【正文】 式（）當運放兩端輸入信號和時，則輸出電壓與輸入信號和的關系為 式（）26本科畢業(yè)設計（論文） 遠紅外測溫儀的硬件電路設計由上式可以得出 式（）由上式可得式（）其中，為熱敏電阻，取標稱值=100K，輸出的大小由電位器調節(jié)。在單片集成A/D轉換器中，ADC0809是8位的芯片，采用逐次比較式工作原理。ADC0809共有28個引腳。這一轉化過程稱為數值量化。且出于安全考慮，輸入電壓不能超出模擬供電電壓。例如，如果頻率為4MHz的CGMXCLK作為ADC時鐘，分頻比為4，則設置總線時鐘頻率為2MHz。MCS51是在MCS48的基礎之上發(fā)展起來的，雖然它仍然是8位的單片機，但其功能較MCS48有很大的增強。 AT89C51單片機簡介（1）AT89C51的主要特性8位微處理器和控制器，中央處理器是整個單片機的核心部件，能同時處理8位二進制數據或代碼，CPU負責控制、指揮和調度整個單元系統(tǒng)協(xié)調的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。兩級中斷優(yōu)先權的6個中斷源/5個中斷矢量的中斷邏輯。時鐘及復位信號XTAL1:是片內振蕩器反相放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 :地址鎖存允許/編程信號端。當CPU訪問外部程序存儲器時，要產生兩次PSEN負脈沖信號，當CPU訪問內部程序存儲器時，PSEN不跳變。它們都有字節(jié)地址，每一個端口鎖存器還有位地址，所以每一條I/O線獨立地用做輸入或輸出時，數據可以鎖存；作輸入時，數據可以緩沖。每位可驅動4個LS型TTL負載。P2口緩沖器能接收，輸出4個TTL門電流，每位可驅動4個LS型的TTL負載，在訪問外接存儲器器時，用做高8位地址輸出。(INT0):外部中斷0，低有效。當W=1時，輸出Q端信號；當Q=1時，可輸出W線信號。單片機應用系統(tǒng)的設計分為硬件設計和軟件設計兩大部分，其設計包括下述幾個步驟：總體設計；系統(tǒng)硬件設計（用PROTEL）；系統(tǒng)軟件設計（用仿真機軟件）；仿真調試硬件和軟件（用仿真機）；固化應用程序（用仿真機）；脫機運行（用戶系統(tǒng)）。整個系統(tǒng)器件盡可能做到性能匹配。隨著電壓等級的提高，電力設備的負荷也越來越大，由于電力設備自身的造價都比較昂貴，因電力設備故障所帶來的事故，造成的損失往往也是巨大的。系統(tǒng)的擴充和外圍裝置，應充分滿足應用系統(tǒng)的要求，并留有一些擴充槽，以便進行二次開發(fā)。單片機應用系統(tǒng)是指以單片機為核心，由硬件部分和軟件部分組成，配以一定的外圍電路和軟件，能實現(xiàn)某幾種功能的應用系統(tǒng)。對比P1口的結構圖不難看出，P3口與P1口的差別在于多了與非門3和緩沖器4，正是這兩個部分，使得P3口除了具有P1口的準雙向I/O功能之外，還可以使用各管腳所具有的第二功能。此外，P3口與其它I/O端口有很大區(qū)別，它除作為一般準雙向I/O口外，還具有特殊的控制功能:(RXD):串行數據接收端（串行口輸入）。當阻值近似為0時，可將管腳快速上拉至高電平；當阻值很大時，P1口為高阻輸入狀態(tài)。即在指令的前半周期，PO口作為地址總線的低8位輸出，在ALE信號的下降沿該地址被鎖存，在指令的后半周期用做8位數據總線。I/O端口引腳：I/O端口P0～P3（地址為80H，90H，A0H，B0H），且P0～P3為四個8位特殊功能寄存器，特殊功能寄存器位地址表詳見附錄A所示。