【正文】 可以分為模擬紅外溫度傳感器（內含環(huán)境溫度測量）模塊、放大電路模塊、AD轉換電路模塊、MCU主控模塊、按鍵模塊、蜂鳴器模塊、LCD模塊和電源模塊（）。其中為了提高系統(tǒng)的便攜性，電源模塊采取電池供電的方式。紅外耳溫計的使用方式使得它具有較高的準確性，但對于操作起來比較繁瑣，需要每次都更換探頭，而且對于大量的測量不太現(xiàn)實。這樣測量得出的溫度數(shù)據(jù)不能反映出人體溫度的真實信息，而且這些因素的影響是不確定的，因此難以通過合適的溫度補償來消除誤差?，F(xiàn)在越來越多的這種測溫產(chǎn)品供消費者選購，也越來越多的人們接觸和了解到紅外測溫技術的方便和快捷之處。（4）準確度高：紅外測溫是非接觸測量，不破壞物體本身的溫度分布，因此所測溫度相對較為準確。（2）響應速度快：紅外測溫不像常規(guī)溫度計那樣，需要與被測量物體接觸以達到熱平衡狀態(tài)才能得到正確的溫度數(shù)據(jù)。m的光學濾光片，其帶通特性有利于溫度的測量。通常選用波長為6式中：λ（181。其中溫差電堆由若干熱電偶串聯(lián)組成，熱電偶傳感器測定溫度與輸出電壓的關系的測溫點在接收到紅外輻射能量后溫度升高，因為“塞貝克效應”而產(chǎn)生熱電動勢，其輸出電壓和測定點的溫度近似成正比例關系，這是紅外溫度傳感器測量體溫所依據(jù)的基礎。單色測溫儀與波段內的輻射量成比例；雙色測溫儀與兩個波段的輻射量之比成比例。光學系統(tǒng)匯聚其視場內的目標紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學元件及其位置確定。這種測量技術不需要與被測對象接觸，因此屬于非接觸式測溫。可以用以下公式表達： ε=α （25）由此可看出，任何處于熱平衡下的物體吸收率等于發(fā)射率，即物體的吸收本領越大發(fā)射本領也就越大。影響發(fā)射率的主要因素有：材料種類、表面粗糙度、理化結構和材料厚度等。我們引入一個隨材料性質及表面狀態(tài)變化的輻射系數(shù)，即可把黑體的基本定律應用于實際物體的紅外溫度測量。 輻射的空間分布規(guī)律—朗伯余弦定律：所謂的郎波余弦定律，就是黑體在任何方向上的輻射強度與觀測方向相對于輻射表面法線夾角的余弦成正比： Iθ=K4，為Stefan—Boltzmann常數(shù)，ε為材料表面發(fā)射率。普朗克輻射定律是所有單位計算紅外輻射的基礎。600181。在電磁波波譜中，物體的紅外輻射能量大小和波長的分布與它表面的溫度有著十分密切的關系，因此，通過對物體自身輻射的紅外線能量的測量，就可以準確的測出物體表面的溫度。這種測溫儀采用的是高精度的紅外溫度傳感器和微電子技術，它能夠快速、準確、方便的測出人體的平均溫度，不僅方便、快捷，而且解決了傳統(tǒng)體溫計易碎和水銀污染等問題。這種智能傳感器內置微處理器，能夠實現(xiàn)傳感器與控制單元的雙向通信，具有小型化、數(shù)字通信、維護簡單等優(yōu)點，因此，應用普遍而且易被接受。在產(chǎn)品加工行業(yè),一些需要對溫度進行遠距離監(jiān)測的地方，都離不開溫度傳感器，既實現(xiàn)了遠距離監(jiān)測，也可以及時的進行調控。上世紀90年代中期，我國研制出第一臺熱像儀，其技術性能與國外水平相當，為我國紅外技術的升級換代起到了重要的作用。半個世紀以來，隨著光學技術和半導體技術的發(fā)展，紅外檢測技術也日趨完善，其中紅外測溫技術也形成了完整的理論并成功地應用于醫(yī)學、農業(yè)和工業(yè)等領域。自從赫胥爾發(fā)現(xiàn)紅外線至今，紅外線技術的發(fā)展歷經(jīng)了近兩個世紀，從那時起，紅外輻射和紅外元件、部件的科學研究逐步發(fā)展，但發(fā)展比較緩慢，直到1940年前后才真正出現(xiàn)現(xiàn)代的紅外技術。 紅外測溫技術的發(fā)展概況 紅外線的最早研究是在1800年開始的，首先是英國物理學家F這種新型的測溫儀是利用人體發(fā)出特定波段的紅外線來測量人體的溫度，采用高精度的紅外溫度傳感器，能夠快速準確的測出人體的平均溫度，從而解決了傳統(tǒng)體溫計的弊端，使測溫技術更高效、更快捷。