【《基于單片機的紅外體溫測量儀設計》12000字（論文）】

隨著生活水平的不斷發(fā)展，健康成為現(xiàn)代人民愈加注重的一方面，體溫作為衡量和檢測身體狀況的一個重要指標也得到了關注，傳統(tǒng)的溫度計根據(jù)水銀的熱脹冷縮效應進行丈量，而紅外體溫測量儀通過物體的熱輻射進行測量，有著安全、簡單、精度本文設計了一款基于STC單片機的紅外溫度檢測設備，該儀器主要包含溫度檢測傳送到主控芯片出進行處理，得出溫度并展現(xiàn)在LCD屏上，溫度高過37攝氏度則蜂鳴器報警，可用按鍵對設備進行控制，該傳感器根據(jù)被測量的物體的熱輻射量確定物該設備具備誤差小，反應快，適應各類環(huán)境的優(yōu)良特點。且可視化的溫度相比起傳統(tǒng)的水銀溫度計，有著誤差小，操作簡單的優(yōu)點，因此紅外體溫測量儀具有一定的 21.1課題的研究目的及意義 1.2課題的國內外研究現(xiàn)狀 3 52系統(tǒng)方案論證 72.1系統(tǒng)方案設計 72.2單元模塊選型 73總體方案與單元電路的設計 93.1系統(tǒng)總體結構設計 923.2系統(tǒng)單元模塊電路設計 94系統(tǒng)軟件設計 4.1系統(tǒng)主程序設計 4.2單元模塊軟件設計 5系統(tǒng)測試及調試 5.2功能測試 5.3遇到問題及處理方法 23 24 25附錄B 錯誤!未定義書簽。各種溫度測量的方式正隨著科技的快步前進而不斷時有革新。傳統(tǒng)的水銀式溫度計由于容易損壞和水銀是有毒物質已經(jīng)逐漸退出了當今社會，紅外體溫測量儀已經(jīng)成為當今的主流測溫儀器。紅外體溫測量儀是一種非接觸式的測溫儀器，該設備具有可視化的溫度數(shù)據(jù)以及安全性高的優(yōu)良特點。非接觸式紅外體溫測量儀，可以在距離被測物體5至10厘米的位置丈量其體溫，該設備的工作原理則是根據(jù)紅外傳感器接受被測物體的紅外輻照，不斷收集輻射的數(shù)量和其波長的大小，來完成對溫度的測量，這種測溫方式有著安全性高、誤差小、測量范圍廣的特點，因此被各國所選擇。并且在2020年初的新冠疫情中也做出了巨大的貢獻，保護了許多一線醫(yī)務工作者。不僅在生物醫(yī)學領域，在軍工領域紅外測溫也是很重要的，為實現(xiàn)對溫度的精準測量。軍工中對類如顯示屏等電子元件要求較高，且這些電子元件面臨著復雜且嚴峻的工作環(huán)境，于是產(chǎn)品的可靠性則是重點關注的地方。但是產(chǎn)品的可靠程度與諸多因素有關，其中溫度又是一個重中之重，對于此類產(chǎn)品來說溫度分為工作溫度，環(huán)境溫度兩種，若是作業(yè)溫度較高則有會使得電子零部件件的壽命變短。為了判斷電子元件所受到的溫度的影響，在所有產(chǎn)品出廠前，都會經(jīng)過一系列的溫度測試，以驗證該產(chǎn)品是否符合預期要求。由于測試儀在測試過程中在測試室中進行測試。因此在模擬的高溫和低溫環(huán)鍵的作用，在醫(yī)學領域中的分支領域，如精神醫(yī)學領域也有重要的作用，大部分精神相適應的子程序，再進行功能調試，確定所編寫的程序具備功能進行測試，以檢測是否能夠達到所需要的標準，第二步則是對全體系統(tǒng)模塊進行實驗，最后得到該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)各個目標，且每個元件都能72系統(tǒng)方案論證非接觸式溫度儀的規(guī)劃中，硬件總共分為兩大部分：微處理器和其他功能模塊。鳴器報警、按鍵操作模塊。收集并衡量紅外輻射的非接觸傳感器由MLX90614擔任，用于檢測被測對象的紅外輻射。液晶顯示屏顯示剩余電量和測量溫度等其他數(shù)據(jù)，當溫度超過37攝氏度或功率低于40%時，報警模塊蜂鳴器被激活。系統(tǒng)設計圖見圖2-1。