【正文】 硬件結構應結合應用軟件一并考慮。與非門3的作用實際上是一個開關，決定是輸出鎖存器上的數(shù)據(jù)還是第二輸出功能的信號。 P1口電路結構—: P2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位準雙向I/O端口。分別為四個并行I/O端口的鎖存器。當主電源Vcc發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時，單片機自動將+5v電源接入RST端，為RAM提供備用電源，以保證存儲在RAM中的信息不丟失，以使復電后能繼續(xù)正常運行。全雙工方式的串行接口(DART)。1980年Intel公司最先推出的8位單片機MCS51系列，包括8038058052及8751等，它們的基本組成、基本性能和指令系統(tǒng)都是相同的。當輸入電壓在和之間時，ADC轉換結果和采樣電壓呈線性關系。在自動掃描模式下，用附加的3個ADC數(shù)據(jù)寄存器ADRL1～3來存放ATD1～3通道的A/D轉換結果，通道ATD0的轉換數(shù)據(jù)放在ADRL0中。綜上所述，采用第二種方案。低通濾波電路是由兩節(jié)RC濾波電路和反相比例放大電路所組成，其中反相比例放大電路實際上就所謂壓控電壓源，其特點是輸入阻抗高，輸出阻抗低。其工作原理是：當輸入端正向電壓增加時，且接放大器的同相輸入端，反饋電壓，若輸入電壓對R1和R2所組成的反饋網(wǎng)絡的作用忽略不計，即可以為R1上的電壓；并且，由于集成運放開環(huán)差模增益很大，因而其凈輸入電壓也可以忽略不計。因而可得：=或者 式（）式中是比較放大電路的電壓增益，是考慮了所帶負載的影響，與開環(huán)增益不同。串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的優(yōu)良性能是具有較高的穩(wěn)定度和負載穩(wěn)定度，同時具備輸出的紋波電壓小、瞬態(tài)響應速度快、線路結構簡單、便于維護、沒有開關干擾等優(yōu)點。對于反射式光學系統(tǒng)的紅外探測器的結構，它由凹面玻璃反射鏡組成，其表面鍍金、鋁和鎳鉻等紅外波段反射率很高的材料構成反射式光學系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展，紅外測溫儀的設計也越來越先進、品種越來越繁多、功能越來越齊全、價格不斷的趨于穩(wěn)定。為此，把目標與背景的輻射對比度定義為：= 式（）式中，溫度為的目標光譜輻射度； 溫度為的背景光譜輻射度；由于電氣設備上同種材料構成的不同部位表面(目標與背景)除有微小溫差外,其余特征基本相同。有幾個決定精確測溫的重要因素，最重要的因素是發(fā)射率、溫度范圍、光學分辨率、視場、到光斑的距離和光斑的位置。遠紅外測溫儀每秒可測出若干個讀數(shù),而接觸測溫儀做每次測量就需要若干分鐘。遠紅外測溫屬于無損檢測的范疇，它區(qū)別于傳統(tǒng)的接觸測溫,是非接觸測溫, 是利用紅外輻射原理將遠紅外輻射特性的分析技術和方法應用于對設備或其他物體進行檢驗和測量的綜合工程技術。能夠在任何溫度下全部吸收以任何波長入射或輻射的物體稱作黑體。從紫色光到紅色光的熱效應是逐漸增大的，且最大的熱效應出現(xiàn)在紅外輻射的頻譜范圍內(nèi)，從可見光到紅外輻射有明顯的熱效應，故又將紅外輻射稱為熱輻射。在物理學中，可見光、不可見光(紫外線、射線、射線各微波)、紅外線及無線電波等都是電磁波，在真空中以光速（3*10 m/s）傳播，它們的差別只是波長不同而已。一個熾熱物體向外輻射的能量大部分是通過紅外線輻射出來的。 本設計所作的工作首先，介紹遠紅外測溫技術的相關理論知識，從與幾種紅外測溫儀的比較中得出遠紅外測溫儀的優(yōu)點和缺點，以便對遠紅外測溫有比較清晰的認識。由于電流、電壓的作用，將產(chǎn)生發(fā)熱，主要包括電流效應引起的發(fā)熱(反映在載流電力設備中)和電壓效應引起的發(fā)熱（反映電力設備內(nèi)部損耗的變化)。