但是這種溫度計測量時間長、準確度低，在遇熱或者放置不當時，容易破裂使水銀泄露，造成人體接觸中毒、污染環(huán)境。眾所周知，體溫是一個重要的人體生理參數(shù)，不僅是人體生命活動的基本特征，而且也是觀測人體機能是否正常運行的重要指標之一。如果能及時知道一個人的體溫，也許就能知道這個人的生理參數(shù)是否正常運行。面對這種傳統(tǒng)體溫計的不利因素，不僅給人們傳達錯誤的信息，而且還有害健康。紅外測溫技術不僅可以對個人實現(xiàn)快速、準確的測溫，而且可以在大規(guī)模的檢疫站，大流量的人群實現(xiàn)快速測量。當時，德國研制出硫化鉛和幾種紅外透射材料，利用這些元、部件制成一些軍用紅外系統(tǒng)，例如高射炮用導航儀、海岸用船舶偵察儀、船舶探測和跟蹤系統(tǒng)、機載轟炸機探測儀和火控系統(tǒng)等等。然而，我國的紅外線技術的研究工作是在新中國成立后才開展的。目前我國研制出的熱像儀，可以滿足軍隊武器系統(tǒng)的各種性能需要。在食品行業(yè)，紅外溫度可以在不被污染的的情況下實現(xiàn)食物溫度的監(jiān)測和控制，鑒于這種優(yōu)點，紅外溫度傳感器在食品加工方面別受歡迎。隨著紅外傳感器的體積越來越小、價格逐漸降低，在食品、采暖空調和汽車等領域也有了新的應用。同時，給醫(yī)療方面也帶來了很大的方便。這也就是我們所說的紅外測溫理論的依據(jù)基礎。~m波段的電磁波稱為紅外波段。 斯忒藩（德）—此定律表明：凡是溫度高于開氏零度的物體都會自發(fā)的向外發(fā)射紅外熱輻射，同時黑體單位面積發(fā)射的總輻射功率與開氏溫度的四次方成正比。C0cosθ （23）此定律表明：黑體在輻射表面法線方向的輻射最強。而這個輻射系數(shù)就是常說的發(fā)射率，或稱之為比輻射率，其定義為實際物體與同溫度黑體輻射性能之比。因此，利用在同溫度下實際物體與黑體的輻射度之比來表示該物體的一種特性，可以稱之為實際物體的發(fā)射率，也叫全發(fā)射率，用ε表示。為了減少測量物體的溫度誤差，去除環(huán)境溫度因素的影響，所以修正的紅外輻射定律如下： E=σε（T04TA4） （26）式中：E為輻射出射度數(shù)，單位W/m；σ為斯蒂芬—波爾茲曼常數(shù)，108W/(m2在不同的溫度范圍，對象發(fā)出的電磁波能量的波長分布不同，在常溫（0~100℃）范圍，能量主要集中在中紅外和遠紅外波長。（27）式中：A為光學常數(shù)，與儀器的具體設計結構有關；ε1為被測對象的輻射率；ε2為紅外溫度計的輻射率；TO為被測對象的溫度（K）；TA為紅外溫度計的溫度（K）；它由一個內置的溫度檢測元件測出。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉變?yōu)橄鄳碾娦盘枴? 紅外測溫傳感器的測溫特點某些晶體材料，當其受熱時溫度升高，在晶體兩端產(chǎn)生數(shù)量相等符號相反的電荷；晶體冷卻，產(chǎn)生的電荷符號則與溫度升高時相反。m）是波長，T（K）是絕對溫度。~（1）遠距離和非接觸測量：紅外測溫不需要與被測物體接觸，可遠距離測量，它特別適合于高速運動物體、旋轉體、帶電體和高溫高壓下物體的溫度測量。它只要接收到目標的紅外輻射即可測量，其響應速度在毫秒甚至微秒數(shù)量級。 本章小結本章主要闡述了紅外線測溫的一些基礎理論和紅外測溫傳感器的測溫特點。而且，紅外測溫儀應經(jīng)應用在重大疾病的檢測檢疫中，特別是流動性大和密集的人群聚集地，不僅測溫速度快而且方便快捷，能夠及時發(fā)現(xiàn)病情，及時得到治療。其中紅外耳溫計是一種專門用于測量鼓膜溫度的溫度計，通過紅外導波管將由鼓膜發(fā)射的紅外輻射能傳送到熱電堆等熱探測器，將紅外輻射能量轉換為電能后進行電信號處理得到人體溫度信息。而紅外額溫計主要是通過測量人體的體表（額頭等）紅外輻射，經(jīng)過信號處理后得到人體的溫度信息。所以在現(xiàn)實應用中，通常紅外額溫計是用于體溫的初步判斷。