【正文】 C in an operational temperature range from + to + 176。 其次要感謝我的同學(xué)對我無私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計(jì)。在這里首先要感謝我的導(dǎo)師xx老師。本系統(tǒng)通過按鍵操作，并能顯示和播報(bào)測量溫度，操作非常簡單，具有較好的人機(jī)接口，這些特點(diǎn)克服了傳統(tǒng)測溫計(jì)的諸多不便。其主要研究內(nèi)容如下：1. 紅外測溫技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，并將兩者進(jìn)行了對比，相比之下，測溫精度及測溫分辨率也不如國外產(chǎn)品在技術(shù)性能上國內(nèi)產(chǎn)品與國外產(chǎn)品相比還有一定差距，但隨著紅外產(chǎn)品在國內(nèi)應(yīng)用得更加普及，會(huì)有更多廠家和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行這方面的研究，會(huì)推動(dòng)我國紅外測溫產(chǎn)品性能的提高。千萬不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。但隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，目前已有采用硬件對顯示器進(jìn)行自動(dòng)掃描的專用顯示芯片，使用電路既簡單又占用時(shí)機(jī)少。缺點(diǎn)是當(dāng)顯示的位數(shù)較多時(shí)，占用的I/O端口較多。NYNYNYNY開始計(jì)算溫度值的百位、十位、個(gè)位，小數(shù)點(diǎn)后第一位和第二位數(shù)據(jù)溫度值為0？百位數(shù)為0？顯示百位數(shù)播報(bào)百位數(shù)播報(bào)“百”十位數(shù)據(jù)為0？顯示十位數(shù)播報(bào)十位數(shù)播報(bào)“十”顯示個(gè)位數(shù)據(jù)個(gè)位為0？播報(bào)個(gè)位數(shù)播報(bào)“點(diǎn)”顯示小數(shù)點(diǎn)后第一位數(shù)據(jù)播報(bào)小數(shù)點(diǎn)后第一位數(shù)據(jù)顯示小數(shù)點(diǎn)后第二位數(shù)據(jù)播報(bào)小數(shù)點(diǎn)后第二位數(shù)據(jù)播報(bào)“攝氏度”返回圖44 播報(bào)顯示程序流程圖顯示“0”播報(bào)“0”該系統(tǒng)中用到了兩個(gè)中斷，一個(gè)是FIQ中斷，在這個(gè)中斷里調(diào)用F_FIQ_Service_SACM_S480函數(shù)進(jìn)行語音解碼播報(bào)；另一個(gè)是用到的中斷是IRQ4_4KHz，按照顯示方式，七段LED顯示系統(tǒng)有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示之分。然后再調(diào)用測量溫度程序測量，判斷是否正確測量到環(huán)境溫度，否則繼續(xù)測量，直到測量到正確數(shù)據(jù)；是則播放并顯示環(huán)境溫度值；如果第二個(gè)鍵（K2）按下，調(diào)用測量溫度程序測量，判斷是否正確測量到目標(biāo)溫度，否則繼續(xù)測量，直到測量到正確數(shù)據(jù)；是則播放并顯示溫度值；如果第三個(gè)鍵（K3）按下，調(diào)用測量溫度程序測量，判斷是否正確測量到環(huán)境溫度，否則繼續(xù)測量，直到測量到正確數(shù)據(jù)；是則播放并顯示溫度值；如果沒有鍵盤按下，則返回重新掃描鍵盤。0x ff 00。0x ff 00。本設(shè)計(jì)中采用兩次測讀，鍵盤掃描程序函數(shù)如下：unsigned int KeyScan(void){ unsigned int uiData。按鍵輸入，采用兩次測度按鍵輸入的方法來消除按鍵抖動(dòng)。，包含鍵盤控制端口初始化函數(shù)Key_Init和鍵盤掃描函數(shù)KeyScan函數(shù)。各函數(shù)及其功能如下：，TN_IR_GetData函數(shù)的功能是讀取測量結(jié)果并計(jì)算溫度值。通過人機(jī)接口有命令發(fā)出時(shí)，則要啟動(dòng)測溫子程序，判斷是否測量到目標(biāo)溫度或環(huán)境溫度，是則依次取第二個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)和第三個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，如果第五個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)為0x0d，則在證明讀到正確數(shù)據(jù)，根據(jù)溫度計(jì)算公式計(jì)算溫度值，并給返回變量賦0，表明已經(jīng)讀到正確的溫度值；否則直接返回。