在訪問片外存儲器時，此端定時輸出脈沖作為讀片外存儲器的選通信號。此外，RST引腳的第二功能是VPD，即備用電源的輸入端。： AT89C51管腳圖各引腳功能如下：電源及接地GND:電源接地端。片內振蕩器和時鐘電路。為區(qū)別起見，CHMOS工藝的單片機名稱前冠以字母C，成為8*C51類。在MCS48的成功應用的激勵下，許多半導體公司和計算機公司競相研制和發(fā)展自己的單片機系列。時鐘源可以是總線時鐘，也可以是CGMXCLK，通過ADC時鐘寄存器里的ADICLK位來選擇。當ADC輸入的電壓小于或等于時，ADC轉換結果是＄000。任何一個數字量的大小只能是某個規(guī)定的最小數量單位的整數倍。當轉換結束后，ADC把轉換好的結果放入數據寄存器，高字節(jié)和低字節(jié)分別為ADRH0和ADRL0，然后設置標志位或產生中斷。為將時間連續(xù)、幅值也連續(xù)的模擬量轉換為時間離散、幅值也離散的數字信號，A/D轉換一般要經過取樣、保持、量化及編碼4個過程，在實際電路中，這些過程有的是合并進行的，同時實現(xiàn)。由于半導體受到外界的光和熱的刺激時，其導電性能將會發(fā)生其顯著的變化，在將二極管的溫度補償信號經差動放大用以補償環(huán)境溫度的影響，采用負溫度系數(2mv/℃)的硅二極管，采用這種電路比較簡單，同時有較高的性價比，符合設計的要求。其中為特征角頻率，則稱為等效品質因數，式（）表明，只有當=小于3時，才能穩(wěn)定工作，即式（）分母中s的一次項系數大于零，電路才能穩(wěn)定工作，而不產生自激振蕩。通常，直流電源中整流后的濾波電路均采用無源電路；且在大電流負載時，應采用LC電路。應當指出，雖然同相比例運算電路具有高輸入電阻、低輸出電阻的優(yōu)點，但因為集成運放有共模輸入，所以為了提高運算精度，應當選用高共模抑制比的集成運放。該電路采用電阻分壓的方式將輸出電壓的一部分作為反饋電壓，電路各點電位的瞬時極性如圖中所標注。由于運放在電路性能方面具有眾多優(yōu)點，因此被廣泛應用于模擬電路的各個領域之中，根據運放在電路中的工作狀態(tài)，可把這些電路歸納為兩大類：一是運放的線性應用，此類電路有一個顯著的待點，即運放工作于線性放大區(qū)，電路的輸出與輸入之間存在一一對應的函數關系；二是運放的非線性應用，此類電路在多數情況下，運放工作在飽和狀態(tài)。調整管T連接成電壓跟隨器。調整管一般為大功率管，因而選用原則與功率放大電路中的功率相同，主要考慮其極限參數、和。分析電路的工作情況可知，在輸入電壓最低且輸出電壓最高時管壓降最小，若此時管壓降大于飽和管壓降，在其它情況下管子一定會工作在放大區(qū)。而遮光孔的大小由單片機輸出控制信號控制電機的轉動與否來帶動遮光板旋轉。根據光學系統(tǒng)的結構分為反射式光學系統(tǒng)的遠紅外探測器和透射式光學系統(tǒng)的遠紅外探測器兩種。環(huán)境溫度，如果將紅外測溫儀突然暴露在環(huán)境溫差為20度或更高的情況下，允許儀器在20分鐘內調節(jié)到新的環(huán)境溫度。因此，遠紅外測溫儀在工業(yè)系統(tǒng)溫度的測量上有更好的應用。物體溫度越高，所發(fā)出的紅外輻射能量越強。但是，只要選擇合適的儀器響應波長范圍，仍可得到目標與背景之間有盡可能高的輻射對比度，從而提高對故障的檢出率。 光學分辨率(D:S)：即測溫儀探頭到目標直徑之比。當使用遠紅外測溫儀測溫時，被測物體發(fā)射出的紅外能量通過遠紅外測溫儀的光學系統(tǒng)在探測器上轉換為電信號，該信號再通過微處理器轉換為相應的溫度值顯示出來?？