【正文】 越大。本紅外測溫系統(tǒng)設計的出發(fā)點也正是基于此。主要由溫度傳感器，數(shù)字顯示器，MSP430單片機等結構組成，系統(tǒng)結構圖如圖11所示：圖11系統(tǒng)結構圖三、研究步驟、方法及措施基于本課題的研究，首先了解紅外線研究背景，發(fā)展趨勢和現(xiàn)在存在的主要問題，對研究課題的基本內容、目的、和意義有所了解。學習紅外線體溫傳感原理。一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布——與它的表面溫度有著十分密切的關系。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據(jù)的客觀基礎。黑體輻射定律：黑體是一種理想化的輻射體，它吸收所有波長的輻射能量，沒有能量的反射和透過，其表面的發(fā)射率為1。應該指出，自然界中并不存在真正的黑體，但是為了弄清和獲得紅外輻射分布規(guī)律，在理論研究中必須選擇合適的模型，這就是普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模型，從而導出了普朗克黑體輻射的定律，即以波長表示的黑體光譜輻射度，這是一切紅外輻射理論的出發(fā)點，故稱黑體輻射定律。物體發(fā)射率對輻射測溫的影響：自然界中存在的實際物體，幾乎都不是黑體。所有實際物體的輻射量除依賴于輻射波長及物體的溫度之外，還與構成物體的材料種類、制備方法、熱過程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關。因此，為使黑體輻射定律適用于所有實際物體，必須引入一個與材料性質及表面狀態(tài)有關的比例系數(shù)，即發(fā)射率。該系數(shù)表示實際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在零和小于1的數(shù)值之間。根據(jù)輻射定律，只要知道了材料的發(fā)射率，就知道了任何物體的紅外輻射特性。影響發(fā)射率的主要因紗在：材料種類、表面粗糙度、理化結構和材料厚度等。當用紅外輻射測溫儀測量目標的溫度時首先要測量出目標在其波段范圍內的紅外輻射量，然后由測溫儀計算出被測目標的溫度，用公式可表達為： (11)式中 E—輻射出射度，單位是W/m3； δ—斯蒂芬一波爾茲曼常數(shù)，(m2K4)； ε—物體的輻射率； T—物體的溫度(K)； To—物體周圍的環(huán)境溫度(K)；人體主要輻射波長在9~10μm的紅外線，通過對人體自身輻射紅外能量的測量，便能準確地測定人體表面溫度。由于該波長范圍內的光線不被空氣所吸收，因而可利用人體輻射的紅外能量精確地測量人體表面溫度，便能準確地測定人體表面溫度。紅外溫度測量技術的最大優(yōu)點是測試速度快，1秒鐘以內可測試完畢。由于它只接收人體對外發(fā)射的紅外輻射，沒有任何其它物理和化學因素作用于人體，所以對人體無任何害。學習MSP430單片機的原理與應用，并上機編試程序。通過軟硬件來實現(xiàn)紅外體溫測試。通過長時間的更改與測試，得出最終精確的結果與結論。四、研究工作進度 第1～3周： 收集資料，通過學習相應書籍和查閱資料，了解課題研究的基本內容、目的和意義，對課題目前的發(fā)展和較為常見紅外體溫傳感器算法以及MSP430單片機原理有所了解和掌握，確定設計思路。第4～7周： 學習MSP430單片機原理與應用。第8～11周： 針對設計中的方案，制作硬件電路，編制處理程序，并上機進行軟件程序調試和優(yōu)化，對板子進行在線調試。第12～14周：根據(jù)在線調試結果最終實現(xiàn)紅外體溫傳感的正確性。第15～18周：整理實驗結果，進行課題總結，撰寫論文，準備答辯。五、主要參考文獻 [1] 利爾達．MSP430系列16位超低功耗單片機原理與應用．北京：清華大學出版社，2004[2] 康華光主編．電子技術基礎(模擬部分)第五版．北京：高等教育出版社，2005[3] 閻石主編．數(shù)字電子技術基礎．