【正文】 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)論文摘要到目前位置，我國的溫度測量儀器仍然是以水銀溫度計為主，這種測量儀器存在很多缺點，如精度低，測量時間長，不安全等。本課題所研究的紅外測溫系統(tǒng)能實現(xiàn)人體溫度的近距離或遠距離準(zhǔn)確測量。該設(shè)計以STC89C52單片機為核心部件。利用非接觸式溫度傳感器OTP538U對溫度進行采樣。得到的電信號經(jīng)過四運算放大器芯片LM324前置放大后送至A/D模塊，A/D采用12位高精度的TLC2543芯片，數(shù)字信號傳送到主控芯片STC89C52，并由微處理器完成數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)溫度的實時測量 并實時顯示在LCD1602模塊上。本文所研究的非接觸傳感器單片機測溫系統(tǒng)由于對被測物體的紅外輻射進行的是非接觸無損測量，測量過程中不會擾亂被測部分的溫度場，響應(yīng)快，溫度分辨率高，穩(wěn)定性好和使用壽命長等一系列的優(yōu)點，比傳統(tǒng)的接觸式測溫有更多的場合適應(yīng)性。關(guān)鍵詞：STC89C52；非接觸傳感器；LM324；紅外輻射ABSTRACTSo far ,our country’s temperature measuring instrument is still a mercury thermometer mainly. This kind of measuring instrument has many shorting,such as low time long,unrest subject of the infrared temperature system can realize the body temperature close distanceor distance measured design for the STC89C52 singlechip microputer as the core ponent. Use contactless temperature preach OTP538U temperature in amplifier chip LM324 will sent electrical signals to the A/D module after preamplification,A/D and 12 of the high accuracy of TLC2543 chip,digital signals to control STC89C52core,and the microprocessor plete data collection and conversion,realize realtime temperature measurement and real –time display to LCD1602 module.This paper studies the contact signalchip microputer temperature measurement system because of the object to be tested for infrared radiation is the contact nondestructive measurement, the measurement process won’t disrupt the measured part of the temperature field,fast response,temperature high resolution,good stability and long service life and a series of asvantages,than traditional contact temperature measurement have more situations adaptability.KEY WORDS : STC89C52；Non contact sensor；LM324；Infrared radiation目 錄第1章 緒論 1研究課題背景 1第2章 紅外測溫儀概述 2 紅外測溫儀簡介 2 紅外線測溫儀的優(yōu)點 2 紅外測溫儀工作原理及測溫方法 2第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 4 硬件設(shè)計概述 4 單片機STC89C52模塊 5 MCS51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu) 5 