所以，整體來說還是選擇紅外額溫計，操作起來比較方便，而且還適合大規(guī)模檢疫中使用。所要設計的系統(tǒng)的幾個基本要求和指標如下所示：所謂的模擬傳感器就是傳感器的輸出量是模擬量，而不是可以直接進行數(shù)據(jù)處理的數(shù)字量，所以它需要通過信號放大和AD轉換等處理后才能傳輸給單片機進行相關的處理。在本方案中采用模塊化的設計思想。例如集成運放電路要用到雙電源供電，這就使得電源模塊的設計變得復雜、功耗變大和效率變得更低，這對于使用電池供電的便攜式系統(tǒng)是不利的。而且采用STC89C51單片機控制，由單片機構成控制核心部分，更便于實現(xiàn)控制，而且電路設計比較簡單，焊接也比較簡單?；赟TC89C51單片機的紅外測溫儀的硬件設計采用目前使用比較廣泛的模塊化設計思想，將整個系統(tǒng)分成五大模塊：單片機處理模塊、紅外測溫模塊、電源模塊、報警模塊和LCD顯示模塊。 本章小結這一章主要分析了課題的設計要求和基本指標，初步確定紅外測溫的設計方向。單片機處理模塊的電路原理圖如圖41所示：圖41 單片機處理模塊電路圖圖42 單片機復位和時鐘電路圖其復位電路和時鐘電路如圖42所示，本單片機處理模塊是通過開關手動復位的，只要在RST引腳出現(xiàn)大于10ms的高電平，單片機就進入復位狀態(tài)，這樣做的目的是便于根據(jù)實際情況而選擇是否復位溫度測量數(shù)據(jù)。本測溫儀選擇的STC89C51RC單片機，下面是STC89C51RC單片機相關資料信息：STC89C51RC單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾/高速/低功耗的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可任意選擇，最新的D版本內部集成MAX810專用復位電路。下圖43是此單片機的引腳圖：圖43 STC89C51單片機引腳圖一、STC89C51RC單片機的特點： 1. 增強型6時鐘/機器周期，12時鐘/機器周期8051CPU；工作電壓：；3. 工作頻率范圍：040MHz，相當于普通8051的0～80MHz，實際工作頻率可達48MHz；4. 4k的Flash程序存儲器；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，復位后：P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上拉，P0口開漏輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時需加上拉電阻；8. EEPROM功能；9. 看門狗；10. 內部集成MAX810專用復位電路（外部晶體20M以下時，可省略復位電路）；11. 共3個16位定時器/計數(shù)器，其中定時器0還可以當成2個8位定時器使用；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個數(shù)據(jù)指針；15. 通用異步串行口（UATR），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UATR；16. 工作溫度范圍：0－75℃/－40～＋85℃；17. 封裝形式：PDIP40/PLCC44/PQFP44。它通過紅外溫度傳感器掃描被測物體，、由單片機讀取信息，通過LCD顯示出來。電路圖并不復雜，對于設計研究也不是很難，比較容易理解、易懂。二、紅外測溫模塊的時序紅外測溫模塊的時序圖如圖46，在CLOCK的下降沿時接收數(shù)據(jù)。 電源模塊電源是組成一個系統(tǒng)必不可少的部分，任何一個系統(tǒng)沒有電源都是無法正常運行。系統(tǒng)的電源電路如下圖所示：圖47 電源電路 報警模塊該模塊的電路設計簡單，整個模塊由兩部分組成：一個三極管和一個蜂鳴器組成。該部分電路設計簡單，易懂、易操作，而且從使用者的角度來說，更具有人性化的設計，方便使用者操作和讀書。當RS和RW共同為低電平時可以