1985年1月，原國家經(jīng)委委托中國設備管理協(xié)會召開設備診斷技術應用推廣會，全國各方面均有代表參加，交流經(jīng)驗和論文，廣泛介紹國內(nèi)外工作現(xiàn)狀，使大家開拓了視野，提高了認識，為今后在全國大力推行設備診斷和遠紅外測溫技術，改進設備管理體制，打下了良好的基礎。遠紅外測溫儀是利用熱釋電紅外溫度傳感器接收經(jīng)匯聚、濾光處理的遠紅外光從而產(chǎn)生信號，并將此信號經(jīng)過光電轉換器轉換為電信號，該電信號被傳到處理電路進行處理并計算出被測設備的溫度值。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。遠紅外測溫技術在產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測、設備在線故障診斷、安全保護以及節(jié)約能源等方面正發(fā)揮著重要作用。在民用方面，遠紅外測溫技術廣泛用于工業(yè)、醫(yī)學及科學研究等。電力設備運行過程中溫度過高，輕則損壞設備和系統(tǒng)，重則釀成重大事故，因此為使電力設備處于最佳運行狀態(tài)，對其溫度的測量是十分必要的，過去由于高壓的隔離問題，使直接測量不能很好的解決，采用遠紅外測溫系統(tǒng)可以實行遠距離的遙測，對關鍵電氣設備連接點測溫，作好每日溫度測量記錄，根據(jù)接處的情況和溫度變化決定是否進行檢修，這在很大程度上減少了因為電氣設備過熱而產(chǎn)生的事故的發(fā)生。然后用溫度計測量光譜中各種顏色的溫度，為與環(huán)境溫度進行比較，他在彩色光帶附近放了幾支溫度計來測定周圍環(huán)境的溫度。任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會產(chǎn)生自身的分子和原子的無規(guī)則運動，并不停地輻射出紅外能量。m）、中紅外（3181。根據(jù)熱釋電效應制成的傳感器，往往在它的元件前面加機械式的周期性遮光裝置，以使此電荷周期性出現(xiàn)，只有當測移動物體時不用遮光裝置。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準確的測定他的表面溫度，這就是遠紅外輻射測溫依據(jù)的客觀基礎。因為大多數(shù)的設備和工廠處于不斷運轉中，停機等于減少收入，要防止這樣的損失，通過掃描現(xiàn)場電子設備可以查找熱點。探測器的響應時間短,反應速度快,易于快速與動態(tài)測量。有些遠紅外測溫儀可改變發(fā)射率，物體發(fā)射率的大小與其材料的性質(zhì)、溫度和表面狀態(tài)直接相關，多種材料的發(fā)射率值可從出版的發(fā)射率表中找到。對于檢測溫度在27～227℃的電氣設備而言，選擇中心響應波長=8的紅外敏感元件，即使目標與背景溫差較小，也可獲得盡可能高的輻射對比度，使得故障較易識別。紅外測溫儀最好不用于光亮的或拋光的金屬表面的測溫（不銹鋼、鋁等）。獲取透射紅外光的光學材料一般比較困難，反射式光學系統(tǒng)可避免這一困難，所以，反射式光學系統(tǒng)用得較多。若同相比例運算電路的輸入電壓為穩(wěn)定電壓，且比例系數(shù)可調(diào)，則其輸出電壓就可調(diào)節(jié)；同時，為了擴大輸出大電流，集成運放輸出端加晶體管，并保持射極電壓為 式()由于集成運放開環(huán)差模增益可達80dB以上，電路引入深度電壓負反饋，輸出電阻趨近于零，因而輸出電壓相當穩(wěn)定。通常可以選用集成運算放大器作為模擬放大器，在某些精密的數(shù)字儀表系統(tǒng)中則可以選用儀表放大器和隔離放大器。由于電路引入了電壓串聯(lián)負反饋，故可以認為輸入電阻為無窮大，輸出電阻為零。因為同相輸入端電位控制由集成運放和R20R204組成。