STC89C52RC單片機介紹 5 STC89C52RC單片機的工作模式 6 STC89C52RC引腳功能說明 7 看門狗應(yīng)用 10 10 10 應(yīng)用 10 傳感器特性 11 13 放大電路模塊 14 LM324的引腳排列 14 參數(shù)與描述 14 15 應(yīng)用電路 16 A/D轉(zhuǎn)換模塊 17 TLC2543的特點 17 TLC2543的引腳排列及說明 17 接口時序 18 應(yīng)用電路 20 電源模塊 20 21 應(yīng)用電路圖 22 液晶顯示模塊 22 管腳功能 23 特性 24 應(yīng)用電路 25第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 26 總體設(shè)計 26 A/D轉(zhuǎn)換單元時序 27 TLC2543控制字 27 工作流程 28 LM324模塊 31 紅外傳感器模塊 32 LCD1602顯示模塊 33 1602LCD的指令說明及代碼解釋 33 液晶顯示模塊程序流程圖 36第5章 總結(jié) 37致謝 38參考文獻 39附錄 40第1章 緒論研究課題背景溫度是確定物質(zhì)狀態(tài)的重要參數(shù)之一，它的測量與控制在國防、軍事、科學(xué)研究以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位。在工業(yè)生產(chǎn)中，我們需要經(jīng)常對設(shè)備的運行狀況進行監(jiān)測來確保設(shè)備的安全運行，而對設(shè)備的監(jiān)測通常通過測量其表面的溫度來進行。現(xiàn)代的工業(yè)設(shè)備往往是在高電壓、大電流以及其它危險情況下運行的，傳統(tǒng)依靠人工接觸式檢測的方法既浪費時間、物力、人力，又帶有一定的危險性，同時對測溫儀所采用的材質(zhì)也有嚴(yán)格的限制，在這樣的場合下，儀器的使用壽命也成為設(shè)計接觸式測溫儀時的一個重點考慮問題。因此有必要去應(yīng)用一種新的方式去檢測目標(biāo)系統(tǒng)的溫度，確保設(shè)備的平穩(wěn)運行。溫度的測量方法有兩類，一種是利用電氣參數(shù)隨溫度變化特性的熱電阻、熱電偶測溫法以及以膨脹式溫度計為代表的接觸式測溫方法，另一種是以熱輻射為代表的非接觸式測溫方法。前者的優(yōu)點在于測得的溫度是物體的真實溫度，測溫簡單、可靠，其缺點在于動態(tài)性能差，需要接觸被測物體，測溫元件與被測介質(zhì)需要一定時間的熱交換才能達到熱平衡，同時對被測物體的溫度場分布有一定的影響，同時由于工業(yè)現(xiàn)場的高溫、高壓、腐蝕性等惡劣條件，影響了測溫儀的精度和使用壽命，大大限制了接觸式測溫儀的使用；非接觸式測溫也叫輻射測溫，一般使用熱電型或光電探測器作為檢測元件，其與接觸式測溫相比，具有響應(yīng)時間短、非接觸、不干擾被測溫場、使用壽命長、操作方便等一系列優(yōu)點，但受到物體的發(fā)射率、測溫距離、煙塵和水蒸氣等外界因素的影響，其測量誤差較大。目前應(yīng)用最廣泛的非接觸式測量儀是紅外測溫儀，它測溫的理論基礎(chǔ)是黑體輻射定律。自然界的任何物體都在不停的向外輻射能量，物體輻射能量的大小及波長的分布與其表面的溫度有著十分密切的關(guān)系，通過測量物體自身紅外輻射的能量便能確定它的表面溫度。第2章 紅外測溫儀概述 紅外測溫儀簡介紅外測溫儀是一種將紅外技術(shù)與微電子技術(shù)結(jié)合起來的一種新型測溫儀器，它通過將被測物表面發(fā)射的紅外波段輻射能量通過光學(xué)系統(tǒng)匯聚到紅外探測原件上，使其產(chǎn)生一個電壓信號，經(jīng)過放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)處理，最后以數(shù)字形式直接在顯示屏上顯示溫度值。紅外測溫儀由光學(xué)部分和信號處理部分組成，其體積小，便于攜帶，操作簡單，在各行各業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 紅外線測溫儀的優(yōu)點與傳統(tǒng)接觸式溫度計相比而言，紅外線測溫儀有著響應(yīng)時間快、使用安全、非接觸及使用壽命長等優(yōu)點。（1） 精確。紅外線測溫儀精確，通常精度都是1度以內(nèi)，這種性能在做預(yù)防性維護時特別重要。用紅外測溫儀，你甚至可快速探測操作溫度的微小變化，在其萌芽之時就可將問題解決，減少因設(shè)備故障造成的開支和維修的范圍。（2） 便捷。紅外線測溫儀的另一個先進之處是可快速提供溫度測量，在用熱偶讀取一個滲漏連接點的時間內(nèi)，用紅外測溫儀幾乎可以讀取所有連接點的溫度。