红外测温仪的毕业设计.docx

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1、毕业论文（设计）设计题目：红外测温仪的设计学院：电子信息与通信工程学院毕业设计任务书设计（论文）中文题目：红外测温仪的设计设计（论文）的主要内容与要求：1、设计内容：设计一款红外测温仪。2、设计要求：（1）实现非接触式测量温度；（2）显示器可以采用数码管或液晶屏；（3）显示的温度保留小数点后1位。3、其他：通过查阅资料文献，掌握电路的结构及工作原理，分析其电路原理图，完成电路的组成、方案的论证、模块介绍、元器件简介及仿真、调试和故障分析（有制作实物的话），绘制电路图、并撰写毕业设计报告，不少于1万字。进度安排序号设计（论文）工作内容时间（起止日期）1确定题目，收集资料2022年6月25日-7月

2、5日2方案论证，确定方案2022年7月6日-7月25日3单元电路设计2022年7月26日8月25日4软件编程和仿真2022年8月26日-9月25日5论文撰写2022年9月26日-10月15日主要参考文献：1殿阁.多路红外温度监测仪凹.电子测量技术，1993（3）:55-56.2何希才.传感器及其应用实例M.北京:机械:工业出版社，2004.3赵全利，肖兴达.单片机原理及应用教程（第二版）M.北京:机械工业出版社,2008.何希才.传感器及其应用电路M.北京:电子工业出版社，2001:7-46,5赵亮.单片机C语言编程与实例M.北京:人民邮电出版社，2003.6阎石.数字电子技术基础M.北京:高

3、等教育出版社，2006.5.为了克服传统温度计测量温度的主要缺点需要测量者与被测目标近距离接触和测量不方便。在顾及仪器测量高精度前提下，以追求最低成本为原则，研制了非接触式热释电红外测温仪，实现了对物体表面温度快速准确的测量。本文也设计了红外测温仪的整体系统构架。根据热释电原理，主要针对人体体温测量进行了具体的设计开发，开发包括整体方案，硬件电路，单片机程序和主机程序。并利用设计出来的红外测温仪在环境温度30C下对人体温度和水温进行了测量，对人体的温度测量的误差低于士0.1C,提高了测量精度。人体测温仪的设计主要为适应人体体温快速无接触测量的需要。主要介绍热释电红外传感器的工作原理以及最适宜人

4、体红外线检测的热释电传感器PM611的优点和等效电路，阐述了基于热释电传意器的红外测温仪的工作原理，讨论了该系统的设计与实现方法，简单介绍了测温系统的适用条件。关键词：温度测量，热释电，AT89C511绪论11.1 选题意义11.2 红外测温技术的发展历程11.3设计的目的与意义22人体红外测温仪的原理和特点32.1人体红外线测温仪的理论依据32.2人体红外线测温仪的性能指标及作用32.3影响温度测量的主要因素及修正方法42.4人体红外测温仪的特点43人体红外测温仪的硬件设计63.1总体设63.1.1整体框图设计63.1.2电路设计73.2温度传感器83.3放大电路的设计83. 4模数转换部分

5、电路93.51.CD1602显示电路114软件设计144.1代码设计思路144. 2改进方案16总结19参考文献201绪论1.1 选题意义伴随着人们生活水平的不断提高以及对生活质量要求的提高，人们对自身的健康状况越来越关注，而人体的体温、血压、脉搏和呼吸是鉴别人体健康健康状况，所以他们在医疗领域中占有十分重要的地位，也为人民的生活带健康状况，所以他们在医疗领域中占有十分重要的地位，也为人民的生活带来极大的方便。本次设计主要围绕体温这一生理指标展开，以AT89S52单片机为控制核心对温度进行实时采集，开发设计红外测温仪的全过程,根据红外线测温仪的原理,通过关键器件的选择以及温度补偿的自动调节来提

