【正文】 播放，數(shù)碼管顯示溫度值。 Infrared measuring temperature is responsible for temperature measurement, acquisition, and will collect data transmitted through the data port SPCE061A。 工程實際問題 采 用單片機作為控制板，控制溫度的測量、顯示和 語音 播報 ，具備 SPI接口，方便與 MCU連接， 設(shè)計制作 了 單片機控制系統(tǒng)、 A/D、 D/A轉(zhuǎn)換電路、語音電路和鍵盤顯示電路， 并 設(shè)計相關(guān)軟件。體溫計的工作物質(zhì)是水銀。但直到 300年后才設(shè)計出使用方便、性能可靠的體溫計。的攝氏溫標(biāo)，從此實現(xiàn)了體溫計的刻度標(biāo)準(zhǔn)化。 在國外，非接觸式紅外測溫儀已經(jīng)非常先進了，自 1999年就有許多國家致力于這方面的開發(fā)研究，到現(xiàn)在為止很多國家的產(chǎn)品已經(jīng)達到國際先進水平，并已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。 ε (λ ) = P( T) / Pb ( T) (23) 考慮到物體的單色黑度 ε (λ ) 是不隨波長變化的常數(shù) ,即 ε (λ ) = ε ,它是隨不同 物質(zhì)而值不同 ,即使是同一種物質(zhì)因其結(jié)構(gòu)不同值也不同 , 只有黑體 ε =1 ,而一般灰體 0 ε 1. 由 (22) 可得 P（ T） =ε Pb（ T）； P（ T） =εб T4 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 所測物體的溫度 4 )(??TPT ? (24) 式 (4) 正是物體的熱輻射測溫的數(shù)學(xué)描述 。 3 方案比較及總體方案的介紹 任務(wù)要求 采用已學(xué)過的微處理器（如單片機或 DSP 等）和電子技術(shù)知識，設(shè)計制作一個可以測量目標(biāo)溫度和環(huán)境溫度 的非接觸式紅外測溫裝置，主要內(nèi)容如下： （ 1） LED+鍵盤模 塊 進行溫度測量 和 顯示， 采 用單片機作為控制板，控制溫度的測量、顯示和 語音 播報 ，具備 SPI 接口，方便與 MCU 連接，主要 設(shè)計制作單片機控制系統(tǒng)、 A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路、語音電路和鍵盤顯示電路，設(shè)計相關(guān)軟件。 紅外攝像頭采集 TFTLCD 顯示 觸摸屏 FPGA 系統(tǒng) FLASH 配置芯片 EP2C35 VGA 控制器 SDRAM 電路電源 復(fù)位電路 溫度采集 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 圖 31 基于 FPGA的高精度測溫系統(tǒng)框圖 從圖 31可看出 ，系統(tǒng)首先經(jīng)過紅外攝像頭進行圖像的采集，得到相應(yīng)的灰度圖像， FPGA作為系統(tǒng)的核 心部件，主要是實現(xiàn)相應(yīng)的圖像處理 (如數(shù)字濾波，偽彩色變換，圖像銳化等 )以及溫度的計算， 然后在 TFT LCD上顯示，通過觸摸屏選擇相應(yīng)的待測點進行溫度的測定，由于外界環(huán)境對于實際溫 度的測量有很大的影響，可以通過溫度傳感器測定外界的溫度，然后進行過相應(yīng)的補償。主程序模塊主要 SPCE061A 紅外模塊 電源 模塊 LED 顯示模塊 鍵盤 模塊 電源模塊 音頻模塊 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 完成系統(tǒng)的初始化，溫度的檢測，串行口通信，鍵盤和顯示等功能。 C,精度在 176。 因此選用 TN9紅外傳感器。因此它的選擇是非常重要的。若這個腳輸入低電平，會使得控制器被重新復(fù)位 MICOUT 27 麥克風(fēng) 1 階放大器輸出管腳，管腳外接電阻決定 AGC 增益倍數(shù) OPI 26 麥克風(fēng) 2 階放大器輸入管腳 VDD 15， 36 邏輯電源的正向電壓 VADREF 22 AD 參考電壓 (由內(nèi)部 ADC 產(chǎn)生 ) 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 VSS 19， 24 邏輯電源和 IO 口的參考地 AVSS 9 模擬電路（ A/D、 D/A 和 2V 穩(wěn)壓源）參考地 AVDD 7 模擬電路（ A/D、 D/A 和 2V 穩(wěn)壓源）正向電壓 RESET 68 低電平有效的復(fù)位管腳 VREF2 23 2V 參考電壓輸出腳 VDDH 51,52,75 IO 端口的正向電壓管腳 SLEEP 63 睡眠模式 (高電平激活 ) ICE 16 激活 ICE(高電平激活 ) ICESCK 17 ICE 串行接口時鐘管腳 ICESDA 18 ICE 串行接口數(shù)據(jù)管腳 XTEST 14 測試模式時接高電平，正常模式時接地 GND 或懸浮 XROMT 61 測試閃爍存儲器，正常模式時懸浮 N/C 4， 6， 55 正常使用時接地 PFUSE,PVIN 20， 29 程序保密設(shè)定腳。 