【文章內(nèi)容簡介】 CC44/PQFP44。二、STC89C51各引腳的功能描述如下：（1）電源和晶振：VCC——運行和程序校驗時加的電壓；VSS——接地；XTAL1——輸入到振蕩器的反向放大器；XTAL2——反向放大器輸出，輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器。（2）RST：單片機的上電復(fù)位或掉電保護端；（3）ALE: 地址鎖存有效信號輸出端；（4）：片外程序存儲器讀選通信號輸出端。 紅外測溫模塊此設(shè)計的紅外測溫模塊使用TN901，可以不用接觸被測物體，解決了傳統(tǒng)測溫中需要接觸的問題，具有回應(yīng)速度快，測量精度高，測量范圍廣等優(yōu)點。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。紅外測溫模塊電路圖如圖所示：圖44 紅外測溫電路模塊面對眾多的紅外檢測器件產(chǎn)品，在設(shè)計中選擇合適的紅外檢測器件已成為一個重要問題。在設(shè)計過程中選擇紅外線檢測器件時，首先考慮的是器件的以下性能因素:光譜響應(yīng)范圍、響應(yīng)速度、有效檢測面積、元件數(shù)量、制冷方式和檢測目標的溫度。本紅外測溫儀選用了凌陽公司生產(chǎn)的型號為TN9的紅外探測器作為測溫模塊，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，因此簡化了本系統(tǒng)的設(shè)計。電路圖并不復(fù)雜，對于設(shè)計研究也不是很難，比較容易理解、易懂。 它的測量距離大約為1米。而且它具備SPI接口，可以很方便地與單片機（MCU）傳輸數(shù)據(jù)。其相關(guān)資料如下：一、 紅外測溫傳感器的引腳介紹：圖45 紅外測溫傳感器引腳圖紅外測溫傳感器引腳圖如圖45所示，其中V為電源引腳VCC，VCC一般為3V到5V之間的電壓，；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。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)。(例：如果一次溫度測量需接收5個字節(jié)的數(shù)據(jù)，這5個字節(jié)中：Item為0x4c表示測量目標溫度，為0x6c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)束標志，當CR為0xodH時表示完成一次溫度數(shù)據(jù)接收。)圖46 紅外測溫時序圖紅外測溫模塊溫度值的計算方法：以上面為例：無論是測量環(huán)境溫度還是目標溫度，只要檢測到Item為0x4cH或者0x66H同時檢測到CR為0x0dH，他們的溫度的計算方法都相同。計算公式：目標溫度/環(huán)境溫度=Temp/其中Temp為十進制，當把它轉(zhuǎn)換成十六進制的高八位為MSB，低八位為LSB；比如MSB為0x14H，LSB為0x2Ah，則Temp十六進制時為0x142aH，十進制時為5162，則測得的溫度值為5162/=℃。 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。本次課題設(shè)計所要求的供電電源為5V電源，既要求滿足單片機供電電源，而且必須滿足紅外測溫模塊和LCD顯示模塊，保障系統(tǒng)的正常運行。STC89C51的內(nèi)核共電為5V，而此紅外測溫儀系統(tǒng)的紅外測溫模塊和LED顯示模塊的共電電壓都可為5V，所以通過此電源模塊后，將外部輸入電壓轉(zhuǎn)換成5V的單片機工作電壓，以保障紅外測溫系統(tǒng)的正常運行。這樣就不需要多電源供電，簡化了電路設(shè)計，更方便于操作和焊接，還能滿足系統(tǒng)的需求。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(shè)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。，蜂鳴器連接在三極管的發(fā)射極。電路圖如下圖所示：圖48 報警電路原理圖蜂鳴器在此電路中的主要作用是在測量人體溫度時提供報警幫助?！鏁r，單片機會輸出信號，通過三極管傳送到蜂鳴器發(fā)出報警聲音。該部分電路設(shè)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(shè)計，方便使用者操作和讀書。 LCD顯示模塊液晶顯示器以其功耗小、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。在本設(shè)計采用的是 字符型液晶模塊是一種用5x7點陣圖形來顯示字符的LCD1602液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個字、2行16個字、2行20個字等等，這里以常用的2行16個字的1602液晶模塊來介紹它的使用和編程方法。1602采用標準的16腳接口，其中：第3腳：VEE為液晶顯示器對比度調(diào)整端；第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器；第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)；第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令；第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線；第15～16腳：空腳。液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，表2是DM162的內(nèi)部顯示地址。表2 1602的內(nèi)部顯示地址12345678910111213141516序號000102030405060708090A0B0C0D0E0F第一行404142434445464748494A4B4C4D4E4F第二行1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼。 