6、高红外线测温仪的精确度，设计了一种非接触式人体体温测试仪，用于人体体温的快速测量。1.2 红外测温技术的发展历程红外测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测,设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。近20年来，非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展，性能不断完善,功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长。比起接触式测温方法，红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。非接触红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列,并备有各种选件和计算机软件,每一系列中又有各种型号及规格。在不同规格的各种型号测温仪中，正确选择红外测:温仪型号对

7、用户来说是十分重要的。红外检测是一种在线监测（不停电）式高科技检测技术,它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线（红外辐射），将其热像显示在荧光屏上,从而准确判断物体表面的温度分布情况,具有准确、实时、快速等优点。任何物体由于其自身分子的运动,不停地向外辐射红外热能,从而在物体表面形成一定的温度场，俗称“热像”。红外诊断技术正是通过吸收这种红外辐射能量，测出设备表面的温度及温度场的分布,从而判断设备发热情况。目前应用红外诊技术的测试设备比较多，如红外测温,仪、红外热电视、红外热像仪等等。像红外热电视、红外热像仪等设备利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可

8、见光图像，使测试效果直观,灵敏度高,能检测出设备细微的热状态变化,准确反映设备内部、外部的发热情况，可靠性高,对发现设备隐患非常有效。红外诊断技术对电气设备的早期故障缺陷及绝缘性能做出可靠的预测,使传统电气设备的预防性试验维修（预防试验是50年代引进前苏联的标准）提高到预知状态检修,这也是现代电力企业发展的方向。特别是现在大机组、超高电压的发展,对电力系统的可靠运行,关系到电网的稳定,提出了越来越,高的要求。随着现代科学技术不断发展成熟与日益完善,利用红外状态监测和诊断技术具有远距离、不接触、不取样、不解体，又具有准确、快速、直观等特点,实时地在线监测和诊断电气设备大多数故障（几乎可以覆盖所有

9、电气设备各种故障的检测）。它备受国内外电力行业的重视（国外70年代后期普遍应用的一种先进状态检修体制），并得到快速发展。红外检测技术的应用，对提高电气设备的可靠性与有效性，提高运行经济效益，降低维修成本都有很重要的意义。是目前在预知检修领域中普遍推广的一种很好手段，又能使维修水平和设备的健康水平上一个台阶。目前应用红外诊断技术的测试设备比较多，如红外测温仪、红外热电视、红外热像仪等等。像红外热电视、红外热像仪等设备利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可见光图像，使测试效果直观，灵敏度高,能检测出设备细微的热状态变化,准确反映设备内部、外部的发热情况，可靠性高，对发现设备隐患非常有效。目前

10、，我国也在研发-种体积小,成本较低，又不受外界环境温度干扰的人体红外测温仪,对医学的发展有很重大的意义。1. 3设计的目的与意义生理参数是人体最重要、最基本的生命指标，对危重病人进行生命指标参数的监测是医务工作者及时了解病情状况的重要手段之一，它有利于对有生命危险的伤病员进行及时有效的治疗和抢救处理，完善病人的医疗护理以及研究人体对环境变化的反应都有着重要的意义。其中体温是人体最基本的生理参数，对于日常护理和病情检测都是非常重要的。有许多疾病都能通过体温的变化来预测，所以体温计在医疗领域中占有十分重要的地位。人体体温测试仪应用范围不仅仅局限于医学,在消防.上消防员在扑火的同时也要对自己的体温做

11、到了解,如果体温过高或者心率过快就要及时撤离，以免发生危险;军事上用于部队训练，必须实施随时监测这种测试仪对人体体温进行精确测试。这种测试仪对人体体温进行精确测试。此设计的目的是在理论学习的基础上，通过完成一个涉及MCS-51单片机多种资源应用，并具有综合功能的小目标板的设计与编程应用，并在进行相关课程设计基础上进行的一次综合设计。通过查阅资料，接口设计，程序设计,安装调试,整理资料等环节,从而掌握工程设计方法和组织实践的基本技能,熟悉开展科学实践的程序和办法,为今后从事生产技术工作打下必要的基础，学会灵活运用已经学过的知识,并能不断接受新的知识，大胆发明创造的设计理念。因此研制一套可应用于个