圖 44 紅外測溫模塊引腳圖 紅外測溫模塊時序圖 紅外測溫模塊的時序圖如圖 45，在 CLOCK 的下降沿接收數(shù)據(jù)，一次溫度測量需接收 5 個字節(jié)的數(shù)據(jù)，這五個字節(jié)中： Item 為 0x4c 表示測量目標(biāo)溫度，為 0x66 表示測量環(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 為驗證碼，接收正確時 Sum=Item+MSB+LSB； CR 為結(jié)束標(biāo)志，當(dāng) CR 為 0x0dH 時表示完成一次溫度數(shù)據(jù)接收。IN1~IN7 為輸入信號， OUT1~OUT7 為輸出信號?？梢灾苯勇犂容敵龅穆曇?。 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 圖 412 電源模塊圖 圖 412 中 J10 是電源接口， SPCE061A 電壓要求為 ，而 I/O 端口的電壓可以選擇 也可以選擇 5V。 5V 電壓再通過 SPY0029 穩(wěn)壓到 。 文件是底層驅(qū)動文件，包含了紅外模塊初始化函數(shù) TN_InitalIO、紅外模塊啟動函數(shù) TN_IRACK_EN 和讀測量數(shù)據(jù)函數(shù) TN_ReadData；其中 TN_InitalIO 函數(shù)主要進行控制端口初始化， TN_IRACK_EN 函數(shù)用來啟動測量， TN_ReadData 函數(shù)用來讀取測量數(shù)據(jù)。 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 開始 初始化紅外測溫模塊 初始化鍵盤 掃描鍵 盤取鍵值 判斷哪個按鍵按下 測量目標(biāo)溫度 測量目標(biāo)溫度 測量環(huán)境溫度 判斷是否測到正確目標(biāo)溫度 判斷是否測到正確目標(biāo)溫度 判斷是否測到正確 環(huán)境 溫度 播報并顯示目標(biāo)溫度 播報并顯示目標(biāo)溫度 播報并顯示 環(huán)境 溫度 測量環(huán)境溫度 判斷是否測到正確 環(huán)境 溫度 播報并顯示環(huán)境溫度 K1 K2 K3 N N N Y Y N Y N Y 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 52 主程序流程圖 測量溫度模塊 在主程序中，調(diào)用了測量溫度程序測量數(shù)據(jù)。 C以內(nèi) 。在此，我向老師表示深深的敬意和衷心的感謝！ 畢業(yè)設(shè)計中我還得到了其他老師和同學(xué)們的熱情幫助，在這里一并表示感謝！同時也真誠感謝我所參閱的資料的各位作者，他們的資料也為我能順利完成此次畢業(yè)設(shè)計提供了一個平臺。 extern void F_TempplayAndShow(float temp)。 //測量目標(biāo)溫度，取溫度值和iFlag *P_Watchdog_Clear = 0x0001。 //播放 環(huán)境溫度 F_TempplayAndShow(iTemp)。 //播放 OK PlaySnd_Auto(15)。 //測量環(huán)境溫度，取溫度值和iFlag *P_Watchdog_Clear = 0x0001。 //掃描鍵盤 switch(Key) { case 0: //沒有鍵按下 break。 extern unsigned int KeyScan(void)。爭取能夠在此基礎(chǔ)上設(shè)計出更先進、 功能更強大、結(jié)構(gòu)更簡單的智能化儀器 謝 辭 我的畢業(yè)設(shè)計是在 林海波 老師的悉心指導(dǎo)下完成的。所做的設(shè)計基本上達到了任務(wù)書上的要求 ， 本方案能實現(xiàn)非接觸式的溫度測量，并且感應(yīng)時間在 3 秒以內(nèi)，分辨力達到176。 