值NN按鍵為K2?NNNNYYYYNY因?yàn)橄到y(tǒng)的硬件并不復(fù)雜，而且集成度較高，因而很多功能都需要軟件編xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文程來實(shí)現(xiàn)，所以系統(tǒng)中涉及的軟件程序較多，需要很多實(shí)現(xiàn)獨(dú)立功能的子程序。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖如圖4-2所示，圖中可以看出各文件之間的調(diào)用關(guān)系。TNDriverUser.c文件里包含了TNIRGetData函數(shù)合一個(gè)延時(shí)函數(shù)，TNIRGetData函數(shù)的功能是讀取測量結(jié)果并計(jì)算溫度值。這是一個(gè)用戶端函數(shù)，直接調(diào)用TN_IR_GetData函數(shù)就可以得到測量數(shù)據(jù)。TNRFDriver.asm文件是底層驅(qū)動(dòng)文件，包含了紅外模塊初始化函數(shù)函數(shù)用來啟動(dòng)測溫，TNReadData函數(shù)用來讀取測量數(shù)據(jù)。F_TempplayAndShow就可以播放并且顯示已經(jīng)計(jì)算好的溫度值。Key.c是一個(gè)鍵盤底層驅(qū)動(dòng)文件，包含鍵盤控制端口初始化函數(shù)Key_Init和鍵盤掃描函數(shù)KeyScan函數(shù)。Dig.asm是數(shù)碼管底層驅(qū)動(dòng)文件，包含數(shù)碼管控制端口初始化函數(shù)DIGInit,設(shè)置數(shù)碼管的某一位的顯示內(nèi)容函數(shù)DIGSet,設(shè)置所有數(shù)碼管的顯示內(nèi)容函數(shù)DIGSetAll,獲取某一位數(shù)碼管的顯示內(nèi)容函數(shù)DIGGet,獲取所有數(shù)碼管顯示內(nèi)容函數(shù)DIGGetAll,數(shù)碼管顯示函數(shù)DIGDrive,停止數(shù)碼管顯示函數(shù)DIG_Off和恢復(fù)數(shù)碼管顯示函數(shù)DIG_On。isr.asm文件里定義了各個(gè)中斷函數(shù)，其中在_FIQ中斷服務(wù)函數(shù)里調(diào)用F_FIQ_Service_SACM_S480函數(shù)播放語音，在_IRQ4的4KHz中斷里調(diào)用數(shù)碼管顯示函數(shù)DIGDrive實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)刷新顯示。main.c文件里包含了main()一個(gè)函數(shù)，函數(shù)調(diào)用鍵盤掃描程序掃描鍵盤，根據(jù)返回的鍵值，調(diào)用TN_IR_GetData得到測量數(shù)據(jù)，計(jì)算成溫度值后進(jìn)行播4.3鍵盤掃描子程序按鍵輸入，采用兩次測度按鍵輸入的方法來消除按鍵抖動(dòng)。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，在鍵被按下或彈起時(shí)會出現(xiàn)電壓都會出現(xiàn)抖動(dòng)，如圖4-2所示。為保證按鍵識別的準(zhǔn)確，必須進(jìn)行去抖動(dòng)處理，常用的方法有硬件和軟件兩種方法。硬件方法是在按鍵處加去抖電容，軟件上可以用以延時(shí)程序也可以采用多次測讀的方法，多次測讀鍵值都一樣時(shí)，說明是穩(wěn)定的鍵值。本設(shè)計(jì)中采用兩次測讀，鍵盤掃描程序函數(shù)如下：unsignedintuiTemp;uiData=uiData&0xff00;uiTemp=uiTemp&0xff00;//僅取高八位有效值//兩次讀數(shù)不相等，則置返回值為0調(diào)用鍵盤掃描程序掃描鍵盤，根據(jù)鍵值散轉(zhuǎn)：如果第一個(gè)鍵(K1)按下，調(diào)用測量溫度程序測量，判斷是否正確測到目標(biāo)溫度，否則繼續(xù)測量，直到測量到正確的數(shù)據(jù)；是則播放并顯示目標(biāo)溫度值。然后再調(diào)用測量溫度程序測量，判斷是否正確測量到環(huán)境溫度，否則繼續(xù)測量，直到測量到正確數(shù)據(jù)；是則播放并顯示環(huán)境溫度值；如果第二個(gè)鍵(K2)按下，調(diào)用測量溫度程序測量，判斷是否正確測量到目標(biāo)溫度，否則繼續(xù)測量，直到測量到正確數(shù)據(jù)；是則播放并顯示溫度值；如果第三個(gè)鍵(K3)按下，調(diào)用測量溫度程序測量，判斷是否正確測量到環(huán)境溫度，否則繼續(xù)測量，直到測量到正確數(shù)據(jù)；是則播放并顯示溫度值；如果沒有鍵盤按下，則返回重新掃描鍵盤。4.4測溫子程序主程序中，調(diào)用了測溫程序，其流程圖如圖4-3所示。程序中定義了一個(gè)返回變量，根據(jù)這個(gè)返回變量在主程序中可以根據(jù)該變量判斷是否測量到正確數(shù)據(jù)；調(diào)用啟動(dòng)測溫程序啟動(dòng)測溫；調(diào)用讀測量數(shù)據(jù)程序讀取測量數(shù)據(jù)；判斷第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)是否為0x4c或0x66,也就是判斷是否測量到目標(biāo)溫度或環(huán)境溫度，是則依次取第二個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)和第三個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，如果第五個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)為0x0d,則在證明讀到正確數(shù)據(jù)，根據(jù)溫度計(jì)算公式計(jì)算溫度值，并給返回變量賦0,表明已經(jīng)讀到正確的溫度值；否則直接返回。