【導(dǎo)讀】為其核心控制部件的紅外測(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。該系統(tǒng)主要由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、顯示輸出等部分組成。匯集其視場(chǎng)內(nèi)目標(biāo)的紅外輻射能量，紅外能量聚焦在光電探測(cè)儀上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。出目標(biāo)的溫度值再通過LED把結(jié)果顯示出來。研究以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位。電流等危險(xiǎn)情況下運(yùn)行的，傳統(tǒng)依靠人工接觸式檢測(cè)的方法既浪費(fèi)時(shí)間、人力，又帶有一定的危險(xiǎn)性，同時(shí)對(duì)測(cè)溫儀所采用的材質(zhì)也有嚴(yán)格的限制。溫度測(cè)量技術(shù)，這種技術(shù)通過測(cè)量物體的紅外輻射而達(dá)到測(cè)量物體溫度的目的。統(tǒng)的調(diào)試步驟，并分析了測(cè)溫誤差及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)。進(jìn)一步的修改與調(diào)試。中進(jìn)行溫度補(bǔ)償與數(shù)據(jù)處理，最后將目標(biāo)溫度值以數(shù)字形式顯示在顯示屏上。物體的發(fā)射率、測(cè)溫距離、煙塵和水蒸氣等外界因素的影響，其測(cè)量誤差較大。不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)占有率逐年增長(zhǎng)。KTl2系列等也有較廣泛的應(yīng)用。

　　

【正文】 確地讀出 口的狀態(tài)，對(duì)每一層按鍵只作一次響應(yīng)，必須采取措施以消除抖動(dòng)。本設(shè)計(jì)采用軟件方法消除抖動(dòng)，它通過延時(shí)來躲過暫態(tài)抖動(dòng)過程，執(zhí)行一段 10ms 的延時(shí)程序后，再讀取穩(wěn)定的鍵狀態(tài) [16]。在沒有鍵按下 開始 返回 判斷是否有鍵按下 延時(shí) 10ms 判斷是否有鍵按下 掃描鍵盤，獲取鍵值 根據(jù)取得鍵值處理相應(yīng)子程序 24 時(shí)， 口是高電平，在單片機(jī)獲得 口為低電平的信息后，不立即認(rèn)定鍵盤已被按下，執(zhí)行 10ms 延時(shí)函數(shù)后再次檢測(cè) 口，如果仍為低，說明鍵盤被按下了。這就消除了按鍵按下時(shí)，前沿的抖動(dòng)對(duì)單片機(jī)正確判斷按鍵造成的影響。 顯示程序模塊 在顯示模塊中，我們采用兩片 Header 8X2， 8個(gè) 8段 LED 數(shù)碼管組成。它的工作原理是：主控單片機(jī) STC89C51 通過控制位選的 Header 8X2 去控制點(diǎn)亮不同的數(shù)碼管，而另一片 Header 8X2是用來根據(jù)主控單片機(jī)給出的不同信息，給出不同數(shù)碼管所要顯示的不同內(nèi)容，在給出點(diǎn)亮信號(hào)時(shí)，數(shù)碼管就顯示出 Header 8X2輸出端的信息。 8個(gè) 8段數(shù)碼管是定時(shí)循環(huán)按順序被點(diǎn)亮，由于每次被點(diǎn)亮的時(shí)間間隔極短，也由于人眼對(duì)光亮的感覺延遲效應(yīng)，所以在顯示不斷被刷新的同時(shí)，人眼不會(huì)有閃爍感 [17]。 本顯示程序首先定義了數(shù)碼管的字型和字位口編碼表，然后根據(jù)要讓哪個(gè)數(shù)碼管亮和讓它亮什么數(shù)據(jù)來選擇不同的字型字位口，再進(jìn)行查表，把查到的編碼一位位送到兩片 Header 的數(shù)據(jù)端進(jìn)行顯示。下圖是具體的 LED 顯示程序圖： 圖 22 LED顯示程序流程圖 Fig22 LED display program flow chart 6 系統(tǒng)誤差分析與抗干擾設(shè)計(jì) 本章介紹分析了紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫誤差，以及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)。 