12、人家庭、方便携带、结构简单、测量速度快、实时性好的人体体温测试仪尤为重要。人们可以足不出户，在家中可随时对自己生理指标进行测试，监测自己的身体状况,做到提前预防，提高生命质量。1.1 人体红外线测温仪的理论依据自然界一切温度高于绝对零度(-273.15C)的物体，由于分子的热运动，都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合辐射定律。红外辐射原理一辐射定律:E=。(T,-To,)0式中：E为辐射出射度数，W113;。为斯蒂芬-波尔兹曼常数，5.67*108W/(m2.K,);为物体的辐射率;T为物体的温度，单位K;o为物体周围的环境温度，单位K。测量

13、出所发射的E,就可得出温度。利用这个原理制成的温度测量仪表叫红外温度仪表。这种测量不需要与被测对象接触，因此属于非接触式测量。在不同的温度范围，对象发出的电磁波能量的波长分布不同，在常温(TlO0C)范围，能量主要集中在中红外和远红外波长。用于不同温度范围和用于不同测量对象的仪表，其具体的设计也不同。根据式E=。Cr1.To4)的原理，仪表所测得的红外辐射为:E二A12(T1,-T2,)o式中：A为光学常数，与仪表的具体设计结构有关；一为被测对象的辐射率；2为红外温度计的辐射率；3为被测对象的温度(K);丁2为红外温度计的温度(K);它由一个内置的温度检测元件测出。辐射率E是一个用以表达物体发

14、射电磁波能力的系数，数值由0至1.0。所有真实的物体，包括人体各部位的表面，其:值都是某个低于1.O的数值。人体主要辐射波长在9TOum的红外线，通过对人体自身辐射红外能量的测量,便能准确地测定人体表面温度。由于该波长范围内的光线不被空气所吸收，因而可利用人体辐射的红外能量精确地测量人体表面温度。通过对人体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定人体表面温度。红外温度测量技术的最大优点是测试速度快，1秒以内可测试完毕。红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。2. 2人体红外线测温仪的性能指标及作用总的来说，测温范围、显示分辨率、精度、工作环境温度范围、重复性

15、、相对湿度、响应时间、电源、响应光谱、尺寸、最大值显示、重量、发射率等都是红外线测温仪的性能指标。1、确定测温范围:测温范围是测温仪最重要的-一个性能指标。每种型号的测温仪都有自己特定的测温范围。2、确定目标尺寸:红外测温仪根据原理可分为单色测温仪和双色测温仪(辐射比色测温仪)。对于单色测温仪，在进行测温时，被测目标面积应充满测温仪视场。否则背景会干扰测温读数，造成误差。对于双色测温仪，其温度是由两个独立的波长带内辐射能量的比值来确定的。3、确定距离系数（光学分辨率）：距离系数由D:S之比确定，即测温仪探头到目标之间的距离D与被测目标直径之比。如果测温仪由于环境条件限制必须安装在远离目标之处，而又要测量小的目标，就应选择高光学分辨率的测温仪。光学分辨率越高，测温仪的成本也越高。4、确定波长范围：目标材料的发射率和表面特性决定测温仪的光谱相应波长对于高反射率合金材料，有低的或变化的发射率。5、确定响应时间：响应时间表示红外测温仪对被测温度变化的反应速度，定义为到达最后读数的95%能量所需要时间，它与光电探测器、信号处理电路及显示系统的时间常数有关。6、信号处理功能:鉴于离散过程（如零件生产）和连续过程不同，所以要求红外测温仪具有多信号处理功能（如峰值保持、谷值保持、平均值）。7、环境条件考虑:测温仪所