因此，要根據(jù)智能儀器中的CPU忙、閑情況，選擇適當(dāng)?shù)逆I盤工作方式。初始化鍵盤，初始化IOB口的高八位為帶下拉電阻的輸入口。這種主程序與子過程風(fēng)格的優(yōu)點(diǎn)就是幾乎所有的程序設(shè)計(jì)語言都對此提供了支持，并以函數(shù)、過程、庫、包等形式出現(xiàn)。最后根據(jù)這樣的方法對本設(shè)計(jì)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。硬件看門狗是利用一個(gè)硬件定時(shí)器來監(jiān)控主程序的運(yùn)行，也就是說，在主程序的運(yùn)行過程中，必須在給定時(shí)間到來之前對定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位。普通的定時(shí)器一般起記時(shí)作用，記時(shí)超時(shí) (Timer Out)則引起一個(gè)中斷，例如觸發(fā)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘中斷。揚(yáng)聲器可以實(shí)現(xiàn)溫度的語言播報(bào)，超過設(shè)定值會(huì)自動(dòng)報(bào)警。SPCE061A的內(nèi)核供電為 ，而 I/ 5V，所以在電源模塊（61 板上）中有一個(gè)端口電平選擇跳線，如圖33中的 J5，此圖為 61 板上的電源模塊圖。在連接時(shí)要注意：按鍵公共端都接VCC，在鍵盤模塊上注意把ROW1和ROW2 用跳線短接起來。紅外測溫模塊將測得的數(shù)據(jù)通過引腳D連接IOA15傳輸給SPCE061A,采用串行同步通信方式，其采用的差錯(cuò)校驗(yàn)方法為累加和校驗(yàn)，累加和校驗(yàn)是指發(fā)送方將所發(fā)送的數(shù)據(jù)塊求和【11】，并將“校驗(yàn)和”附加到數(shù)據(jù)塊末尾，接收方接收數(shù)據(jù)時(shí)也是先對數(shù)據(jù)塊求和，將所得結(jié)果與發(fā)送方的”校驗(yàn)和”時(shí)行比較，相符則無差錯(cuò)，否則即出現(xiàn)了差錯(cuò)。同步通信方式要求通信雙方以相同的時(shí)鐘頻率進(jìn)行，而且準(zhǔn)確協(xié)調(diào)，通過共享一個(gè)單個(gè)時(shí)鐘或定時(shí)脈沖源保證發(fā)送方和接收方的準(zhǔn)確同步，效率較高。串口進(jìn)行通信的方式有兩種：同步通信方式和異步通信方式。無論測量環(huán)境溫度還是目標(biāo)溫度，只要檢測到Item為0x4cH或0x66H同時(shí)檢測到CR為0x0dH，它們的溫度的計(jì)算方法都相同。一幀數(shù)據(jù)包括5個(gè)Byte，每個(gè)Byte代表含義： Item值為“L”(4CH)時(shí)代表此幀為目標(biāo)溫度，Item值為“f”(66H)時(shí)代表此幀為環(huán)境溫度。表37 TN系列紅外測溫模塊參數(shù)測量范圍33～220℃工作溫度10～50℃ 精度(25℃)℃分辨率℃響應(yīng)時(shí)間距離系數(shù) D:S1:1發(fā)射率～1波長5～14電源3V～5V尺寸351412mm，而且，它具備SPI接口，可以很方便地與MCU傳輸數(shù)據(jù)。段信號高有效，位信號低有效。其中a～dp為數(shù)碼管的段信號，GG2為2位數(shù)碼管的位信號。在本設(shè)計(jì)中只用到了三個(gè)按鍵和六位數(shù)碼管顯示，下面簡單介紹一下用到的相關(guān)器件：圖35 鍵盤及顯示電路1. ULN2003A 其內(nèi)部為三極管陣列，其IN腳相當(dāng)于三極管的B極，OUT較相當(dāng)于三極管的C極。 顯示與鍵盤本設(shè)計(jì)中采用6位數(shù)碼管顯示，3個(gè)按鍵控制。另外，61板體積小、價(jià)格相對較低、采用電池供電，攜帶十分方便。 主控板設(shè)計(jì)主控板設(shè)計(jì)是基于SPCE061A精簡開發(fā)板開發(fā)設(shè)計(jì)完成的。主控板SPCE061ALED模塊TN紅外測溫探頭鍵盤圖33 基于SPCE061A單片機(jī)的紅外測溫方案語音輸出比較方案一和方案二：方案一采用8位單片機(jī)，資源比較適中，但是如果需要實(shí)現(xiàn)語音功能則比較困難，擴(kuò)展電路比較復(fù)雜，而且還需要專用的仿真器；方案二采用SPCE061A單片機(jī)，該16位單片機(jī)運(yùn)算能力強(qiáng)，操作簡單，而且?guī)в姓Z音功能，可以非?？旖莸貙?shí)現(xiàn)語音輸出功能，提高了集成度，并且能實(shí)現(xiàn)在線仿真、調(diào)試，帶來了諸多便利，所以最終選擇方案二。