本設計的主要功能是：當打開電源后，按下測量鍵，傳感器將熱輻射信號傳送到主控芯片，主控芯片將其處理后顯示到LCD屏幕上，若溫度超過37攝氏度，蜂鳴器開始報警，30秒內無任何動作時，自動進入等待模式保存電量，可按下喚醒鍵將儀器方案一：選用由瑞薩公司設計的16位R7FOC002芯片作為主控芯片，該芯片運算方案二：選取由宏晶公司設計的51芯片STC12C5A60S2,該芯片具有高速，低消耗，抗外界滋擾的單片機，向下兼容以往的51芯片，且擁有PWM功能，且在相同的晶振條件下比常見的51單片機快8至12倍，并且操作簡單，兼容市面上常見的編譯軟件，且對開發(fā)設備要求低，也使得開發(fā)時間明顯縮短，并且具有十分優(yōu)良的安全功8綜合考慮，本設計中用到芯片對數(shù)據(jù)傳送和處理要求并不高，因此選用2.2.2紅外測溫模塊的選型2.2.3顯示模塊的選型能夠顯示16*2個字符，且成本低，耗電93總體方案與單元電路的設計本系統(tǒng)是基于STC12C5A60S2單片作為主控芯片，在接通電源后，若采用9V電源對其進行供電，則STC芯片首先將對電源剩余電量進行測量，若電源電量低于40%,主控芯片將發(fā)送信號到蜂鳴器處，蜂鳴器開始報警，若電源高于40%,則進入待測量紅外測溫系統(tǒng)中MLX90614傳感器開始工作把被測目標所散發(fā)的紅外輻照數(shù)據(jù)通過SMbus的方法送到主控芯片處，芯片處理所接收到的數(shù)據(jù)，判讀所測溫度是否高于37攝氏度，若溫度超過37攝氏度，則蜂鳴器模塊接收電平信號，蜂鳴器開始報警，同時顯示屏上出現(xiàn)“Waiting”字符，按下喚醒鍵，可以將設備再次進入到待機界面。本設計選用MLX90614作為非接觸測量傳感器，MLX90614是擁有四個引腳的傳感器。圖3-2為MLX90614電路圖。VSS與電源端相連為傳感器供電，VDD接最小系的P2.1(A9)即第22位管腳相連接，即SCL作為時鐘線，SDA管腳的功能為PWM或SMBus接口的數(shù)據(jù)信號，通常模式下從該管腳通過PWM輸出物體的溫度，該管腳與主控芯片的P2.0(A8)即第21為管腳相連接，作為數(shù)據(jù)線。該組件使用的IIC總線協(xié)議位的數(shù)據(jù)，在傳送之前，會向從設備發(fā)送一個啟動信息，然后傳時，總線立即顯示忙狀況，所有其他IC設備都無法訪問總線。圖3-3為紅外測溫模塊電路設計圖。RRR圖3-3紅外測量模塊電路設計圖根據(jù)歐姆定律，電壓、電流、電阻成一定的函數(shù)關系，因此可以得出該時刻干電池所剩余的電壓，后將電壓與原9V電壓做比較后乘以百分之百，把所收到的電源檢測取樣電路設計如圖3-4所示。語句確定LCD每個顯示點的顯示狀態(tài)，且若顯示數(shù)值大于37,芯片向蜂鳴器發(fā)送一個本設計共用四個按鍵當作控制端，,SW1、SW2與SW5均是按壓方式觸發(fā)按鍵。數(shù)輸入，即時鐘輸出，若SW1按下后，則P1.0為高電平，單片機進入待機模式，SW2是測量按鈕，與芯片P1.1管腳連接在一起，該管腳為T2計數(shù)器的捕捉管腳，當按下時，單片機對該時刻T2的數(shù)據(jù)寄存到陷阱寄存器中，即單片機獲取了該時刻的溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后得到了溫度值，繼而顯示到LCD屏幕上。SW3也在一端接地，另一端連接至主控芯片的P4.7管腳，即RET復位管腳。當按鍵時，單片機獲得復位信號并清除溫度數(shù)據(jù)，液晶顯示屏也會清除溫度顯示屏處的值。按鍵模塊原理圖如圖3-6所示。兩端機構，一端接地，一端通過二極管，二極管兩端分別與電源端以及主控芯片的P2.2 (A10)端相連接，以實現(xiàn)蜂鳴器報警的功能。圖3-7為蜂鳴器電路設計圖。