【文章內(nèi)容簡介】 經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)大于所設(shè)置的預(yù)警數(shù)據(jù) ,則蜂鳴器報(bào)警。如果檢測完信號后送達(dá)處理系統(tǒng)處理 ,所測的數(shù)據(jù)有誤 ,則可以通過控制器 (按鈕 )來進(jìn)行重新檢測 ,直到顯示正確溫度。 整體框圖設(shè)計(jì) 熱釋電紅外測溫儀可以這樣設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)框圖 ,如圖 所示。按下開關(guān)即可測量 ,每次測量結(jié)果顯示在顯示器上。 當(dāng)測量按鈕按下時(shí) ,整個(gè)電路開始工作 ,物體表面輻射的能量經(jīng)熱釋電傳感器接收后 ,將熱輻射信號轉(zhuǎn)化為電信號 ,經(jīng)由放大電路放大后 (由外界環(huán)境導(dǎo)致的雜亂信號經(jīng)濾波器過濾后 )到達(dá) A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ,89C51單片機(jī)作為 CPU接收經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號 ,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)換成物體表面溫度顯示在 LCD 液晶顯示屏上。 圖 總體電路框圖 電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 89C51 系列 單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集存儲和處理。由于信號只有一個(gè)輸入 ,為了避免不必要的消耗 ,本設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換器采用的是 ADC0804。芯片的 CLKIN 端和 CLKR 端配合可以由芯片自身產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。測量物體表面輻射能量的熱釋電傳感器選用的是尼賽拉傳感器有限公司的 PM611 型熱釋電傳感器 ,它有效調(diào)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(gè)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(zhuǎn)換為可供A/D 轉(zhuǎn)換器接受的電信號。顯示器 LCD 由 74LS02 譯碼器驅(qū)動(dòng) ,并由 89C51 單片機(jī)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(shí)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) ,100 度以上顯示三位整數(shù)下圖 是整個(gè)設(shè)計(jì)的電路連接圖 : 圖 紅外人體測溫儀電路 溫度傳感器 本設(shè)計(jì)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(zhuǎn)換成電壓信號。設(shè)計(jì)選用的是 PM611 單元熱釋電傳感器 ,這種傳感器雖是單靈敏元 ,由于他采用一個(gè)接收元和二個(gè)并聯(lián)的補(bǔ)償元串接的結(jié)構(gòu) ,故也能有效地補(bǔ)償環(huán)境溫度起伏 ,振動(dòng)等干擾影響。他的工作溫度是 20℃ ??+70 ℃ ,特別適合測量人體的溫度。而且 PM611 各項(xiàng)指數(shù)都比較好 ,因此選用了他做溫度儀的探頭。如圖 所示 : 圖 傳感器的內(nèi)部典型連接電路 放大電路的設(shè)計(jì) 由于傳感器探測到的人體紅外線信號較弱 ,當(dāng)轉(zhuǎn)化為電壓后需要通過放大器放大電壓信號。因?yàn)樘綔y器測到的信號可能摻雜了外界環(huán)境的某些因素 ,所以放大電路中要加入低通濾波電路把多余的雜信號過濾掉。如圖 所示 : 圖 放大部分電路 傳感器輸出的信號經(jīng) 47 μ F電容耦合到第一個(gè)同相放大器 ,它的閉環(huán)增益為 23~24 之間。同時(shí)第一個(gè)放大器還兼做高 通濾波器 ,其截止頻率為 Hz。第二個(gè)放大器是一個(gè)低通濾波器 ,其閉環(huán)增益約為 1,截止頻率為 7 Hz。第一個(gè) ,第二個(gè)放大器分別把低于 和高于 7 Hz 的信號濾掉 ,使輸出的信號僅是經(jīng)過調(diào)制器調(diào)制的 1 Hz 紅外輻射信號。通過第二章的原理可知由信號轉(zhuǎn)換為電壓再轉(zhuǎn)化成溫度才顯示出來的 ,那么這個(gè)過程將在第三個(gè)放大器中完成。通過放大濾波的信號就輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的 Vin(+)端 ,模數(shù)轉(zhuǎn)換器會(huì)把收到的信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 調(diào)試 :在實(shí)驗(yàn)中通過調(diào)節(jié)放大器 1輸出端的 10KΩ變阻器 ,使第三個(gè)放大器的輸出信號大小發(fā)生改 變 ,當(dāng)最后一個(gè)也就是第三個(gè)信號放大器的輸出小于5V 時(shí) ,可以適應(yīng)下面系列的處理 ,因此第三個(gè)放大器的兩個(gè)電位器用來調(diào)節(jié)最后信號輸出的大小 ,確保在高溫時(shí)不超過 5V。 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分電路 由于傳感器探測到紅外線后被放大的是模擬信號 ,然而需要在 LCD 液顯上顯示出來 ,所以本設(shè)計(jì)利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。因?yàn)橹挥玫搅艘粋€(gè)輸入信號 ,所以為了節(jié)省不必要的累贅 ,采用 ADC0804 把有用的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 ,最后顯示出來。 