梢源_定微小目標的溫度。遠紅外測溫儀重量輕、使用安全方便，并能可靠測量熱的、危險的或難以接觸的物體，而不會污染或損壞被測物體。遠紅外測溫儀可在不安全的或接觸測溫比較困難的區(qū)域測溫，能夠安全地讀取難以接近的或不可到達的目標溫度。通過對輻射能量的測量，就可以得出物體的溫度。㎝遠紅外輻射除了符合可見光的一些性能外，它還遵循著它固有的特殊規(guī)律，這些規(guī)律揭示了紅外輻射的本質特性，奠定了遠紅外測溫技術應用的基礎。而其他氣體分子如：等多原子分子，在紅外線傳輸過程中會引起分子的電偶極矩變化，導致紅外線的吸收和散射，使輻射能逐漸衰減。遠紅外熱效應是光能和紅外輻射被吸收的結果，紅外輻射的物理本質是熱輻射，輻射的程度和能量主要由物體的溫度所決定。m）、遠紅外（6181。如太陽光線、熱輻射、無線電波和射線等都屬于這種能量的特殊形式，它們的形式雖然不同，但自然本質相同, 所有的輻射都遵守同樣的反射和折射定律。紅外輻射是一種與可見光相鄰的不可見光，以波的形式在空間（同一介質）進行直線傳播的，并遵守逆二次方定律，它具有可見光相同的一般性能，諸如：直線傳播、反射、干涉、衍射、偏振、折射、散射、吸收等性質。 太陽光分光實驗示意圖能夠發(fā)射紅外電磁波的物體或器件，皆稱為紅外輻射源。經過反復實驗，這個熱量最多的高溫區(qū)域總是位于光帶最邊緣處紅光的外面，那里并沒有可見光的輻射，從而發(fā)現(xiàn)了紅外光。1%；溫度分辨率:℃；電源電壓:+9V；微處理器:AT89C51；發(fā)射率:(可調),激光瞄準。自二十世紀九十年代以來，我國電力工業(yè)發(fā)展迅速，電網規(guī)模日益擴大。設備在運行中處于何種發(fā)熱狀態(tài)，直接反映了設備工作是否正常。其次利用遠紅外技術可實現(xiàn)對工業(yè)過程進行有效地監(jiān)視，從而對這些過程進行控制。從1979年開始，對于設備診斷技術，從維修體制改革著眼、探求設備壽命周期費用的經濟性來研究這個問題。遠紅外測溫技術是一種利用透鏡裝置采集遠紅外光譜來測出設備在使用過程中的溫度從而掌握其狀態(tài)，極早發(fā)現(xiàn)故障及其原因，并能預報故障的發(fā)展趨勢。對于一些波動物體、移動物體、熱容量小的物體和腐蝕性較強的物體，在接觸法測溫不可能實現(xiàn)時，輻射測溫法被廣泛應用著。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 摘 要為了監(jiān)檢惡劣生產條件、特殊環(huán)境的溫度，以便進行預防性維護，我們進行了遠紅外測溫儀的設計。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權說明本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。溫度測量的方法可分為兩大類接觸法和非接觸法測溫，非接觸法測溫目前仍以輻射測溫為主，而且輻射溫度計具有響應速度快和分辨率高等優(yōu)點。近20年來，非接觸式遠紅外測溫儀在技術上迅速發(fā)展，適用范圍及市場占有率不斷擴大。２．國內的發(fā)展概況我國遠紅外測溫技術的發(fā)展和設備診斷技術的發(fā)展息息相關。首先是對異常熱源的檢測，用遠紅外測溫技術探測異常的熱源，就能對事故的發(fā)生及時報警。電力設備和其它任何設備一樣，都具有一定的溫度，處于一定熱狀態(tài)中。使問題得到了很好的解決，因此具有良好的發(fā)展前景。