【導(dǎo)讀】體輻射定律作為理論基礎(chǔ)，是光學(xué)理論和微電子學(xué)綜合發(fā)展的產(chǎn)物。與傳統(tǒng)的測(cè)溫方式。器的熱釋電紅外測(cè)溫系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)方式，給出了硬件原理圖和。軟件的設(shè)計(jì)流程圖。文中還對(duì)影響熱釋電紅外測(cè)溫儀測(cè)溫精度的因素和軟硬件的相關(guān)設(shè)。主要結(jié)論，對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)一步的研究工作進(jìn)行了展望。

　　

【正文】 連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短 由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為510ms。本系統(tǒng)采用軟件方法消抖，當(dāng)微控制器芯片 LPC2132 響應(yīng)鍵盤中斷后。首先進(jìn)入鍵延時(shí)程序，當(dāng)有一按鍵按下時(shí)，軟件延時(shí)一段時(shí)間后再判斷鍵狀態(tài)，本系統(tǒng)設(shè)定的延時(shí)時(shí)間為 10ms，由定時(shí)器控制。如果仍為有鍵按下的狀態(tài)，則確認(rèn)該按鍵按下，否則作為按鍵抖動(dòng)處理，從而消除了抖動(dòng)的影響。在確認(rèn)鍵按下的情況下，通過(guò)掃描的方法判斷鍵對(duì)應(yīng)的值，然后根據(jù)對(duì)應(yīng)的值進(jìn)入功能鍵處理程序。 鍵盤的掃描程序流程圖如下： 26 圖 44 鍵盤掃描流程圖 LCD 顯示 SDl602 顯示屏可顯 示 2 行 16 個(gè)字符，第一行為狀態(tài)顯示符，分別為輻射率顯示、攝氏和華氏溫度提示符以及背光顯示符；第二行為測(cè)量得到的數(shù)據(jù)值，當(dāng)測(cè)溫儀正常測(cè)溫時(shí)，顯示 4 位被測(cè)數(shù)據(jù)，可精確到 0． 1℃ ． SDl602 的基本操作時(shí)序?yàn)椋? 1. 讀狀態(tài)： RS=L， RW=H， E=H； //此時(shí)輸出的 D0～ D7 表示狀態(tài)字 2. 寫指令： Rs=I， RW=L， D0D7 為指令碼， E=高脈沖； 3. 讀數(shù)據(jù)： RS=H， RW=H， E=H。//此時(shí)輸出 D0～ D7 表示數(shù)據(jù) 4. 寫數(shù)據(jù)： RS=H。 RW=L， D0～ D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖； 在里面需要注意的是在對(duì)控制器每次進(jìn)行讀寫 操作之前，都必須進(jìn)行讀寫檢測(cè)，以使LCD 的讀寫操作使能值置為 0． 27 當(dāng)開機(jī)后，系統(tǒng)首先對(duì) LCD 進(jìn)行初始化設(shè)定． SDl602 的部分指令功能如下： SDl602液晶顯示模塊是一個(gè)使顯示器件，所以在每條指令之前需要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志，如果其為低電平，則表示不忙，否則實(shí)效。另外，由于寫入顯示地址時(shí)要求數(shù)據(jù)位的最高位恒定為高電平。顯示字符的實(shí)際地址應(yīng)為實(shí)際地址 +(80H)。軟件設(shè)計(jì)中另外一個(gè)需要注意的是注意時(shí)序的配合，在寫操作時(shí)，首先應(yīng)設(shè)置 RS、 R／ W 的狀態(tài)，然后再設(shè)置數(shù)據(jù)，最后產(chǎn)生 E 信號(hào)的脈沖，讀完以后再將 E、 Rs、 R/V 信號(hào)復(fù)位。 表 44 SD1602操作指令 指令名稱 指令碼 說(shuō)明 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 清 屏 L L L L L L L L L H 清楚屏幕 輸入方式設(shè)置 L L L L L L L H I/D S 設(shè)光標(biāo)移動(dòng)方向并指示 整體是否運(yùn)動(dòng) 顯示開關(guān)控制 L L L L L L H D C B D：整體顯示開關(guān) C： 光標(biāo)開關(guān) B：光標(biāo)位的字符閃爍 功能設(shè)置 L L L L H DL N F X X 讀接口數(shù)據(jù)位數(shù) DL， 顯示行數(shù) L 及字型 F 移 位 L L L L L H S/C R/L X X 移動(dòng)光標(biāo)，同時(shí)不改變 RAM 內(nèi)容 SD1602 液晶顯示的流程圖如下： 28 圖 45 LCD顯示流程圖 串行通信模塊 串行通信模塊的功能是將紅外測(cè)溫儀的每次測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)通過(guò)串行接口完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，當(dāng)紅外測(cè)溫儀需要使用串行通信功能時(shí) ，首先需要關(guān)閉中斷以屏蔽低優(yōu)先級(jí)中斷的發(fā)生，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。當(dāng)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)正確完成后打開中斷，再恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)．為保證數(shù)據(jù)的發(fā)送端與接收端之間串行通信的準(zhǔn)確性和可靠性，兩串行端口的波特率應(yīng)相同，信息傳送的格式也應(yīng)相同，所以。在設(shè)計(jì)中規(guī)定兩者串行通信的波特率為 115200，傳送信息的格式為： 8 個(gè)數(shù)據(jù)位 ,1 個(gè)停止位。 