ADC0804 是用 CMOS 集成工藝制成的逐次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。分辨率 8位 ,輸入電壓范圍是 0~5V, 增加一些外部電路后 ,輸入模擬電壓為177。 5V。此芯片內(nèi)有輸出鎖存器 ,當(dāng)與計(jì)算機(jī)連接時(shí) ,轉(zhuǎn)換電路的輸出可以直接連接在 CPU 數(shù)據(jù)總線上 ,不用再加接口電路。 ADC0804 芯片的外引腳圖如 所示 ,引腳名稱及意義如下 : 圖 ADC0804 引腳圖 Vin(+)、 Vin():芯片的兩個(gè)模擬信號輸出端 ,用來接收單極性、雙極性和差模輸入信號 。 D0~D7:AD 轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出端 。 AGND:接模擬信號地 。 DGND:接數(shù)字信號地端 。 CLK IN:外電路提供時(shí)鐘脈沖輸入端 。 CLK R:內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器外接電阻端 ,與 CLK IN 端配合可由芯片自身產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖 ,頻率為 1/。 CS:片選信號輸入端 ,低電平有效 ,一旦使用低電平 ,表示轉(zhuǎn)換器被選中 ,則開始工作。 WR:寫信號輸入 ,低電平有效。當(dāng) CS、 WR 同時(shí)為低電平時(shí) ,啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。 RD:讀信號輸入 ,低電平有效 ,當(dāng) CS、 RD 同時(shí)為低電平時(shí) ,可以讀取轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)據(jù)。 INTR:轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號 ,低電平有效。如果輸出低電平表示此次轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成。 本設(shè)計(jì)采用了 CLK R 端口和 CLK IN 端口配合 ,芯片本身產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖的方法 ,A/D 轉(zhuǎn)換器 Vin(+)端口接收到經(jīng)處理過的模擬信號在內(nèi)部進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換 ,片選端口 CS和 WR寫信號輸入端口同為低電平時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 ,因?yàn)?0804內(nèi)部有輸出鎖存器 ,轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號存在鎖存器里 ,當(dāng) CS、 RD 同為低電平時(shí) ,可以讀取轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號 ,由 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的 D0~D7 端輸出 ,接入 AT89C51 單片機(jī)的 P1口的 ~,經(jīng)過程序燒制顯示到液晶顯示屏上。 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接圖如下圖 : 圖 ADC0804 模 數(shù)轉(zhuǎn)換電路 LCD1602 顯示電路 液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn) ,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(jì)采用的字符型液晶模塊是一種用 5x7 點(diǎn)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(gè)字、 2 行 16 個(gè)字、 2 行 20 個(gè)字等等 ,這里以常用的 2 行 16 個(gè)字的 1602 液晶模塊來介紹它的編程方法。 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)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(shí)選擇數(shù)據(jù) 寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器 。 第 5 腳 :RW 為讀寫信號線 ,高電平時(shí)進(jìn)行讀操作 ,低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址 ,當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號 ,當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù) 。 第 6 腳 :E 端為使能端 ,當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí) ,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(gè)慢顯示器件 ,所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平 ,表示不忙 ,否則此指令失效。要顯示字符時(shí)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 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(nèi)部的字符發(fā)生存儲器 (CGROM 已經(jīng)存儲了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形 ,這些字符有 :阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等 ,每一個(gè)字符