另外由于紅外測溫儀堅實、輕巧(都輕于10盎司)，且不用時易于放在皮套中。所以當(dāng)你在工廠巡視和日常檢驗工作時都可攜帶。（3） 安全。安全是使用紅外線測溫儀最重要的好處。不同于接觸測溫儀，紅外線測溫儀能夠安全地讀取難以接近的或不可到達的目標(biāo)溫度 ，在儀器允許的范圍內(nèi)讀取目標(biāo)溫度。非接觸溫度測量還可在不安全的或接觸測溫較困難的區(qū)域進行，像蒸汽閥門或加熱爐附近，他們不需在冒接觸測溫時一不留神就燒傷手指的風(fēng)險。高于頭頂25英尺的供/回風(fēng)口溫度的精確測量就象在手邊測量一樣容易。紅外測溫儀具有激光瞄準(zhǔn)，便于識別目標(biāo)區(qū)域。 紅外測溫儀工作原理及測溫方法紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號。該信號經(jīng)過放大器和信號處理電路，并按照儀器內(nèi)療的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值。通過測量輻射物體的全波長的熱輻射來確定物體的輻射溫度的稱為全輻射測溫法；通過測量物體在一定波長下的單色輻射亮度來確定它的亮度溫度的稱為亮度測溫法；通過被測物體在兩個波長下的單色輻射亮度之比隨溫度變化來定溫的稱為比色測溫法。亮度測溫法無需環(huán)境溫度補償，發(fā)射率誤差較小，測溫精度高，但工作于短波區(qū)，只適于高溫測量。比色測溫法的光學(xué)系統(tǒng)可局部遮擋，受煙霧灰塵影響小，測溫誤差小，但必須選擇適當(dāng)波段，使波段的發(fā)射率相差不大。本文選用全輻射測溫法來計算被測量物體的溫度，全輻射測溫法是根據(jù)所有波長范圍內(nèi)的總輻射而定溫，得到的是物體的輻射溫度。選用這種方法是因為中低溫物體的波長較大，輻射信號很弱，而且結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。由普朗克公式可推導(dǎo)出輻射體溫度與檢測電壓之間的關(guān)系式：V=RaεσT4=KT4 （）式中K=Raεσ，由實驗確定，定標(biāo)時ε取1T—被測物體的絕對溫度R——探測器的靈敏度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，可以通過檢測電壓而確定被測物體的溫度，上式表明探測器輸出信號與目標(biāo)溫度呈非線性關(guān)系，V與T的四次方成正比，所以要進行線性化處理。線性化處理后得到物體的表觀溫度，需進行輻射率修正為真實溫度，其校正式為： （）式中Tr——輻射溫度(表觀溫度)ε(T)——輻射率，～由于調(diào)制片輻射信號的影響，輻射率修正后的真實溫度為高于環(huán)境的溫度，還必須作環(huán)溫補償，即真實溫度加上環(huán)溫才能最終得到被測物體的實際溫度。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計確定系統(tǒng)的硬件由單片機模塊、OTP538U溫度傳感器模塊、LM324電壓信號放大模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示模塊、電源模塊、硬件的流程是OTP538U紅外溫度傳感器將紅外信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。由于輸出的電壓信號很微弱，所以需要運算放大器LM324組成的運算放大電路進行前置放大，然后將放大的電壓信號發(fā)送至由TLC2543組成的A/D轉(zhuǎn)換電路，再將轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號送至單片機進行處理，最后將處理的結(jié)果送至LCD1602液晶顯示屏進行實時檢測溫度的顯示。紅外線測溫模塊電壓信號放大模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊單片機STC89C52電源模塊液晶顯示模塊其方案圖如圖31所示：圖31 系統(tǒng)硬件方案圖 硬件設(shè)計概述 基于STC89C52單片機的紅外測溫系統(tǒng)的硬件設(shè)計采用模塊化設(shè)計思想，將整個系統(tǒng)分成六大模塊：單片機STC89C52模塊、紅外測溫模塊、電壓信號放大模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、LCD液晶顯示模塊、電源模塊。通過劃分模塊的方法，可以把一個復(fù)雜的問題分割成幾個相對容易解決的問題，然后分別予以解決，大大簡化了設(shè)計的難度。 單