主程序模塊 主程序流程圖如圖 52，初始 化紅外測溫模塊，初始化鍵盤；進入主程序循環(huán)，調(diào)用鍵盤掃描程序掃描鍵盤，根據(jù)鍵值散轉(zhuǎn)： 如果第一個鍵（ K1）按下，調(diào)用測量溫度程序測量，判斷是否正確測到目標(biāo)溫度，否則繼續(xù)測量，直到測到正確數(shù)據(jù)；是則播放并顯示目標(biāo)溫度值。 文件里包含了 TN_IR_GetData 函數(shù)和一個延時函數(shù)， TN_IR_GetData 函數(shù)的功能是讀取測量結(jié)果并計算溫度值。 （ 2） DC5V 穩(wěn)壓源供電 。 兩個二極管，是為防止誤將電源接反造成不必要損失而設(shè)置的，在操作過程中千萬不要將電源接反，因為反向電壓超過一定的值，二極管將會被損壞，達不到保護的目的。 音頻輸出模塊 SPCE061A內(nèi)置 2 路 10 位精度的 DAC，只需要外接功放電路即可完成語音的播放。 圖 46 1 8 獨立按鍵原理圖 圖 47 8 段 6 位動態(tài)顯示電路原理圖 （ 1） UNL2021A芯片 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 其內(nèi)部為三極管陣列，其 IN 腳相當(dāng)于三極管的 B 極， OUT 較相當(dāng)于三極管的 C 極。 紅外測溫模塊引腳介紹 紅外測溫模塊的引腳圖如圖 44 所示 ，其中 V 為電源電壓引腳 VCC， VCC 一般為 3V到 5V 之間的電壓，一般取 VCC 為 ； D 為數(shù)據(jù)接收引腳，沒有數(shù) 據(jù)接收時 D 為高電平； C 為 2KHz Clock 輸出引腳； G 為接地引腳； A為測溫啟動信號引腳，低電平有效。 SPCE061A引腳的排列和說明 SPCE061A有 84 個引腳， 為 PLCC84 封裝形式；它的 引腳 排列如圖 43 所示； 引腳的描述如表 41 所示 。 單片機處理模塊 SPCE061A 最小系統(tǒng) 中，包括 SPCE061A 芯片及其外圍的基本模塊，其中外圍的基本模塊有：晶振輸入模塊（ OSC）、鎖相環(huán)外圍電路（ PLL）、復(fù)位電路（ RESET）、指示燈（ LED）等，如 圖 41 所示。二是采用凌陽公司生產(chǎn)的型號為 TN9紅外溫度傳感器， 它是一種 集成的紅外探測器，內(nèi)部有溫度補償電路和線性處理電路，輸出數(shù)字信號，它的響應(yīng)速度快、精度高、穩(wěn)定性好， 測量距離大約為 30米，測量回應(yīng)時間大約為 。 方案比較與選擇 方案一 利用紅外熱成像技術(shù)實現(xiàn)溫度監(jiān)控和檢測有著精度高 (可分辨 0． 01℃的溫度差 )、非接觸、實時快速、測溫范圍寬、形象直觀等優(yōu)點。方案二的系統(tǒng)總體 結(jié)構(gòu) 框圖如圖 32所示。該方案能效地克服測量精度低和數(shù)據(jù)量大的問題，再利用溫度傳感器對環(huán)境溫度的監(jiān)測進行相應(yīng)的溫度補償，可減少環(huán)境溫度引起的測量誤差。 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 （ 25） 式中 K=Raεσ，由實驗確定，定標(biāo)時 ε取 1 T— 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。 紅外測溫的原理 紅外測溫儀的測溫原理是黑體輻射定律， 在給定的溫度和波長下 ,物體發(fā)射的輻射能有一個最大值 ,這種物質(zhì)稱為黑體 ,并設(shè)定它的反射系數(shù)為 1 ,其它的物質(zhì)反射系數(shù)小于 1 ,稱為灰體 ,由于黑體的光譜輻功率 Pb (λ T) 與絕對溫度 T 之間滿足普朗克定理 ： ? ?1/512 ?? ??ecTpcb ??? （ 21） 其中 Pb (λ T) 為黑體的輻射出射度；λ為波長； T 為絕對溫度； C1， C2 為輻射常數(shù)，它說明在絕對溫度 T 下，長λ處單位面積上黑體的輻射功率為 Pb (λ T)。 在 2021年全國防“非典”斗爭中，中科院上海技術(shù)物理研究所在 863計劃高技術(shù)成果的基礎(chǔ)上對紅外技術(shù)應(yīng)用于非接觸式測溫進行了深入研究，在短時間內(nèi)開發(fā)成功了“非接觸式紅外測溫儀”，打開了國內(nèi)“非接觸式測量”的新篇章，但由于這種裝置受一定因素影響，測量結(jié)果還有待進一步進行校正。 1714 年，德國物理學(xué)家華倫海特研制了在水的冰點和人的體溫范圍內(nèi)設(shè)定刻度的水銀體溫計。其它溫度計絕對不能甩動，這是體溫計與其他液體溫度計的一個主要區(qū)別。因此，當(dāng)前研究的重點也在于此。 設(shè)計的意義 紅外測溫儀具有許多