在軟件中設(shè)置溫度的代碼是：℃（00110011B，00110000B，00101110B， 00110000B，01000011B）；℃（00110011B，00110111B，00101110B，00110000B， 01000011B）；60℃（00110110B，00110000B，01000011B）。LCD1602液晶顯示模塊可以直接和單片機STC89C51接口連接，液晶顯示的D0~~，單片機的P0口可以作為通用的輸入，輸出端口使用。此時，若要驅(qū)動NMOS或其他拉電流負載時，需外接上拉電阻，才能使該位高電平有效，所以中間接10K的排阻，來決定顯示器高低點位，是否要顯示。由于VEE端接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，對比度過低會使屏幕模糊不清，所以使用時可以通過一個10K的電位器來調(diào)整它的對比度。，通過軟件程序中對此端口的設(shè)置來決定選擇的寄存器。，高電平時對輸入的數(shù)字信號進行讀數(shù)，使能端由高電平到低電平時開始執(zhí)行命令，把讀數(shù)顯示出來。LCD顯示電路原理圖如下圖所示：圖49 LCD顯示電路原理圖此部分電路設(shè)計與其他設(shè)計方法相比比較大的有點就是讀數(shù)準確。通過一個電位器調(diào)節(jié)LCD的顯示屏幕的對比度，使屏幕畫面顯示更清晰，不會產(chǎn)生模糊的感覺，更容易讀出數(shù)據(jù)。特別是對那些視力不是很好地使用者來說，更大的方便了讀數(shù)，使設(shè)計更具合理化、人性化。第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計本紅外測溫系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用模塊化的設(shè)計思想，這樣可以把一個復(fù)雜的軟件設(shè)計分成幾個相對簡單的部分分別予以解決。因為此次設(shè)計要完成的功能是測溫，所以對溫度數(shù)據(jù)接收及顯示部分的程序設(shè)計做了詳細敘述，而對其它各模塊做了相應(yīng)簡要的介紹。 主程序模塊設(shè)計 當紅外測溫儀接通電源時，STC89C51單片機自動復(fù)位，開始運行該程序。該程序首先對STC89C51初始化。然后給出開機顯示，接著判斷是否有鍵輸入，若沒有鍵輸入，則繼續(xù)判斷；若有鍵輸入，則判斷是否是紅外測溫。若不是就返回開機顯示，是則進行紅外測溫，接收數(shù)據(jù)，并將計算的溫度值顯示出來，如果是環(huán)境溫度就通過數(shù)碼管前四位顯示，則目標溫度用數(shù)碼管后四位顯示，并等待結(jié)束測溫命令。再判定是否結(jié)束溫度測量，若沒有則繼續(xù)測溫，若收到結(jié)束命令則返回開機顯示，重新判斷。具體工作的流程圖如下圖51：外部中斷0初始化顯示子程序復(fù)位讀取數(shù)據(jù)寫入EEPROM（）計數(shù)器加1計數(shù)器清零數(shù)據(jù)正確滿三次啟動鍵打開結(jié)束NYYNY開始N 主程序流程圖讀取指令讀取EEPROM（超過37度）報警發(fā)送數(shù)據(jù)LCD顯示中斷返回YN外部中斷入口圖52 中斷子程序流程圖主控部分就是一個判斷過程，是開始溫度測量還是停止溫度測量，給開機界面一個指令，讓其進行下一步操作。中斷子程序部分是在單片機接收到測溫信號之后，把數(shù)據(jù)發(fā)送給LCD顯示器，由LCD把溫度數(shù)據(jù)顯示出來。當LCD接收到數(shù)據(jù)之后，單片機將發(fā)送中斷指令，讓紅外測溫模塊停止接收紅外信號。 紅外測溫程序模塊，,。它的程序流程圖如圖53所示，此模塊首先定義一個字符型數(shù)組用于存放讀取到的一幀數(shù)據(jù)，然后啟動測溫，讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是在脈沖的下降沿一位一位傳送的。把五個字節(jié)數(shù)據(jù)都讀完后判斷第一個字節(jié)是否為開始0x4c或0x66并且第五個字節(jié)為0x0d，若是則計算溫度值返回，否則繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)。定義數(shù)組存放測溫數(shù)據(jù)開啟測溫讀取數(shù)據(jù)第一字節(jié)為0x4c或0x66并且第五個字節(jié)為0x0d N返回計算溫度值圖53 紅外測溫流程圖 LCD顯示程序模塊在該模塊中，LCD采用的是液晶LCD1602顯示器，直接與單片機相連接，不需要增加其他保護電路。通過程序由單片機控制，當單片機接收到測溫數(shù)據(jù)時，傳送給LCD，最后把示數(shù)顯示在顯示屏上。完成一次讀數(shù)，程序執(zhí)行一次結(jié)束。當再有測溫數(shù)據(jù)傳送過來時，屏幕清屏，重新顯示溫度值。LCD程序模塊流程圖如下圖所示：開始顯示開啟及光標設(shè)置顯示模式初始化寫地址模式設(shè)置寫數(shù)據(jù)顯示關(guān)閉 結(jié)束數(shù)據(jù)指針加1延時數(shù)據(jù)是否完畢屏幕清屏圖53 LCD程序模塊流程圖第六章 系統(tǒng)調(diào)試與分析 紅外測溫系統(tǒng)調(diào)試和分析本課題是關(guān)于便攜式紅外人體測溫儀的設(shè)計。為了提高測溫的準確性，該系統(tǒng)采用了額溫計的設(shè)計方案。由于整個系統(tǒng)（軟件和硬件）采取了模塊化的設(shè)計思想，因此在很大程度上提高了調(diào)試系統(tǒng)的便易性。首先把系統(tǒng)硬件的各個模塊（電源模塊、紅外測溫模塊等）都焊接好，然后逐個地檢測每個模塊是否有元器件焊接錯誤，是否有虛焊、漏焊、短路等情況出現(xiàn)。當這些工作都完成后這，就可以把已經(jīng)編譯好的軟件程序通過AVRstudio（JTAG模式）下載到本系統(tǒng)采用的的主控芯片—STC89C51單片機里。雖然系統(tǒng)軟件部分可以通過編譯軟件的編譯，但這僅僅是語法上的檢測，具體運行效果還是要取決于調(diào)試的結(jié)果。由于本系