采用MCS51系列單片機(jī)外接數(shù)字式紅外探頭進(jìn)行溫度的數(shù)字化采集，并將結(jié)果主控板MCS51LED模塊TN紅外測溫探頭語音輸出圖32 基于MCS51單片機(jī)的紅外測溫方案鍵盤通過LED模塊顯示，并需要給其設(shè)計(jì)相應(yīng)的鍵盤電路和語音輸出電路。利用鍵盤可以控制測溫計(jì)的靈活性，按K1鍵，測量、播報(bào)和顯示目標(biāo)溫度與環(huán)境溫度；按K2鍵，僅測量、播報(bào)和顯示目標(biāo)溫度；按K3鍵，僅測量、播報(bào)和顯示環(huán)境溫度。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主控板SPCE061ALED模塊TN9紅外測溫探頭鍵盤圖31 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖電源本系統(tǒng)采用基于單片機(jī)智能化儀器的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。堆棧的最大容量范圍限制在2K字SRAM內(nèi)，即其地址是在從0x07FF~0x0000的存儲器范圍中。這個(gè)區(qū)域就是SRAM的一部分，只是它有特殊的存取數(shù)據(jù)的原則，即“先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”。優(yōu)點(diǎn)，速度快，不必配合內(nèi)存刷新電路，可提高整體的工作效率。2K字SRAM保留空間32K字Flash ROM中斷向量I/O端口系統(tǒng)端口0XFFFF0XFFF60XFFF50X80000X7FFF0X70000X6FFF0X08000X07FF0X0000圖24 SPCE061A內(nèi)存映射表下面分別介紹一下SPCE061A的RAM和堆棧。0x7000~0x7FFF地址是I/O和系統(tǒng)端口，也是專用的控制設(shè)置寄存器和輸入/輸出口地址，與51的特殊功能據(jù)村其的作用類似。SPCE061A是存儲器統(tǒng)一編址的存儲結(jié)構(gòu)。因此，與SPCE500A相比，以181。’nSP?系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。這個(gè)溫度測量系統(tǒng)能夠通過按鍵來啟動(dòng)紅外測溫，之后需要將測溫?cái)?shù)據(jù)送單片機(jī)處理，得到溫度值；這一溫度值又需要顯示并且語音播報(bào)出來，從而實(shí)現(xiàn)其智能化和人性化。硬件電路設(shè)計(jì)的一般過程是：先根據(jù)儀器硬件框圖按模塊分別對個(gè)單元電路進(jìn)行電路設(shè)計(jì)；然后再進(jìn)行硬件合成，即將各單元電路按硬件框圖將各部分電路組合在儀器，構(gòu)成一個(gè)完整的整機(jī)硬件電路圖。在確定儀器總體設(shè)計(jì)方案時(shí)，微處理器的選擇非常關(guān)鍵。1．確定設(shè)計(jì)任務(wù)首先根據(jù)儀器最終要實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，編寫設(shè)計(jì)任務(wù)說明書，明確儀器應(yīng)具備的功能和應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。因而其設(shè)計(jì)不能完全沿用傳統(tǒng)電子儀器的設(shè)計(jì)方法和手段。CMOS電路具有功耗低、工作溫度范圍寬的特點(diǎn)。傳感器正朝著小型、固態(tài)、多功能和集成化的方向發(fā)展。 智能儀器的組成及特點(diǎn)以單片機(jī)為核心的智能測量儀器的基本組成如圖22所示。 基于單片機(jī)的智能儀器設(shè)計(jì)方法微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代電子技術(shù)的成就給傳統(tǒng)的電子測量與儀器帶來了巨大的沖擊和革命的影響。3. 靈敏度高因物體溫度的微小變化會(huì)引起輻射功率的較大變化，容易被探測器探出，故紅外測溫的可測溫差很小，可達(dá)零點(diǎn)幾攝氏度。T＝2898（Kμm）， 。D哈里認(rèn)為，人體輻射能量與皮膚表面溫度及輻射率有關(guān)。生物波譜的波長覆蓋范圍在電磁波譜中的紫外線到弱微波之間，人體的生物波譜則主要在紅外線到弱微波區(qū)域，尤其集中在紅外線波段范圍。物體的輻射出射度M(T)和吸收本領(lǐng)的比值M/與物體的性質(zhì)無關(guān)，等于同一溫度下黑體的輻射出射度M0(T)。這個(gè)輻射系數(shù)，就是常說的發(fā)射率，或稱之為比輻射率，其定義為實(shí)際物體與同溫度黑體輻射性能之比。物體的輻射率、反射率和透過率總和為1。