北京：高等教育出版社，2005[4] 何政．單片機原理與應用．上海：上?？茖W技術出版社，1992[5] 劉文秀．單片機應用系統(tǒng)仿真的研究現(xiàn)代電子技術．上海：復旦大學出版社，2005[6] 張友德．單片微型機原理、應用與實驗．上海：復旦大學出版社，2003[7] 李光飛．單片機設計實例指導．北京：北京航空航天大學出版社，2004[8] 胡漢才．單片機原理及其接口技術．北京：清華大學出版社，1996[9] 楊立民．單片機技術及應用．西安：西安電子科技大學出版社，1997[10] 童詩白，華成英，模擬電子技術基礎．北京：高等教育出版社，2001[11] 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其市場占有率為15%，其主要產品是手持式及在線測量產品。對于紅外傳感器的全球市場，第三世界國家將比歐美更加看好。雖然歐美很多工業(yè)國家加工業(yè)廣泛，但其市場以趨向飽和；而在中國以及拉美一些新興國家和地區(qū)，隨著其經濟的復蘇與發(fā)展，各國各地區(qū)紛紛加強工業(yè)化建設，加工廠不斷增多，紅外傳感器在該區(qū)域的銷量每年以2％～5％的速度增長，并且其市場銷量還處于增長趨勢。國外紅外線技術在19世紀并發(fā)展至今，已經有很多專利項目和大量科研成果。美國和日本幾乎壟斷了紅外線技術產品的專利。由于紅外線技術我國起步比較晚，而且相關部件比較昂貴，對我們在生產生活中普及還有很長的一段路要走。所以我們要把紅外檢測技術利用到我們實際生活當中去，利用我們能利用的知識去改進我們的生活。紅外溫度感應技術在國內外技術已經成熟，但是由于國內成本太高，不利于大家所接受，本著成本低的方案，本著最小系統(tǒng)來實現(xiàn)所需功能，采購成本低廉的元器件，最終以實用價格低廉將此儀器做出來。二、研究主要成果體溫計又稱“醫(yī)用溫度計” 。體溫計的工作物質是水銀。它的液泡容積比上面細管的容積大的多。泡里的水銀由于受到體溫的影響，產生微小的變化，水銀體積的膨脹，使管內水銀柱的長度發(fā)生明顯的變化。人體溫度的變化一般在35℃到42℃之間，所以體溫計的刻度通常是35℃到42℃，而且每度的范圍又分成為10份，因此體溫計可精確到1/10度。體溫計是一種最高溫度計，它可以記錄這溫度計所曾測定的最高溫度。用后的體溫計應“回表”，即拿著體溫計的上部用力往下猛甩，可使已升入管內的水銀，重新回到液泡里。其它溫度計絕對不能甩動，這是體溫計與其他液體溫度計的一個主要區(qū)別。第一個體溫計是伽利略在16世紀時發(fā)明的。但直到300年后才設計出使用方便、性能可靠的體溫計。水銀儲存在末端的水銀球內。當水銀被加熱時，它會發(fā)生膨脹，沿著非常狹窄的玻璃管上升。所以，體溫的小小變化就會導致玻璃管內水銀的大幅度上升。量完體溫后，得用力甩動體溫計，使水銀回到水銀球內。 體溫計是在溫度計的基礎上研制成功的。1714年，德國物理學家華倫海特研制了在水的冰點和人的體溫范圍內設定刻度的水銀體溫計。1742年又發(fā)明了0～100176。的攝氏溫標，從此實現(xiàn)了體溫計的刻度標準化。1714年，加布里埃爾?華倫海特1868年，文德利希這位德國教授出版了《疾病與體溫》一書，而他所使用的體溫計的大小是奧爾伯特體溫計的兩倍，每次要花20分鐘的時間來記錄體溫！1980年前后，發(fā)明了會說話的體溫計。膜狀液晶體溫計在體溫正常時呈現(xiàn)綠色，低燒呈現(xiàn)黃色，高燒呈現(xiàn)紅色。1865年，英國的阿爾伯特發(fā)明了一種很有特色的體溫計，特點是儲存水銀的細管里有一狹道，當體溫計接觸人體后，水銀很快升到人體實際體溫處，取出后水銀柱不下降，而是在狹道處斷開，使狹道以上部分始終保持體溫度數(shù)。這種溫度計受到了臨床的歡迎和普及應用。1988年，出現(xiàn)了電子呼吸脈搏體溫計，可以進行遙測。到了現(xiàn)代，開始流行使用電子體溫計。電子體溫計分為實測式電子溫度計和預測式電子體溫計兩種，可通過數(shù)字觀看，比較方便。