R本設計是基于STC12C5A60S2作為主芯片以采用SMbus方式去將存儲在RAM中的Ta和To數(shù)據(jù)來收集數(shù)據(jù)，并且因為該傳感器在出廠前的初始設置中，已經(jīng)對各參數(shù)和傳感器進行了調試，因此選擇使用SMbus時器被初始化，通過給TMOD,TH0,TL0,EA,ET和TR0分配不同的值來完成初始化，然后LCD1602被初始化，即voidinit()子程序和ADC初始化，該InitADC(子程1.2□作為AD轉換的管腳，AD轉換完成后，再對電量進行判斷，否大于40%,大于則進入測量界面，小于則蜂鳴器報警，通過if(al>=37)l(v<40))alarm=0;if((a1<37)&&(v>=40))alarm=1;程序段進行判斷，接著判斷是否處于運行狀態(tài)，面，等待測量的按下，key_control();是對整個按鍵進行設置的子程序段。當測量鍵按始通過設定的程序處置信息，當處置完畢后同樣通過IC方式傳送到LCD屏幕，最后溫度將顯示在屏幕上，最后若30秒內無操作，自動進入等待界面，即voidtimer0()i本設計采用由邁來芯設計的MLX90164作為紅外測溫模塊，由于51單片機自身并不支持SMbus協(xié)議，且僅存在一個串行輸入口，所以使用I/O□去模擬SMbus串行通信，所以使用sbitSCL=P2^1;配置SCL引腳，即SCL作為時鐘線；使SDA作為數(shù)據(jù)否是4.2.2LCD顯示程序設計init(void);子程序中的dis_cmd_wrt命令將清屏初始化，后進入寫命令過程中LCD通過RS(數(shù)據(jù)命令選擇端)、RW(讀寫選擇端)引腳以及EN(使能端)根據(jù)時序圖來志的判別中，由于測溫模塊和LCD模塊皆使用IIC協(xié)議，而IIC總線同一時間只能允voidchk_busy_flg(void)該子程序對IC總線是否被占用進行判斷，當LCD確定IIC總示子程序。圖4-3為LCD1602液晶顯示程序流程圖。否是否本設計中采用若干個按壓按鍵作為按鍵模塊，按下時兩個觸點閉合后導通，松開后在彈力的作用下分開，主要按鍵分別為rwl、rw2,分別將其引腳與最小系統(tǒng)連接好，然后進行按鍵的初始化，sbitrw1=P1^0語句為切換到待機界面，sbitrw2=P1^1則為測量鍵的設置，在voidkey_control();子程序中對按鍵進行設置，首先對rw1進行判斷，命令，若處于待機狀態(tài)則喚醒設備，進入測量界面，rw2位測量鍵，當rw2按鍵時，經(jīng)過測量階段和處理階段后，單片機開始讀取由傳感器通過SMbus傳送的溫度數(shù)據(jù)，Tem=memread();該程序為單片機讀取溫度數(shù)據(jù)的子程序段。單片機處理好溫度數(shù)據(jù)后，以通過按鍵進行復位，按下復位鍵后，單片機將傳感器和LCD顯示屏進行復位操作，LCD顯示待機界面，再次等待測量鍵的按下，若30秒內無響應，則進入等待模式，可通過喚醒鍵喚醒，按鍵操作完成，voidtimer0()interrupt1;該程序為進入待機模式的子程序段。圖4-4為按鍵單元程序設計圖。否是是否否5系統(tǒng)測試及調試表5-1測試儀器及技術指標序號儀表名稱主要技術指標數(shù)量1紅外測溫儀12水銀溫度計1功能—:紅外測溫模式[1]梁向黨，新型血管吻合用支架對血管內膜的影響[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2003,(7):5-6[5]任燕芝鄭雋鵬張勇郭棟梁.基于GD32F103單片機非接觸紅外測溫儀的設計[J].山西電子技術[12]FLIRDetectionInc.;PatentApplicationTitled"EfficientDecontaminjects"PublishedOnline(USPTO20180318889).2018.[13]Non-InvasiveSheepBiometricsObtainedgModelingUsingIntegratedVisible/InfraredThermalCameras..2020,20(21)[15]CascettaF.Anevaluationoftheperformanceofaninfraredtympnt,1995,16(4):239-246.[16]Fraden