【正文】 的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國(guó)50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國(guó)70年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ 體溫計(jì)的發(fā)展歷程體溫計(jì)又稱“醫(yī)用溫度計(jì)” 。體溫計(jì)的工作物質(zhì)是水銀。它的液泡容積比上面細(xì)管的容積大的多。泡里的水銀由于受到體溫的影響，產(chǎn)生微小的變化，水銀體積的膨脹，使管內(nèi)水銀柱的長(zhǎng)度發(fā)生明顯的變化。人體溫度的變化一般在35℃到42℃之間，所以體溫計(jì)的刻度通常是35℃到42℃，而且每度的范圍又分成為10份，因此體溫計(jì)可精確到1/10度。體溫計(jì)是一種最高溫度計(jì)，它可以記錄這溫度計(jì)所曾測(cè)定的最高溫度。用后的體溫計(jì)應(yīng)“回表”，即拿著體溫計(jì)的上部用力往下猛甩，可使已升入管內(nèi)的水銀，重新回到液泡里。其它溫度計(jì)絕對(duì)不能甩動(dòng)，這是體溫計(jì)與其他液體溫度計(jì)的一個(gè)主要區(qū)別。第一個(gè)體溫計(jì)是伽利略在16世紀(jì)時(shí)發(fā)明的。但直到300年后才設(shè)計(jì)出使用方便、性能可靠的體溫計(jì)。水銀儲(chǔ)存在末端的水銀球內(nèi)。當(dāng)水銀被加熱時(shí)，它會(huì)發(fā)生膨脹，沿著非常狹窄的玻璃管上升。所以，體溫的小小變化就會(huì)導(dǎo)致玻璃管內(nèi)水銀的大幅度上升。量完體溫后，得用力甩動(dòng)體溫計(jì)，使水銀回到水銀球內(nèi)。 體溫計(jì)是在溫度計(jì)的基礎(chǔ)上研制成功的。1714年，德國(guó)物理學(xué)家華倫海特研制了在水的冰點(diǎn)和人的體溫范圍內(nèi)設(shè)定刻度的水銀體溫計(jì)。1742年又發(fā)明了0～100176。的攝氏溫標(biāo)，從此實(shí)現(xiàn)了體溫計(jì)的刻度標(biāo)準(zhǔn)化。1714年，加布里埃爾?華倫海特1868年，文德利希這位德國(guó)教授出版了《疾病與體溫》一書，而他所使用的體溫計(jì)的大小是奧爾伯特體溫計(jì)的兩倍，每次要花20分鐘的時(shí)間來記錄體溫！1980年前后，發(fā)明了會(huì)說話的體溫計(jì)。膜狀液晶體溫計(jì)在體溫正常時(shí)呈現(xiàn)綠色，低燒呈現(xiàn)黃色，高燒呈現(xiàn)紅色。1865年，英國(guó)的阿爾伯特發(fā)明了一種很有特色的體溫計(jì)，特點(diǎn)是儲(chǔ)存水銀的細(xì)管里有一狹道，當(dāng)體溫計(jì)接觸人體后，水銀很快升到人體實(shí)際體溫處，取出后水銀柱不下降，而是在狹道處斷開，使狹道以上部分始終保持體溫度數(shù)。這種溫度計(jì)受到了臨床的歡迎和普及應(yīng)用。1988年，出現(xiàn)了電子呼吸脈搏體溫計(jì)，可以進(jìn)行遙測(cè)。到了現(xiàn)代，開始流行使用電子體溫計(jì)。電子體溫計(jì)分為實(shí)測(cè)式電子溫度計(jì)和預(yù)測(cè)式電子體溫計(jì)兩種，可通過數(shù)字觀看，比較方便。紅外線體溫計(jì)在“非典”流行期間曾廣泛使用，分為耳式紅外線體溫計(jì)和紅外線前額測(cè)溫儀，測(cè)定時(shí)間為13秒，快速、安全。液晶體溫計(jì)是21世紀(jì)新產(chǎn)品，利用液晶制成的溫度計(jì)，測(cè)腋窩僅用45秒，準(zhǔn)確、安全，但價(jià)位高。2 紅外測(cè)溫技術(shù)簡(jiǎn)介紅外測(cè)溫技術(shù)在生產(chǎn)過程中，在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè)，設(shè)備在線故障診斷和安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了著重要作用。 溫度測(cè)量技術(shù)的概述普通溫度測(cè)量技術(shù)經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展已近于成熟。目前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展日益需要的是在特殊條件(如高溫、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)電磁場(chǎng)條件下或較遠(yuǎn)距離)下的溫度測(cè)量技術(shù)。因此，當(dāng)前研究的重點(diǎn)也在于此。非接觸式紅外測(cè)溫也叫輻射測(cè)溫，一般使用熱電型或光電探測(cè)器作為檢測(cè)元件。