自然界中存在的實(shí)際物體，幾乎都不是黑體，它們的發(fā)射系數(shù)都小于1。 （2—3）此定律表明，黑體在輻射表面法線方向的輻射最強(qiáng)。那么，我們可以想象一下，如果能探測到黑體的單位表面積發(fā)射的總輻射功率，不是就能確定黑體的溫度了嗎？因此，斯蒂芬玻耳茲曼定律是所有紅外測溫的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)表示見式（2—2）： （2—2）其中：，為 StefanBoltzmann常數(shù)，為材料表面發(fā)射率。 （1）輻射的光譜分布規(guī)律普朗克輻射定律一個(gè)絕對溫度為T(K)的黑體，單位表面積在波長附近單位波長間隔內(nèi)向整個(gè)半球空間發(fā)射的輻射功率(簡稱為光譜輻射度)與波長、溫度T滿足下列關(guān)系見式（2—1）：所謂黑體，簡單講就是在任何情況下對一切波長的入射輻射吸收率都等于1的物體，也就是說全吸收。紅外光在光譜區(qū)中位于可見光之外，是一種不可見光。射線X射線紫外線可見光紅外光微波無線電波mcm m1071051031011101100101102近紅外中紅外遠(yuǎn)紅外3201000m宇宙射線 圖21 紅外光在電磁波譜的位置在電磁波譜中，～，紅外波段的短波端與可見光紅光相鄰，長波端與微波相接。在把紅外技術(shù)應(yīng)用于各種器件與系統(tǒng)之前，了解紅外輻射理論是極為重要的【2】。上位機(jī)一般采用工業(yè)級的PC機(jī)，下位機(jī)一般采用單片機(jī)、PLC或DSP微控制器。本設(shè)計(jì)為紅外測溫系統(tǒng)，要求所測量的溫度應(yīng)非常準(zhǔn)確,同時(shí)要滿足數(shù)字化的要求。 國內(nèi)外紅外測溫技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r比較相比之下，國內(nèi)紅外測溫技術(shù)相對來說技術(shù)落后，產(chǎn)品種類比較單一，測溫精度及測溫分辨率也不如國外產(chǎn)品在技術(shù)性能上國內(nèi)產(chǎn)品與國外產(chǎn)品相比還有一定差距，但隨著紅外產(chǎn)品在國內(nèi)應(yīng)用得更加普及，會(huì)有更多廠家和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行這方面的研究，會(huì)推動(dòng)我國紅外測溫產(chǎn)品性能的提高，以滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。DL－500 E可以應(yīng)用于110～500 kV變電設(shè)備上，圖像清晰，溫度準(zhǔn)確。國外的紅外測溫技術(shù)發(fā)展較早，技術(shù)比較成熟，紅外測溫產(chǎn)品種類繁多，測溫精度及分辨率較高。紅外測溫技術(shù)也是一門很實(shí)用和前沿的技術(shù)，以此作為畢業(yè)設(shè)計(jì)，利于理論聯(lián)系實(shí)際，形成個(gè)人在這一方面的知識體系，是對本科階段學(xué)習(xí)內(nèi)容的升華，特別是對單片機(jī)控制、傳感器技術(shù)知識深入，它對學(xué)生自身綜合素質(zhì)與工程能力的培養(yǎng)也有重要意義。 在不能造成產(chǎn)品的污染或損壞的情況下對生產(chǎn)過程中或倉庫里的產(chǎn)品溫度進(jìn)行測量。近 20年來 ,紅外測溫技術(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測、 設(shè)備在線故障診斷、 安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了正在發(fā)揮著重要作用 ,逐漸被廣泛應(yīng)用于電力、 食品加工、 冶金、 石化、 醫(yī)療、 科研等多種行業(yè)中。近代紅外技術(shù)始于二戰(zhàn)，推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的原因主要是由于軍事上的迫切需要和航天工程的蓬勃開展。且利用單片機(jī)技術(shù)開發(fā)的語音功能便可克服傳統(tǒng)體溫計(jì)的許多缺陷。同時(shí)，這些溫度計(jì)一般對單人單次測量在25分鐘左右，其工作效率很低，也難以用于大量的人群排查。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。關(guān)鍵詞　紅外測溫；TN9；單片機(jī)A System of Infrared Temperature Measurement Based on Singlechip MicrocontrollerAbstractInfrared temperaturemeasuring in the process of product quality control and monitoring, equipment