開始 定義字型字位編碼表 指定字型口 查表得字型碼 指定字位口 顯示要顯示的數(shù)據(jù) 25 系統(tǒng)誤差分析 由于紅外測(cè)溫儀屬于非接觸式測(cè)溫，這就給獲得準(zhǔn)確溫度值帶來一定困難。影響紅外測(cè)溫儀測(cè)溫誤差的因素有很多，除去儀器的本身的精度因素外，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1）距離系數(shù)對(duì)測(cè)溫的影響 距離系數(shù)是紅外測(cè)溫儀 性能的一個(gè)重要指標(biāo)。通常用紅外測(cè)溫儀到物體的距離與被測(cè)光斑尺寸之比來表示。比值越大，說明紅外測(cè)溫儀的分辨率越好，可測(cè)更遠(yuǎn)更小的目標(biāo)。通常比值越大，紅外測(cè)溫儀的分辨率越好，距離系數(shù)比越大的紅外測(cè)溫儀，其價(jià)格也越高。 通常距離越遠(yuǎn)的物體，紅外測(cè)溫儀測(cè)溫時(shí)測(cè)溫所經(jīng)過的光路上受到的干擾以及大氣衰減也就越大，精度也就越低。由于實(shí)際的被測(cè)目標(biāo)不是黑體，所以在進(jìn)行輻射率修正以及溫度補(bǔ)償時(shí)，需要對(duì)測(cè)溫距離進(jìn)行補(bǔ)償。 （ 2）輻射率的影響 物體的輻射率反映了物體的紅外輻射能力，它是指在相同的幾何條件和光譜條件下 ，實(shí)際物體與同溫度黑體的輻射能量之比。由于實(shí)際物體并非黑體，其發(fā)射率為一個(gè)小于 1 的數(shù)值。因此需要根據(jù)設(shè)定的發(fā)射率來補(bǔ)償不同物體因發(fā)射率不同而導(dǎo)致的對(duì)測(cè)量溫度的影響．輻射率是一個(gè)與物體材料、表面狀況有關(guān)的量，在實(shí)際使用中，通常需要使用者輸入被測(cè)目標(biāo)的比輻射率，而物體的比輻射率通常很難確定，因此輸入值與物體的真實(shí)值間必然存在一定的誤差，因此，減小或消除輻射率變化對(duì)測(cè)溫精度的影響是改善輻射測(cè)溫系統(tǒng)特性的重要措施。 （ 3）環(huán)境因素對(duì)測(cè)溫的影響 被測(cè)物所處的環(huán)境對(duì)測(cè)量的結(jié)果有很大的影響，表現(xiàn)在兩個(gè)方面 ，即環(huán)境溫度和被測(cè)物到測(cè)溫儀的視場(chǎng)清晰度。 通常情況下，環(huán)境溫度越低，從外界進(jìn)入紅外測(cè)溫儀窗口的輻射能量就少，相反，環(huán)境溫度越高，從外界進(jìn)入紅外測(cè)溫儀窗口的輻射能量就越少。在測(cè)溫儀的正常測(cè)溫范圍內(nèi)，一般不需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。但是當(dāng)測(cè)溫儀工作在較高溫的情況下，被測(cè)物周圍有其他的熱輻射源時(shí)，紅外測(cè)溫儀的探測(cè)器就會(huì)接收其他物體的熱輻射，造成測(cè)溫儀所顯示的溫度高于被測(cè)目標(biāo)實(shí)際溫度，這時(shí)就需要對(duì)紅外測(cè)溫儀進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 （ 4）干擾光的影響 對(duì)于紅外測(cè)溫系統(tǒng)，進(jìn)入探測(cè)器的干擾光 ,要有三個(gè)來源：一是待測(cè)目 標(biāo)非測(cè)26 量區(qū)域的紅外輻射 。背景耳標(biāo)對(duì)待測(cè)紅外輻射的反射、背景目標(biāo)的紅外輻射；待測(cè)目標(biāo)對(duì)背景目標(biāo)紅外輻射的反射；二是燈光等背景光；三是調(diào)制盤、濾光片、探頭本身的外殼以及透鏡等處的紅外輻射。 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì) 由于紅外測(cè)溫儀可能存在的干擾源較多，如環(huán)境溫度、電磁場(chǎng)等，當(dāng)干擾作用于模擬信號(hào)后，使 A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)果偏離真實(shí)值，為了減少對(duì)系統(tǒng)的干擾，提高測(cè)溫系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)必須進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)。