此溫度測(cè)量系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)大面積的測(cè)溫，也可以是被測(cè)物體上某一點(diǎn)的溫度測(cè)量；可以是便攜式，也可以是固定式，并且使用方便；它的制造工藝簡(jiǎn)單，成木較低，測(cè)溫時(shí)不接觸被測(cè)物體，具有響應(yīng)時(shí)間短、不干擾被測(cè)溫場(chǎng)、使用壽命長(zhǎng)、操作方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，但利用紅外輻射測(cè)量溫度，也必然受到物體發(fā)射率、測(cè)溫距離、煙塵和水蒸氣等外界因素的影響，其測(cè)量誤差較大。在這種溫度測(cè)量技術(shù)中紅外溫度傳感器的選擇是非常重要的，而且不僅在點(diǎn)溫度測(cè)量中要使用紅外溫度傳感器，大面積溫度測(cè)量也可使用紅外溫度傳感器。本設(shè)計(jì)正是采用紅外溫度傳感器這種溫度測(cè)量技術(shù)，它具有溫度分辨率高、響應(yīng)速度快、不擾動(dòng)被測(cè)目標(biāo)溫度分布場(chǎng)、測(cè)量精度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)；另外紅外溫度傳感器的種類較多，發(fā)展非?？?，技術(shù)比較成熟，這也是本設(shè)計(jì)采用紅外溫度傳感器設(shè)計(jì)非接觸溫度測(cè)量系統(tǒng)的主要原因之一。 紅外測(cè)溫原理紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫原理是黑體輻射定律，眾所周知，自然界中一切高于絕對(duì)零度的物體都在不停向外輻射能量，物體的向外輻射能量的大小及其按波長(zhǎng)的分布與它的表面溫度有著十分密切的聯(lián)系，物體的溫度越高，所發(fā)出的紅外輻射能力越強(qiáng)。黑體的光譜輻射出射度由普朗克公式確定，即： （21）。 不同溫度下的黑體光譜輻射度:（1）在任何溫度下，黑體的光譜輻射度都隨著波長(zhǎng)連續(xù)變化，每條曲線只有一個(gè)極大值；（2）隨著溫度的升高，與光譜輻射度極大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)減小。這表明隨著溫度的升高，黑體輻射中的短波長(zhǎng)輻射所占比例增加；（3）隨著溫度的升高，黑體輻射曲線全面提高，即在任一指定波長(zhǎng)處，與較高溫度相應(yīng)的光譜輻射度也較大，反之亦然。 紅外測(cè)溫的方法通過測(cè)量輻射物體的全波長(zhǎng)的熱輻射來確定物體的輻射溫度的稱為全輻射測(cè)溫法；通過測(cè)量物體在一定波長(zhǎng)下的單色輻射亮度來確定它的亮度溫度的稱為亮度測(cè)溫法；通過被測(cè)物體在兩個(gè)波長(zhǎng)下的單色輻射亮度之比隨溫度變化來定溫的稱為比色測(cè)溫法。亮度測(cè)溫法無需環(huán)境溫度補(bǔ)償，發(fā)射率誤差較小，測(cè)溫精度高，但工作于短波區(qū)，只適于高溫測(cè)量。比色測(cè)溫法的光學(xué)系統(tǒng)可局部遮擋，受煙霧灰塵影響小，測(cè)溫誤差小，但必須選擇適當(dāng)波段，使波段的發(fā)射率相差不大。本文選用全輻射測(cè)溫法來計(jì)算被測(cè)量物體的溫度，全輻射測(cè)溫法是根據(jù)所有波長(zhǎng)范圍內(nèi)的總輻射而定溫，得到的是物體的輻射溫度。選用這種方法是因?yàn)橹械蜏匚矬w的波長(zhǎng)較大，輻射信號(hào)很弱，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。由普朗克公式可推導(dǎo)出輻射體溫度與檢測(cè)電壓之間的關(guān)系式：V=RaεσT4=KT4 （22）式中K=Raεσ，由實(shí)驗(yàn)確定，定標(biāo)時(shí)ε取1T—被測(cè)物體的絕對(duì)溫度R——探測(cè)器的靈敏度a——與大氣衰減距離有關(guān)的常數(shù)ε——輻射率σ——斯蒂芬—玻耳茲曼常數(shù)因此，可以通過檢測(cè)電壓而確定被測(cè)物體的溫度，上式表明探測(cè)器輸出信號(hào)與目標(biāo)溫度呈非線性關(guān)系，V與T的四次方成正比，所以要進(jìn)行線性化處理。線性化處理后得到物體的表觀溫度，需進(jìn)行輻射率修正為真實(shí)溫度，其校正式為： （23）式中Tr——輻射溫度(表觀溫度)ε(T)——輻射率，～由于調(diào)制片輻射信號(hào)的影響，輻射率修正后的真實(shí)溫度為高于環(huán)境的溫度，還必須作環(huán)溫補(bǔ)償，即真實(shí)溫度加上環(huán)溫才能最終得到被測(cè)物體的實(shí)際溫度。