開始定義返回變量，并賦一個(gè)不為0的數(shù)節(jié)數(shù)據(jù)為0x4cY數(shù)據(jù)為0x0d?Y返回變量賦0NN返回圖4-3測溫程序流程圖4.5播報(bào)顯示子程序該系統(tǒng)采用自動(dòng)播報(bào)方式，播報(bào)顯示程序流程圖如圖4-4所示，百位顯示在第二位數(shù)碼管，十位顯示在第三位數(shù)碼管，個(gè)位顯示在第四位數(shù)碼管，小數(shù)點(diǎn)后第一、二分別顯示在第五、六位數(shù)碼管。Y溫度值為0?NY為0?N播報(bào)“0”顯示“0”YYY為0?為0?NIVNIVN顯示十位數(shù)N播報(bào)“百”播報(bào)十位數(shù)播報(bào)“十”顯示個(gè)位數(shù)據(jù)顯示個(gè)位數(shù)據(jù)度”xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文該系統(tǒng)中用到了兩個(gè)中斷，一個(gè)是FIQ中斷，在這個(gè)中斷里調(diào)用F_FIQ_Service_SACM_S480函數(shù)進(jìn)行語音解碼播報(bào)；另一個(gè)是用到的中斷是IRQ4_4KHz,按照顯示方式，七段LED顯示系統(tǒng)有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示之分。在靜態(tài)顯示系統(tǒng)中，每位顯示器都應(yīng)有各自的鎖存器、譯碼器(若采用軟件譯碼，譯碼器可省去)與驅(qū)動(dòng)器，用以鎖存各自待顯示數(shù)字的BCD碼或反碼。因此靜態(tài)顯示系統(tǒng)在每一次顯示輸出后能夠保持顯示不變，僅在待顯示數(shù)字需要改變時(shí)，才更新其數(shù)字顯示器中的鎖存的內(nèi)容。這種顯示優(yōu)點(diǎn)是占用機(jī)時(shí)少，顯示穩(wěn)定可靠。缺點(diǎn)是當(dāng)顯示的位數(shù)較多時(shí)，占用的I/O端口較多。在動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)中，微處理器或控制器應(yīng)定時(shí)地對各個(gè)顯示器進(jìn)行掃描，顯示器件分時(shí)輪流工作，每次只能使一個(gè)器件顯示，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象，仍感覺所有占用機(jī)時(shí)長，只要不執(zhí)行顯示程序，就立刻停止顯示。但隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，目前已有采用硬件對顯示器進(jìn)行自動(dòng)掃描的專用顯示芯片，使用電路既簡單又占用時(shí)機(jī)少。在這里用IRQ4_4KHz中斷用于刷新顯示。本章主要介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的流程，按照模塊化的設(shè)計(jì)思想，介紹了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，闡述了各個(gè)功能模塊之間的關(guān)系。將該設(shè)計(jì)的軟件部分分為一下幾個(gè)功能模塊，即主程序部分、鍵盤掃描程序、測溫程序、播報(bào)顯示程序、xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文智能儀器的主要特征是以微處理器為核心進(jìn)行工作，因而智能儀器具有強(qiáng)大的控制和數(shù)據(jù)處理功能，使測量儀器在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，改善性能，增強(qiáng)功能以及提高精度和可靠性方面發(fā)生了較大的變革。本文較完整地討論了紅外測溫技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r、理論基礎(chǔ)及利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)紅外測溫的方法，克服了傳統(tǒng)的測溫模式弊端，且具備回應(yīng)速度快、測量精度高、測量范圍廣和可同時(shí)測量環(huán)境溫度和目標(biāo)溫度的特點(diǎn)。1.紅外測溫技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，并將兩者進(jìn)行了對比，相比之下，測溫精度及測溫分辨率也不如國外產(chǎn)品在技術(shù)性能上國內(nèi)產(chǎn)品與國外產(chǎn)品相比還有一定差距，但隨著紅外產(chǎn)品在國內(nèi)應(yīng)用得更加普及，會有更多廠家和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行這方面的研究，會推動(dòng)我國紅外測溫產(chǎn)品性能的提高。2.紅外測溫的原理，主要根據(jù)著名的斯蒂芬-玻耳茲曼定律物體的溫度越高,在相同的輻射率情況下，其輻射度越高，也就是說表面輻射出來的能量就越多，依照這一定律，隨著紅外材料制造技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展與開發(fā)應(yīng)用，紅外輻射測溫技術(shù)獲得了迅速的發(fā)展，被越來越廣泛地使用。