4本科畢業(yè)設計（論文） 緒論測溫范圍: 27～227℃（300～500K）；響應波長: 8um～14um；響應時間：500ms；A/D轉換:8位的ADC0809芯片；工作環(huán)境溫度范圍:0～50℃；相對濕度：30 ℃時 10―95%；測量精度：23 ℃時177。實驗中，他發(fā)現(xiàn)：放在光帶紅光區(qū)域以外的一支溫度計比室內其他溫度計的指示數值高。當將一束白色光照射到一個玻璃三棱鏡上時，通過三棱鏡對不同波長光的折射，就會顯現(xiàn)七彩的單色光束。運動愈劇烈，輻射的能量愈大，反之愈小。 電磁波譜各種輻射能按波長的分布圖任何物體都會以電磁波的形式向外輻射能量，這種能量叫做輻射能。m～6181。電磁輻射都具有以下共同特點：電磁輻射都可以橫波形式進行傳播，即電磁波的振動方向與傳播方向垂直；電磁輻射在真空中的傳播速度相同，都等于光在真空中的傳播速度；電磁輻射的傳輸并不需要介質。大氣是紅外輻射的主要傳輸介質,而組成大氣的對稱雙原子分子,在紅外線傳輸過程中不會引起分子電偶極矩的變化，不會造成傳輸衰減,不吸收15um以下的紅外線。且在溫度平衡情況下，其吸收率等于發(fā)射率。處在熱平衡狀態(tài)的理想黑體在溫度T時均勻地向四周輻射，從絕對黑體發(fā)射出來的單色輻射強度隨波長的變化規(guī)律由普朗克定律確定=（） 式()式中，第一輻射常數， == 5 W而且黑體單位面積發(fā)射的總輻射功率與其開氏溫度的四次方成正比。用遠紅外測溫儀，可快速探測操作溫度的微小變化，在其萌芽期就可將問題解決，減少因設備故障造成的開支和縮小維修范圍，安全是使用遠紅外測溫儀最重要的益處。瞄準后只需按動觸發(fā)器，在LED顯示屏上讀出溫度數據。不必接觸被測物體,操作方便。遠紅外技術及其原理可理解為其精確的測溫。溫度范圍：本設計的溫度范圍要求達到27～227攝氏度(分段)，溫度范圍應與具體應用的溫度范圍相匹配這是由測溫儀所工作的不同環(huán)境、要求所決定的。當用紅外輻射檢測表面溫度與背景溫度很接近的目標時，分辨目標與背景十分困難。當物體溫度高于絕對零度時都可以產生紅外輻射能量，且強度與其溫度成比例。而信號采集系統(tǒng)中最重要的是用濾光片收集遠紅外區(qū)域內（8～14um）的光譜，使紅外測溫的波長范圍相對縮小，精度有所提高。定位熱點，要發(fā)現(xiàn)熱點，儀器瞄準目標，然后在目標上作上下掃描運動,直至確定熱點。光學系統(tǒng)是遠紅外探測器的重要組成部分。 透射式遠紅外探測器示意圖遠紅外測溫儀系統(tǒng)是一個有機的整體，并能對各種信息進行快捷的處理和顯示，因此,在進行信號接收時首先利用遮光板對被測物體所發(fā)出的紅外輻射能量進行有選擇的吸收，主要吸收其中的遠紅外光譜。在工作過程中調整管始終正常工作，所謂正常工作，是指在輸入電壓波動和輸出電壓改變時調整管應始終工作在放大狀態(tài)，即工作在線性放大區(qū)。在串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中，調整管T是核心元件，它的安全工作是電路正常工作的保證。從反饋放大電路的角度來看，這種電路屬于電壓串聯(lián)負反饋電路。選擇放大器時主要考慮放大器的帶寬和精度，放大器的滿度誤差和零位誤差多半是可調的，因此這里精度主要指溫漂和噪聲。若從輸入電壓取樣，通過反饋網絡得到反饋電壓，然后與輸入電壓相比較，求得差值作為凈輸入電壓進行放大，則稱電路中引入了電壓串聯(lián)負反饋, 。即使考慮集成運放參數的影響，輸入電阻也可達。組成電路時應選用帶寬合適的集成運放，有源濾波電路不適于高電壓大電流的負載，只適于信號處理。 壓控電壓二階低通濾波器電路圖考慮到集成運放