能將模擬信號轉換成數(shù)字信號的電路，稱為模數(shù)轉換器，A/D轉換器已經(jīng)成為計算機系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。合理的取樣頻率由取樣定理確定，即 式（）將取樣電路每次取得的模擬信號轉換為數(shù)字信號都需要一定時間，為了給后續(xù)的量化編碼過程提供一個穩(wěn)定值，每次取得的模擬信號必須通過保持電路保持一段時間。轉換時間是指A/D轉換器從轉換控制信號到來開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號所經(jīng)過的時間。但MCS51系列單片機包含多種型號，通常以片內(nèi)是否帶ROM以及所帶ROM的類型分為8*51類。低功耗的閑置和掉電模式，可編程串行通道，三級程序存儲器鎖定。ALE端的負載驅(qū)動能力為8個LS型TTL。作輸入口使用時要先寫1，這就是準雙向的含義。P3口是一個多功能端口。本系統(tǒng)采用自動復位方式，主頻率為6MHz，一方面保證滿足系統(tǒng)對時間的要求，同時也考慮了可靠性的要求，即適當降低速度以提高抗干擾能力。： 軟件流程圖詳見附錄B：單片機源程序。二是各功能模塊的設計。(T0):計時器0外部時鐘輸入。當P1口輸出高電平時，能向外提供拉電流負載，所以不必再接上拉電阻。/VPP:外部程序存儲器地址通話輸入端/固化編程電壓輸入端。XTAL2:是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，也是內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。內(nèi)含4KB可重擦寫的可編程閃爍程序存貯器（EEPROM）。由于一個ADC周期是由幾個總線周期組成的，啟動轉換需要一個總線周期的時間寫入ADSCR寄存器，在ADC啟動以前需要額外的02個總線周期初始化ADC時鐘，這就產(chǎn)生了非整數(shù)ADC周期，在此用17個周期來表示。經(jīng)編碼后得到的代碼就是A/D轉換器輸出的數(shù)字量。大部分M68HC08等系列MCU中具有ADC模塊，但結構功能不完全相同，有8位精度的，也有10位精度的。若令，則電壓放大倍數(shù) 式()若令，則當時 式（）可見，Q的物理意義是時電壓放大倍數(shù)與通帶放大倍數(shù)之比。為了使負載不影響濾波特性，本低通濾波器采用集成運算放大器組成的有源濾波器，即在無源濾波電路和負載之間加一個高輸入電阻低輸出電阻的隔離電路，本設計采用加一電壓跟隨器。在常用的放大電路中，比例運算放大器電路的接法有兩種：一種是同相輸入接法，另一種是反相輸入接法，分別屬于電壓串聯(lián)負反饋電路和電壓并聯(lián)負反饋電路。與基準電壓相比較，其差值電壓經(jīng)比較放大電路放大后使和減小，調(diào)整管T的ce極間的電壓增大， A的輸出電壓，即調(diào)整管的基極電位降低；因為電路采用射極輸出形式，所以輸出電壓必然降低，從而使保持基本恒定不變。電子系統(tǒng)為降低運行成本一般使用220V/50HZ工頻交流市電，而電子電路及設備內(nèi)部使用的一般都需要穩(wěn)定的直流電源供電，因此，需要將交流電換成直流電。目標越大光點尺寸就應越大，反之，則越小。遠紅外測溫系統(tǒng)由以下幾部分組成：遠紅外透鏡及濾光系統(tǒng)、測試裝置、A/D轉換器、微處理機（單片機）和終端顯示組成。建議被測目標尺寸超過測溫儀視場的50%為好。任何紅外檢測，總是希望紅外儀器接收的被測目標紅外輻射信號越大越好。主要應用于鐵路、石油化工、食品、電力等行業(yè)的溫度檢測、設備故障的診斷，特別適用于高溫和危險場合的顯微和遠距離測溫。在熱輻射的所有波長上對式（）進行積分，則全部輻射能量的總和為： E==（）d=σ 式()式中，σ=(),σ為斯蒂芬波爾茲曼常數(shù)。如果用，表示被反射、被吸收和透過的能量，則有:++= 或者+q+=1 式()式中/= ；/=q ；/=其中,q,分別稱為反射率吸收率和透過率。