3 紅外測(cè)溫系統(tǒng)的總體方案選擇本設(shè)計(jì)是軟硬件的綜合體，每一個(gè)模塊的選擇都會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，選擇的硬件模塊好壞決定了本設(shè)計(jì)所能達(dá)到的高度，所以對(duì)比較重要的模塊必須要通過對(duì)比選擇，揚(yáng)長(zhǎng)避短。 重要模塊的方案對(duì)比與選擇方案一：采用紅外線溫度傳感器IRTP。IRTP系列紅外測(cè)溫系統(tǒng)是一種集成專用信號(hào)處理電路以及環(huán)境溫度補(bǔ)償電路的多用途紅外溫度測(cè)量系統(tǒng)，它屬于工業(yè)測(cè)溫傳感器。不能用作人體測(cè)溫，故不選用此方案。方案二：采用熱釋電紅外線傳感器D203S。熱釋電紅外線傳感器是80年代發(fā)展器起來的一種新型高靈敏度探測(cè)元件。它能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。但這個(gè)電壓信號(hào)需要加以放大和加驅(qū)動(dòng)控制電路。硬件上的復(fù)雜性決定了它的穩(wěn)定性不高，且容易出故障，故也不選此方案。方案三：采用凌陽公司生產(chǎn)的型號(hào)為TN9紅外溫度傳感器，它是一種集成的紅外探測(cè)器，內(nèi)部有溫度補(bǔ)償電路和線性處理電路，輸出數(shù)字信號(hào)，它的響應(yīng)速度快、精度高、穩(wěn)定性好，故選擇此方案。方案一：采用PT2262/2272加無編碼的發(fā)射與接收頭，該電路采用超再聲發(fā)射電路，采用315MHZ的發(fā)射頻率，雖然發(fā)射距離遠(yuǎn)，但要求供電電壓高更多的是適合在遙控方面，而在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)卻容易出錯(cuò)。故不選擇此方案。方案二：低功耗CC1100E是一款SubGHz高性能射頻收發(fā)器，提供對(duì)數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)傳輸、空閑信道評(píng)估、鏈路質(zhì)量指示以及無線喚醒的廣泛硬件支持。具有高靈敏度、低電流消耗、支持頻率下高達(dá)+10dBm的可編程輸出功率、非常合適中短距離的數(shù)據(jù)傳輸，所以選擇此方案。方案一：使用數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管具有耗能低、電壓低、壽命長(zhǎng)、對(duì)外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，其電路復(fù)雜，占用資源較多，顯示信息少，不宜顯示大量信息。方案二：我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)需要顯示的信息直觀，所以應(yīng)選用顯示功能更好的液晶顯示，要求能顯示更多的數(shù)據(jù)，增加顯示信息的可讀性，看起來更方便。而液晶LCD1602有明顯的優(yōu)點(diǎn)：微功耗，尺寸小，超薄輕巧，顯示信息量大，字跡美觀，視覺舒適，而且容易控制。所以選擇方案二。 芯片和組態(tài)王介紹綜合了各個(gè)方案的對(duì)比，我得出了本系統(tǒng)的最終方案，在主從處理器方面選擇STC89C51單片機(jī)，紅外模組TN_9作為測(cè)溫模塊，用LCD1602為本系統(tǒng)的顯示部分，通過CC1100E無線收發(fā)模塊把測(cè)得的溫度值傳到從處理器并通過從處理器串口經(jīng)RS232電平轉(zhuǎn)換模塊傳到上微機(jī)軟件組態(tài)王Kingview做各種數(shù)據(jù)的后臺(tái)處理。單片機(jī)作為紅外測(cè)溫系統(tǒng)的核心處理部件，它關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。因此它的選擇是非常重要的。本測(cè)溫系統(tǒng)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(gòu)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(duì)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。 STC89C51RC單片機(jī)引腳圖STC89C51RC單片機(jī)的特點(diǎn)：（1）增強(qiáng)型6時(shí)鐘/機(jī)器周期，12時(shí)鐘/機(jī)器周期8051 CPU；（2）工作電壓：；（3）工作頻率范圍：040MHz，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(chǔ)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)，可省復(fù)位電路）。