29 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用 LPC2132 的 UART0 端口通過(guò) MAX232 電壓轉(zhuǎn)換芯片與 RS232 端口相連。當(dāng)接收信號(hào)時(shí)， UART0 的接收器模塊 UORx 監(jiān)視串行輸入線 RxD0 的有效輸入， UART0 Rx 移位寄存器通過(guò) RxD0 來(lái)接收有效字符，當(dāng) UORSR 接收到一個(gè)有效字符時(shí)，它將該字符發(fā)送到 UARTORx 緩沖寄存器 FIFO 中，等待 LPC2132 通過(guò) VPB 接口進(jìn)行訪問(wèn)；當(dāng)發(fā)送信號(hào)時(shí)， UART0 發(fā)送器模塊 UOTx 接收 LPC2132 或上位機(jī)寫入的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)緩沖到 UARTO Tx 保持寄存器 FIFO 中， UART0 Tx 移位寄存器讀取U0THR 中的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過(guò)申行輸出引腳 TxD0 發(fā)送。 串行通信部分的程序如下； //串口初始化 void UART01ni(void) { unitl6 Fdiv： PINSEL0=0x00000005； //設(shè)置串口 0 的相應(yīng)引腳 UOIER=0； //禁止串口 0 所有中斷 UOLCR=0x83； //8 個(gè)數(shù)據(jù)位，無(wú)奇偶校驗(yàn)， 1 個(gè)停止位， DLAB=1 用來(lái)設(shè)置波特率 define UART0BPS 115200 Fdiv=(Fpclk／ 16)／ UART0BPS。 U0DLM=(Fpclk/16/BitRate)/256。 UODLL=(Fpclk／ 16／ BitRate)／ 256。 UOLCR=0x03； } //串口發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù) void sendByte(uint8 data) //向串口發(fā)送 1 字節(jié)數(shù)據(jù) { while(!(UOLSR ＆ 0x20))； //等待發(fā)送完畢 U0THR=data。 } //串口接收字節(jié)數(shù)據(jù) int getByte(void) //從串口接收 l 字節(jié)效據(jù) 30 { while(!(UOLSR ＆ 0x01))； return(UORBR)； } //發(fā)送字符串 viod prints(unit*s,unint32 newline) //發(fā)送字符串 { unsigned char I。 I=0。 while([i]=0) //判斷字符串是否結(jié)束 { while(!(U0LSR amp。 020))。 //等待發(fā)送完畢 U0THR=s[i]。 i++ //移到下字節(jié) } } void print_uint32(uint32 number) //將一整數(shù)按十進(jìn)制形式發(fā)送到串口 { uint32i。 for(i=0。i10,i++) //轉(zhuǎn)換成字符串 { buf[9i]=(number%10)+`0`。 number/=10。 } for(i=0。i9。i++) //將前 面的 0 轉(zhuǎn)換成空格 { if(buf[i]=39。039。) { buf[i]=39。39。 } 31 else { break。 } } buf[10]=39。39。 buf[11]=0。 //字符串結(jié)束符 prints(buf,0)。 } ． 32 第 六 章 結(jié)論 紅外測(cè)溫儀是一種將紅外技術(shù)與微電子技術(shù)結(jié)合起來(lái)的一 種新型測(cè)溫儀器，由于它測(cè)溫時(shí)具有安全、可靠、非接觸、快速、準(zhǔn)確、方便、壽命長(zhǎng)等方面不可替代的優(yōu)勢(shì)，已被越來(lái)越多的廠家和企業(yè)認(rèn)識(shí)和接受，在冶金、石化、電力、醫(yī)療、水泥以及食品等行 業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。 目前不同廠家不同種類的紅外測(cè)溫儀功能和價(jià)格相差很大，國(guó)內(nèi)有很多廠家開發(fā)了多 種紅外測(cè)溫儀，其主要優(yōu)點(diǎn)就是操作方便、價(jià)格較為低廉。但是與國(guó)外公司的同類產(chǎn)品相比，存在測(cè)溫精度不高、抗干擾能力不強(qiáng)等缺點(diǎn)．因此，研制一種操作簡(jiǎn)單、測(cè)溫準(zhǔn)確、性價(jià)比高的紅外測(cè)溫儀很有必要 。 熱釋電紅外測(cè)溫儀是根據(jù)熱釋電效應(yīng)而制成的一種新型的紅外測(cè)溫儀，它具有不需制冷、能在室溫下工作、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、光譜響應(yīng)寬、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)．由于它在這些方面突出的優(yōu)點(diǎn)，使得其近年來(lái)發(fā)展十分迅速，獲得了廣泛的應(yīng)用 。 本文在全 輻射測(cè)溫為基礎(chǔ)，采用熱釋電傳感器，結(jié)合 ARM 核芯片高性能，低功耗和低成本的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)了一個(gè)適用 于 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的熱釋電紅外測(cè)溫儀，課題中采用PHILIPS 公司的性能優(yōu)越的 ARM 核芯片 LPC 2132 作為主處理器，簡(jiǎn)化了硬件部分的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的處理能力。 在光學(xué)系統(tǒng)部分，在斬波器前置一個(gè)菲涅耳透鏡來(lái)控制紅外測(cè)溫儀的視場(chǎng)，同時(shí)濾除部分干擾光的影響。