3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，以SPCE061A為控制中心，負(fù)責(zé)控制啟動(dòng)溫度的測量、接受測量數(shù)據(jù)、計(jì)算溫度值，并根據(jù)取得的鍵值控制播報(bào)顯示過程，同時(shí)通過音頻輸出通道播報(bào)溫度值。4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，按照模塊化的設(shè)計(jì)思想，將該設(shè)計(jì)的軟件部分分為一下幾個(gè)功能模塊，即主程序部分、鍵盤掃描程序、測溫程序、播報(bào)顯示程序、中本系統(tǒng)通過按鍵操作，并能顯示和播報(bào)測量溫度，操作非常簡單，具有較好的人機(jī)接口，這些特點(diǎn)克服了傳統(tǒng)測溫計(jì)的諸多不便。與此同時(shí)，該系統(tǒng)存在一些缺點(diǎn)如：傳感器本身不宜迅速在兩種溫差較大的環(huán)境中測量，這樣會使測量不夠準(zhǔn)確；系統(tǒng)的軟件功能模塊還需要進(jìn)行優(yōu)化。今后的工作還應(yīng)該在以細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是x治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計(jì)。最后，特別要感謝最后要感謝我的家人，他們一直在背后支持我的學(xué)業(yè)，給予我殷切的企盼和鼓勵(lì)，在此向家人致以最xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文1姚學(xué)軍.紅外測溫原理與測溫技術(shù).中國儀器儀表，1999,(01):10～132A.R.哈杰.紅外技術(shù)應(yīng)用.張孝霖.化學(xué)工業(yè)出版社，2004:1～23常太華.紅外輻射測量在檢測技術(shù)中的應(yīng)用.山西電力技術(shù)，1997,17(05):4鄭子偉.紅外測溫儀概述.計(jì)量與測試技術(shù)，2006,33(10):22～235趙茂泰.智能儀器原理及應(yīng)用.第二版.電子工業(yè)出版社，2004:1～96杜剛.16位單片機(jī)原理及應(yīng)用.中國電力出版社，2007:3～97仲偉峰.單片機(jī)原理及應(yīng)用.清華大學(xué)出版社，2006:111～1278李群芳.單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù).第二版.電子工業(yè)出版社，20059譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì).第三版.清華大學(xué)出版社，200510余雪麗.軟件體系結(jié)構(gòu)及實(shí)例分析.科學(xué)出版社，2004:22～2611李伯成.嵌入式系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社，2006:173～17912池雪蓮.單片機(jī)抗干擾技術(shù)探討.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005,15(21):245~13童時(shí)中.模塊化與計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì).標(biāo)準(zhǔn)化報(bào)道，1997,18(04):20～2514GLORIAA.BENNETT.CalibrationproceduredevelopedforIRsurface-temperaturemeasurements.IEEETRANSACTIONSONCOMPONENTS,HYBRIDS,ANDMANUFACTURINGTECHNOLOGY,1999,12(04):690～695TechnologyConference,Greenwich.UK,2008:809～81416M.Mizote.Temperaturemeasurementintheexternalauditorymeatusxx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文ImprovedinfraredtemperaturesensingsystemforAninfrared(IR)temperaturemeasuremontothesensor.Thegeometryandemissivityofthepartsaffectsthereading,ifthedetectorseesnotonlythetargetbutpartsofthemeasuringsystemperatureasthesensor.Thisallowstheerrorcausedbythedevicetemperaturetobenearthecalibrationtemperature,whichistypicallyatroomopticsperformancewasmodelledandverifiedbymeasurementsensorpcalibrationprocedurenoticingope~a~ionaltemperaturevariatiorepeatabllItyoftheimplementedIRtemperaturesensorusingonacorrecttransferredTemperatureisprobablythemostmeasuredenvironmentalparameterintheworld.Theglobalwarminghasdramaticallyincreasedtheneedofaccuratetemperaturemeasurementoftheenvironment.TemperaturemeasurementisalsothetemperaturecontrolofamicroprocessorinaPC.Basedonthetemperatureinformationproducedbyathermistorboththemicroprocessorandthecoolingsystemhouseholdappliances,suchasrefrigerators,coffeemaaddition,overheatingprotectionisappliedinseveraldevices,suchasmotorsandbatteries.Inconsumerelectronics,themainapplicationisbodythermometers,typicallymeasuredfromthetympanicmembraneintheear.Itisonlynaturaltoconsiderwhethertemperaturesensing,whichhassuchubiquitousapplicationsandgeneralinterest,couldbeimplementedinmobilehandhelddevicessuchasmobilephones.ThermIstor-basedtemperaturesensorsexistinavarietyofproduwristwatchesandalsoafewmobilephones.However,theirperformanceishighlylimitedforasimplephysicalreason.Ifweputathermistorinsideamobiledeviceweweak,butthermalcontaofthedevicewouldimprovesensorcontacttotheenvironment,butcompleteisolationwillstillbevulnerabletoheAnalternativeprincipletoimplementawellperformingenvironmentalsensing.IRsensingoffersanon-contactmethodtomeasuretemperatureoftargetsduetothefactthatallobjects,whichtemperatureisaboveabsolutezeroemitIRThetargettemperaturesensingisbasedonthemeasurementoftheemittedIRradiationfromtheobject.Thmeasurementareasfollows.ThermalsignalfromthetargetcanbeamplifiedbyopticsandthermalsignalfromthedeviceitselfcanbeattenuatedbyanadvantageousopticalInfraredsensingisbasedonthefactthattheintensityofinfraredradiationBoltzmann'slaw.Sincethefieldofviewofthesensorhastoberestrictedinapracticalmobileapplicationthesensoralsoseesasurfaceffectcanbecalibratedawayusinganinternalcompensationcircuithatmeasuresthetemperatureofthesensorelementitself.Atraditionaloptosensing,showingtheNarcissuseffectisshowninAsonecanseefromFig.1noticethatthelensusedinthemeasurementsystemisproducinganopticalsignalofasameorderthanthemeasurementtargetitself.Thisisduetothefactthatlensmatisnottotallytransparent,butithasabsorptionatthemeasurementband,whichcorrespondstothelensemittancebenointernalsourcesofheat.Thesituationisverydifferent,however,whenthevariationand/orinternalheating.InafirstapproximationtomeasurethetargettemperaturebyitsradiatedIRpower,theemissivityanditstemperatureinwhichW=totalradianceoftheobject(W/srxm2)σ=5.67×10~*w/m2.KStefan-BolzmannT=absolutetemperatureoftheobjectTheincidentpowerismeasuredbytheinfrareddetector.Ifthe.emissivityofthetargetisknown,themeaemissivityinallknowncommercialdevices.Itisimportant