【文章內容簡介】 非接觸測量：它不需要接觸到人體，只需在額頭前方 5 厘米左右測溫即可，而且紅外探測器只需感應人體輻射的紅外線。因此，不會干擾人體，也不會為人體帶來損傷。測量范圍廣：因為人體紅外測溫儀是非接觸式測溫，所以測溫儀并不處在較高或較低的溫度場中，而是工作在正常的溫度或測溫儀允許的條件下進行測量的，所以測量范圍比較廣。測溫速度快：即響應時間快。紅外探測器中靈敏元非常靈敏，只要接收到目標―紅外輻射即可在短時間內定溫。準確度高：人體紅外測溫不會與普通測溫一樣破壞物體本身溫度分布，因此測量精度高。靈敏度高：只要人體溫度有微小變化，輻射能量就有較大改變，易于測出。而且使用安全及使用壽命長。體積小，方便攜帶。受外界環(huán)境溫度干擾較?。河捎诒驹O計中所使用的紅外探測器是帶補償電路的，所以它可以補償外界環(huán)境溫度的高低起伏。第三章 人體紅外測溫儀的硬件設計 總體設計下圖 所示是人體紅外測溫儀系統(tǒng)的總體結構框圖。圖 系統(tǒng)總體結構框圖由上圖可以看出，紅外傳感器接收到人體發(fā)出的紅外線后，經過 TN901 模塊對信號處理單元對所測得的信號進行放大、濾波、再計算，模數(shù)轉換處理，將最終的信號轉換成 SPI 總線傳輸，單片機讀取 SPI 總線信號將信息傳送到顯示單元顯示出溫度讀數(shù)。如果檢測完信號后送達處理系統(tǒng)處理，所測的數(shù)據(jù)有誤，則可以通過 LCD 輸出錯誤信息。 整體框圖設計熱釋電紅外測溫儀可以這樣設計整體結構框圖，如圖 所示。上電后開始測量，每次測量結果顯示在顯示器上。當測量時紅燈亮起，物體表面輻射的能量經熱釋電傳感器接收后，將熱輻射信號轉化為電信號，經由放大電路放大后（由外界環(huán)境導致的雜亂信號經濾波器過濾后）輸出 SPI 總線信號，單片機作為 CPU 接收經 經過 TN901 數(shù)字信號，經數(shù)據(jù)處理后轉換成物體表面溫度顯示在 LCD 液晶顯示屏上。傳 感 器放 大 器大器 濾 波 器波器TN901輸出單片機液 顯 LCD1602圖 總體電路框圖紅外傳感器TN901 模塊處理單片機MCU 控制LCD 顯示LED 指示信號狀態(tài) 電路設計本設計采用 STC89 系列單片機進行數(shù)據(jù)的采集存儲和處理。由于信號有兩個輸入源和一個控制線。芯片的 CLK 端和 Data 端配合可以給芯片自身產生時鐘脈沖。測量物體表面輻射能量的熱釋電傳感器選用的是臺灣 ZyTemp 傳感器有限公司的 TN901 型熱釋電傳感器，它有效調節(jié)外界環(huán)境的溫度起伏影響；液晶顯示器（LCD ）選用的是 2 行 16 個字的液晶顯示屏。電路的主要功能是將熱釋電傳感器接收的紅外輻射能量轉換為可供單片機接收的數(shù)字信號。顯示器(LCD)由單片機 P0 端口驅動，并由 89C51 單片機通過軟件控制顯示物體表面的溫度。通過軟件程序編制可以實現(xiàn)三位有效數(shù)字的顯示( 100 度以下顯示兩位整數(shù)和一位小數(shù) )下圖 是整個設計的電路連接圖：+J下BYMHZufk傳圖 紅外人體測溫儀電路 紅外線傳感器本設計的探頭使用的是紅外線傳感器，它能接收人體發(fā)射出的紅外線并使之轉換成數(shù)字號。設計選用的是 TN901 單元熱釋電傳感器，這種傳感器雖是內部集成濾波，放大，數(shù)模轉換的一體非接觸溫度傳感器。他的工作溫度是33℃—220 ℃，特別適合測量人體的溫度。而且 TN901 各項指數(shù)都比較好，因此選用了他做溫度儀的傳感器。如圖 所示：圖 傳感器的實物圖TN901 的具體操作時序我們在后面的軟件介紹中會詳細介紹，它主要使用的是 SPI 的協(xié)議流程，通過 SCK 和 Data 完成傳輸。 LCD1602 顯示電路液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用。在本設計采用的字符型液晶模塊是一種用 5x7 點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，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 的內部顯示地址。表 2 1602 的內部顯示地址1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 序號00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 第一行40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F 第二行1602 液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經存儲了 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。 