斬波器轉(zhuǎn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由處理器芯片LPC2132 的脈寬調(diào)制接口 PWM 產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，在信號(hào)處理方面采用鎖定放大的方式對(duì)傳感器的輸出的微弱信號(hào) 進(jìn)行濾波、放大、去噪處理。 在軟件設(shè)計(jì)部分。設(shè)計(jì)了部分程序的流程圖和采用 ARM 公司的 ADSl． 2 對(duì)部分程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活，采用模塊化設(shè)計(jì)，便于維護(hù)和擴(kuò)展，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)中可能存在的一些干擾和影響進(jìn)行了詳細(xì)的分析并給出了相應(yīng)的解決措施。 由于能力和時(shí)間的限制，整個(gè)紅外測(cè)溫系統(tǒng)還需要進(jìn)一步的完善和提高，由于經(jīng)驗(yàn)方面 的欠缺和實(shí)驗(yàn)條件的不足，整個(gè)系統(tǒng)也難免會(huì)有所不足，希望批評(píng)指正。 33 謝 辭 本文是在老師 的悉心指導(dǎo)和熱心幫助下 才得以順利地完成論文 ，從論文的選題到論文的撰 寫、修改無(wú)不滲透著孟老師的心血。在做 畢設(shè)的時(shí)間里，孟老師 以其淵博的知識(shí)、富有創(chuàng)造性的思維方式和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度為我樹立了良好的榜樣，對(duì)我今后的人生將 產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響．在此，本人向孟老師 致以由衷的敬意和感謝 ! 衷心感謝評(píng)審論文的各位專家、老師，感謝你們對(duì)本論文提出的寶貴意見(jiàn) ! 34 參考文獻(xiàn) [1]CUNNOLD F A． The optical system of the disappearing filament pyrometer． Proc． Roy． Soc,1935，(152A)： 6480 [2]宋雪君 、楊顏峰．輻射溫度的檢測(cè)原理及應(yīng)用．物理． 1995． 7： 417423 [3]朱 祖昌、李秀芊．應(yīng)用紅外技術(shù)的非接觸式測(cè)溫．檢測(cè)技術(shù) : 3539 [4]姚學(xué)軍．紅外測(cè)溫原理 與測(cè)溫技術(shù)．中國(guó)儀器儀表． 1999． 1： 1013 [5]戴景明．輻射測(cè)溫的發(fā)展現(xiàn)狀與展望．自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用， 2021． 3： 15 [6]RIGHINF、 ROSSOA． Ten years of high speed primary at IMGC． Temp． It’s Ind.,1982(5)： 421426 [7]韓菊娣、趙惠德、王啟坤．本質(zhì)安全型紅外智能測(cè)溫儀．煤礦機(jī)械． 19954 [8]徐南榮、卞南華．紅外輻射與制導(dǎo)．北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 1986 [9]VANZETIR． Practical application of infrared techniques．北京：科學(xué)出版社， 1972． 7 [10],． ． 36,1965 [11]V. and ,Ferroelectrics, [12]王麗明、劉淑娟．紅外熱釋電傳感器的溫度穩(wěn)定性．儀表技術(shù)與傳感器． 2021． 6 [13]王慶有．光電技術(shù)．電子工業(yè)出版社 2021． 125 [14]楊宣和，岳敏，周維真．紅外系統(tǒng)．北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 1995： 129 [15]張德欣、林瑤．雙色測(cè)溫儀工作原理及其應(yīng)用．傳感器世界． 1998． 1： 4951 [16]李軍、劉梅冬、曾亦可等．非接觸式紅外測(cè)溫的研究．壓電與聲光． 2021． 6． [17]:/1． ．廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司． PHILIPS 單片 16/32 位微控制器LPC2131/2132/2134/2136/2138． [18] Dual DMOS FullBridge Microstepping PWM Motor [19]劉建科、張海寧、馬毅．紅外測(cè)溫中檢測(cè)強(qiáng)噪聲下微弱信號(hào)的新途徑．物理學(xué)報(bào)． 2021． 1 [20]高晉占 .微弱信號(hào)檢測(cè)．北京．清華大學(xué)出版社． 2021； 81 [21]Analog Devices,AD592 Data Sheet． 內(nèi)部資料 請(qǐng)勿外傳 9J WKf f wvGt YM *Jgamp。6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。UE9aQ@Gn8xp$Ramp。849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQc@UE%amp。qYp@Eh5pDx2z Vkum amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTamp。ksv*3t nGK8! z89AmYWpazadNuKNamp。M uWFA5uxY7J nD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%M z849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQc@UE%amp。qYp@Eh5pDx2zVkum amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。ksv*3tnGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。M uWFA5ux^Gjqv^$