紅外線體溫計在“非典”流行期間曾廣泛使用，分為耳式紅外線體溫計和紅外線前額測溫儀，測定時間為13秒，快速、安全。液晶體溫計是21世紀新產品，利用液晶制成的溫度計，測腋窩僅用45秒，準確、安全，但價位高。三、發(fā)展趨勢普通溫度測量技術經過相當長時間的發(fā)展已近于成熟。目前，隨著經濟發(fā)展人們日益需要，在國外醫(yī)院已經很流行。非接觸式紅外測溫也叫輻射測溫，一般使用熱電型或光電探測器作為檢測元件。此溫度測量系統(tǒng)比較簡單，可以實現(xiàn)大面積的測溫，也可以是被測物體上某一點的溫度測量；可以是便攜式，也可以是固定式，并且使用方便；它的制造工藝簡單，成本較低，測溫時不接觸被測物體，具有響應時間短、不干擾被測溫場、使用壽命長、操作方便等一系列優(yōu)點，但利用紅外輻射測量溫度，也必然受到物體發(fā)射率、測溫距離、煙塵和水蒸氣等外界因素的影響，其測量誤差較大。在這種溫度測量技術中紅外溫度傳感器的選擇是非常重要的，而且不僅在點溫度測量中要使用紅外溫度傳感器，大面積溫度測量也可使用紅外溫度傳感器。本設計正是采用紅外溫度傳感器這種溫度測量技術，它具有溫度分辨率高、響應速度快、不擾動被測目標溫度分布場、測量精度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點；另外紅外溫度傳感器的種類較多，發(fā)展非?？欤夹g比較成熟，這也是本設計采用紅外溫度傳感器設計非接觸溫度測量系統(tǒng)的主要原因之一。四、存在問題由于紅外測量系統(tǒng)是非接觸性的測量，同樣也會存在著各種誤差。測溫范圍越窄，精度就越高，測溫范圍過寬，會降低精度，尤其在低端測溫，影響紅外測溫的因素如下：(1)輻射率，輻射率是描述一個物體相對于黑體輻射能力大小的物理量，紅外測溫系統(tǒng)從物體上接收到的輻射能量大小與該物體的輻射率成正比，不同物質的輻射率是不同的。(2)距離，測溫系統(tǒng)到目標的距離對精確度有很大的影響。(3)傳感器本身也會對測溫結果造成影響。五、主要參考文獻 [1] 利爾達．MSP430系列16位超低功耗單片機原理與應用．北京：清華大學出版社，2004[2] 康華光主編．電子技術基礎(模擬部分)第五版．北京：高等教育出版社，2005[3] 閻石主編．數(shù)字電子技術基礎．北京：高等教育出版社，2005[4] 何政．單片機原理與應用．上海：上?？茖W技術出版社，1992[5] 劉文秀．單片機應用系統(tǒng)仿真的研究現(xiàn)代電子技術．上海：復旦大學出版社，2005[6] 張友德．單片微型機原理、應用與實驗．上海：復旦大學出版社，2003[7] 李光飛．單片機設計實例指導．北京：北京航空航天大學出版社，2004[8] 胡漢才．單片機原理及其接口技術．北京：清華大學出版社，1996[9] 楊立民．單片機技術及應用．西安：西安電子科技大學出版社，1997[10] 童詩白，華成英，模擬電子技術基礎．北京：高等教育出版社，2001[11] 閻石．數(shù)字電子技術基礎．北京：高等教育出版社，1998[12] 胡漢才．單片機原理及其接口技術．北京：清華大學出版社，2006[13] 趙負圖，李思，吳學孟．現(xiàn)代傳感器集成電路．北京：人民郵電出版社，2005[14] 姚福安. 電子電路設計與實踐. 山東：山東科技出版社，2001.[15] 沈精虎．電路設計與制版Protel99入門與提高．北京：人民郵電出版社，2004[16] 何希才，伊兵，杜煜．實用電子電路設計．北京：電子工業(yè)出版社，1998[17] 肖金球．單片機原理與接口技術．北京：清華大學出版社，2002.[18] 陳杰，黃鴻．傳感器與檢測技術．北京：高等教育出版社，2004，[19] 沈紅衛(wèi)．基于單片機的智能系統(tǒng)設計與實現(xiàn)．北京：電子工業(yè)出版社，2005指導教師審閱簽字： 年 月 日附錄3燕 山 大 學本科畢業(yè)設計（論文）中期報告課題名稱： 基于MSP430單片機的非接觸式紅外體溫測試儀的設計 學院（系）：