m）；且靠近可見光的為近紅外區(qū)。 遠紅外線更易被物質(zhì)所吸收，但對于薄霧來說，長波紅外線更容易通過。熱輻射特性主要由溫度決定，故稱為溫度輻射，是光學溫度傳感的基礎。溫度不是特別高，對儀器的損壞也不是特別大，因此，設計一種測量更準確，采樣波長介于此區(qū)間內(nèi)的非接觸式遠紅外測溫儀來監(jiān)測電力設備運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，有著充分的必要性。電氣：檢查有故障的變壓器、電氣面板和接頭。因此，人們開始認識到發(fā)展故障診斷技術的重要性。如果被測物體的溫度低于所設定的臨界溫度值，紅外測溫儀將正常工作。通過對溫度的確認達到掌握被測對象的工作狀態(tài)，確定其工作是否正常，以便及早發(fā)現(xiàn)故障并針對具體情況采取相應對策。１．國外的發(fā)展概況20世紀60年代以后，計算機和電子技術的飛躍發(fā)展促使工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化和機器設備的大型化、高速化、自動化越來越大，結構越來越復雜，其結果是一旦發(fā)生事故，不僅會造成巨大經(jīng)濟損失，而且會污染環(huán)境，引起災害，造成各種社會問題。HVAC：監(jiān)視空氣分層、供／回記錄、爐體性能。而設備運行時所發(fā)出的紅外光譜的波長范圍是5～14um，屬于遠紅外光譜，這個波段內(nèi)的光所對應的物體的溫度是介于0～500℃之間。物體的自發(fā)輻射，常溫下主要是紅外輻射，俗稱紅外線，它是人眼看不見的光線，具有強烈的熱作用，故又稱熱輻射。 遠紅外線的熱效應比可見光要強得多。m～1000181。紅外輻射的基本定律：當輻射能入射到物體上時，一部分能量通過表面透入物體，這部分能量，一部分被吸收，另一部分被透過物體。第二輻射常數(shù)，== 其中λ為波長，為絕對溫度。各種設備的缺陷和故障都直接或間接與溫度變化相關,而這種溫度的變化往往不能使用常規(guī)的接觸測溫方法監(jiān)測,只適合于非接觸的遠紅外測溫。上述輻射定律不僅指出了被測物體的紅外輻射與其表面溫度的關系，而且為檢測方向和紅外檢測儀器工作波長范圍的正確選擇提出了原則性的要求。目標尺寸：測溫時，被測目標應大于測溫儀的視場，否則測量有誤差。熱流在物體內(nèi)部擴散和傳遞的路徑中，將會由于材料或設備的熱物理性質(zhì)不同，或受阻堆積、或通暢無阻傳遞，最終會在物體表面形成相應的“熱區(qū)”和“冷區(qū)”，從而在物體表面形成不同的溫度分布，而不同的溫度分布狀態(tài)與設備運行狀態(tài)緊密相關，遠紅外測溫技術正是通過對這種紅外輻射能量的測量，測出設備表面的溫度及溫度場的分布，而材料、設備及工程結構等的運行熱狀態(tài)是反映其運行狀態(tài)的一個重要方面，熱狀態(tài)的變化和異常往往是確定被測對象實際工作狀態(tài)及判斷其可靠性的重要依據(jù)，這就是遠紅外測溫技術的基本原理。紅外激光器是用于測量過程中對被測對象瞄準作用，為了獲得精確的溫度讀數(shù)，測溫儀與電力設備之間的距離必須在合適的范圍之內(nèi)，共軛光學測距儀是測定儀器到目標的距離，在調(diào)測量距離時，應確保目標直徑等于或大于受測的光點尺寸，所謂光點尺寸就是指測量儀測量點的面積。測溫傳感器為一暗盒，盒內(nèi)固定熱釋電探測器件，前方有遮光板，電動機帶動遮光板旋轉，將被測的紅外輻射調(diào)制成交變的紅外輻射線，紅外測溫裝置通過光電敏感元件將遠紅外輻射能變換為電信號輸出，溫度補償二極管也固定在盒內(nèi)；放大單元是選用集成運放作為模擬放大器,且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關系, 反饋信號通過反饋電阻送到輸入端,即利用電壓本身的變化量通過反饋網(wǎng)絡對放大電路起自動調(diào)整作用,最終達