在軟件中設置溫度的代碼是：℃（00110011B，00110000B，00101110B， 00110000B，01000011B ）；℃（00110011B，00110111B，00101110B，00110000B， 01000011B）；60℃（00110110B，00110000B，01000011B）。在液顯電路連接上，LCD1602 顯示模塊可以直接和單片機 STC89C52 直接接口，液晶顯示的 D0~D7 八個雙向端口接 STC89C52 單片機的 P0 口的~，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 端接電源時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 的電位器來調整它的對比度。LCD1602 的 RS 寄存器選擇端口接單片機的 口，通過軟件程序中對此端口的設置來決定選擇的寄存器。液顯的 RW 端口直接接地，因為我們不需要讀取內部內容，高電平時進行對輸入的數(shù)字信號進行讀數(shù)。使能 E 端接單片機的 口，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。下圖 是 LC D1602 顯示電路的連接圖：圖 LCD 顯示電路連接圖第四章 軟件設計第五章 小結 紅外測溫儀的使用注意事項必須準確確定被測物體的發(fā)射率；避免周圍環(huán)境高溫物體的影響；對于透明材料，環(huán)境溫度應低于被測物體溫度；測溫儀要垂直對準被測物體表面，在任何情況下，角度都不能超過177。176。；不能應用于光亮的或拋光的金屬表面的測溫，不能透過玻璃進行測溫；正確選擇跟離系數(shù)，目標直徑必須充滿視場； 改進方案 由于普通紅外測溫儀只限于測量物體外部溫度，不方便測量物體內部和存在障礙物時的溫度，所以可以在其檢測頭部加一段光導纖維，并在其前端裝一個小視角的透鏡，這樣被測物體的輻射能經過透鏡到光導纖維內部。在光導纖維里面經過多次反射傳至檢測器。因為光纖可以自由彎曲，使輻射能自由轉向，這就解決了物體內部溫度的測量問題，可以測量有障礙物擋住的角落等地方的溫度。 推廣及應用由于 SARS 和 H1NI 甲流的出現(xiàn)，這樣，紅外測溫儀就用于人體溫度的測量和大量人群的初步篩檢。但是非接觸式人體紅外測溫儀測量的是表體溫度而非精確體溫，所以有關人體表面溫度和傳統(tǒng)的用體溫計測得的腋下溫度之間的相關性還正在研究之中，且發(fā)表的相關文章少之又少。到目前為止，還沒有任何結論性的證據(jù)表明，其中一種溫度可以可靠地、一致性地表示為另一種溫度。本文通過研究部分受試人員的溫度測試結果發(fā)現(xiàn)：手持式紅外側溫儀所測得的人體表面溫度與體溫( 腋下溫度) 相比較，其溫差因人體個體差異而一致性較差。從本設計試驗結果來看，如果將溫差判據(jù)確定為 2℃4℃時，將仍然有35%左右的人員漏查和不必要的進一步待查。而按照現(xiàn)在一些相關單位暫時提出的紅外測溫值修正 1℃3℃，那么可能漏查的人員更多！基于普朗克輻射理論的紅外非接觸測溫技術，由于被測物體均非物理憊義上的黑體(發(fā)射率 ε=1),而是灰體(發(fā)射率 ε(λ,R,……)1)，而被測物體的發(fā)射率ε(λ,R,……)與輻射波長 λ，輻射物體表面粗糙度 R，被測物體的材料等有關，因而其測溫的準確度受到限制。相對于工業(yè)用途的紅外測溫來講，人體表面的紅外測溫因每個人的個體差異較大(諸如人體自身對周圍環(huán)境溫度的適應調節(jié)能力，皮膚狀況，化妝，出汗，膚色等)，因而很難準確地(標準體溫計的準確度為177。 ℃)地給出人體溫度。參考文獻[1] [M].西安：西安電子科技大學出版社，2022.[2] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2022.[3] 趙全利，( 第二版)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2022.[4] [M] .北京；高等教育出版社，2022.[5] [M] .北京：機械工業(yè)出版社，2022.[6] 黃賢武，[M].成都：電子科技大學出版社，1997.[7] 何志彪，黃光，[J].紅外技術，1999.[8] [M] .北京：國防工業(yè)出版社，1986. [9] 胡乾斌，李光斌，李玲，等單片微型計算機原理與應用[ M] .武漢：華中理工大學出版社，1997.[10] 柳剛，黃竹鄰，周昊，王雙保，[M]. 光電子科技與信息， 2022.[11] [M] .北京：人民郵電出版社，2022：290320.[12] [M]