（11）共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，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，Power Down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，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：PDIP40/PLCC44/PQFP44。STC89C51各引腳的功能描述如下：（1）電源和晶振：VCC、VSS——運(yùn)行和程序校驗(yàn)時(shí)加的電壓；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：?jiǎn)纹瑱C(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端；（3）ALE: 地址鎖存有效信號(hào)輸出端；（4）：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端。面對(duì)目前眾多的紅外檢測(cè)器件產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)中選擇合適的紅外檢測(cè)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(cè)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(cè)面積、元件數(shù)量、制冷方式和檢測(cè)目標(biāo)的溫度。凌陽公司生產(chǎn)的型號(hào)為TN9的紅外探測(cè)器作為測(cè)溫模塊，它是一種集成的紅外探測(cè)器，內(nèi)部有溫度補(bǔ)償電路和線性處理電路，因此簡(jiǎn)化了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 它的測(cè)量距離大約為30米。而且它具備SPI接口，可以很方便地與單片機(jī)（MCU）傳輸數(shù)據(jù)。 紅外測(cè)溫傳感器引腳圖，V為電源引腳VCC，VCC一般為3V到5V之間的電壓，；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2KHz Clock輸出引腳；G為接地引腳；A為測(cè)溫啟動(dòng)信號(hào)引腳，低電平有效。，在CLOCK的下降沿時(shí)接收數(shù)據(jù)。(例：如果一次溫度測(cè)量需接收5個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，這5個(gè)字節(jié)中：Item為0x4c表示測(cè)量目標(biāo)溫度，為0x6c表示測(cè)量環(huán)境溫度；MSB為接收溫度的高八位數(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0xodH時(shí)表示完成一次溫度數(shù)據(jù)接收。) TN_9模塊的時(shí)序圖紅外測(cè)溫模塊溫度值的計(jì)算：以上面的例子：無論測(cè)量環(huán)境溫度還是目標(biāo)溫度，只要檢測(cè)到Item為0x4cH或者0x66H同時(shí)檢測(cè)到CR為0x0dH，他們的溫度的計(jì)算方法都相同。計(jì)算公式：目標(biāo)溫度/環(huán)境溫度=Temp/ (31)其中Temp為十進(jìn)制，當(dāng)把它轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制的高八位為MSB，低八位為L(zhǎng)SB；比如MSB為0x14H，LSB為0x2Ah，則Temp十六進(jìn)制時(shí)為0x142aH，十進(jìn)制時(shí)為5162，則測(cè)得的溫度值為5162/=℃.CC1100E是一款SubGHz高性能射頻收發(fā)器，設(shè)計(jì)旨在用于極低功耗RF應(yīng)用。其主要針對(duì)工業(yè)、科研和醫(yī)療(ISM)以及470510MHz和950960MHz頻帶的短距離無線通信設(shè)備(SRD)。CC1100E特別適合于那些針對(duì)日本ARIB STDT96標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)470510MHz短距離通信設(shè)備的無線應(yīng)用。CC1100E主要的應(yīng)用范圍有：(1)運(yùn)行于470/950MHz ISM/SRD 頻帶的超低功耗無線應(yīng)用；(2)無線傳感網(wǎng)絡(luò)；(3)家庭和樓宇自動(dòng)化；(4)高級(jí)抄表架構(gòu)(AMI)；(5)無線計(jì)量；(6)無線告警和安全系統(tǒng)；