因此要采用一定的措施加以改進(jìn)，以減小系統(tǒng)的測(cè)溫誤差。提高系統(tǒng)的測(cè)量精度： (1)采用反射性能優(yōu)而吸收系數(shù)又比較小的反射材 料，減小非近軸光線帶來的誤差和球差，同時(shí)保持光學(xué)平面的清潔。 (2)采用發(fā)射率盡可能高的標(biāo)準(zhǔn)儀器進(jìn)行溫度定標(biāo)，盡量多采集一些數(shù)據(jù)，取其平均值作為定標(biāo)值，以降低定標(biāo)誤差。 (3)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，采用循環(huán)系統(tǒng)測(cè)量參數(shù)，求其參數(shù)最大值，從而得到更精確的算法，以減小系統(tǒng)的取舍誤差。 (4)由于本設(shè)計(jì)紅外測(cè)溫儀測(cè)溫實(shí)際范圍廣，故被測(cè)物體的發(fā)射率應(yīng)取為，環(huán)境的發(fā)射率應(yīng)取 。 7 結(jié)論 歷經(jīng)幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，回想這段時(shí)間收獲頗多。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我在羅老師的幫助下，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了單片機(jī)、 Protel 以及應(yīng)用程序編制等方面的知識(shí)。本次設(shè)計(jì)可以說是軟硬結(jié)合，又以硬件為主。但由于實(shí)際工作的需要以及個(gè)人的愛好，還涉足了一些軟件編制的工作，所做的設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了任務(wù)書上的要求。 本設(shè)計(jì)主要包括兩大部分：硬件設(shè)計(jì)部分和軟件設(shè)計(jì)部分，硬件部分包括了紅外測(cè)溫模塊、單片機(jī)處理模塊、 LED 顯示模塊、鍵盤模塊和 RS232 電平轉(zhuǎn)換模塊，軟件部分主要包括主程序模塊、紅外測(cè)溫程序模塊、 LED顯示程序模塊。單片機(jī)負(fù)責(zé)控制紅外測(cè)溫把接收到的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)處理后送 LED 顯示。由于實(shí)際情況，未能做出實(shí)物，所以只是介紹了系統(tǒng)，并未對(duì)系統(tǒng)進(jìn) 行精度范圍分析、系統(tǒng)仿真調(diào)試與整機(jī)調(diào)試等實(shí)際數(shù)據(jù)。 回首畢業(yè)設(shè)計(jì)這段日子，雖然過的很緊張，但我卻感到很充實(shí)。由于我以前沒有認(rèn)真學(xué)習(xí)過單片機(jī)，所以畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)十分緊迫。通過對(duì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我學(xué)習(xí)到了硬件開發(fā)和軟件開發(fā)的基本流程，并有了一定的駕馭此開發(fā)過程的能27 力。編程的過程中，雖然不乏辛苦，但更多的是程序調(diào)試成功后的喜悅。 總之，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我來說是一次比較全面的、富有創(chuàng)造性和探索性的鍛煉，完成了我選題時(shí)的心愿。同時(shí)，羅老師無私的敬業(yè)精神以及同學(xué)們的熱情幫助也令我深有感觸，對(duì)于我今后的學(xué)習(xí)、工作和生活都將是 受益無窮！ 參考文獻(xiàn) [1] V. 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