【正文】 S232轉(zhuǎn)換電路模塊、電源模塊。主程序模塊紅外測溫鍵盤掃描液晶顯示聲光報警無線傳輸主程序模塊無線傳輸組態(tài)王通信 紅外測溫系統(tǒng)的軟件方案設(shè)計框圖，主程序模塊主要完成系統(tǒng)初始化，溫度的檢測，串行口通信，鍵盤和顯示等功能，其中系統(tǒng)初始化包括:串口通信中斷的初始化、液晶顯示的初始化，無線傳輸初始化；紅外測溫模塊包括：獲取溫度數(shù)據(jù)，計算溫度值。 系統(tǒng)軟件設(shè)計方案按照系統(tǒng)的設(shè)計功能要求，本紅外測溫系統(tǒng)的設(shè)計采用單片機(jī)軟件系統(tǒng)實現(xiàn)，用單片機(jī)的自動控制能力配合按鍵控制，來控制溫度的檢測、顯示、報警、傳輸；并用上位機(jī)軟件界面實現(xiàn)溫度的存儲、查詢、曲線報表等功能。硬件的流程是主控制器通過不斷的掃描鍵盤，當(dāng)掃描到鍵值要求開始測溫時，判斷是測量環(huán)境溫度還是目標(biāo)溫度，然后發(fā)送開始允許測溫指令給TN_9，TN_9執(zhí)行測溫任務(wù)并把測量結(jié)果送往主控制器，主控制器處理溫度后實時顯示到LCD1602模塊上，同時，主控制器將是實時溫度值與設(shè)定的溫度上限值比較，如果滿足報警條件，則開啟聲光報警，同時，主控制器不斷地掃描鍵盤，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵值允許開啟無線傳輸模塊,則將實時溫度值傳至從處理器，從處理器通過串口將溫度經(jīng)RS232電平轉(zhuǎn)換模塊傳到組態(tài)王軟件，在組態(tài)王里面實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢、生成曲線報表等多項功能。異或：異或從設(shè)備地址到異或字節(jié)前，異或值轉(zhuǎn)換成2個ASCII碼CR：0x0d。數(shù)據(jù)地址： 2字節(jié)4個ASCII碼，0x0000~0xffff數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)：1字節(jié)2個ASCII碼，1—100，實際讀寫的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。bit3bit2 = 01,數(shù)據(jù)類型為字。bit1= 0：不打包。（2）。 組態(tài)王字節(jié)數(shù)據(jù)格式起始位數(shù)據(jù)位校驗位停止位在組態(tài)王中定義設(shè)備地址的格式（1）格式：＃＃．＃ 前面的兩個字符是設(shè)備地址，范圍為0－255，此地址為單片機(jī)的地址，由單片機(jī)中的程序決定；后面的一個字符是用戶設(shè)定是否打包，“0”為不打包、“1”為打包,用戶一旦在定義設(shè)備時確定了打包，組態(tài)王將處理讀下位機(jī)變量時數(shù)據(jù)打包的工作。（1）通訊方式：RS232,RS485,RS422均可。（9）具有動態(tài)數(shù)據(jù)交換功能(DDE),這使得它可以和Windows環(huán)境下的大部軟件或開發(fā)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。（7）強(qiáng)大的報表功能。（5）提供了上百個函數(shù),大大簡化了編程過程,減輕了工作量,提高了工作效率。（3）在其公司網(wǎng)站上有各種應(yīng)用實例,方便移植。（1）全中文界面,可以運行在Windows 環(huán)境下,包括Windows 98P2000PNT 等。它是一個集成的工業(yè)組態(tài)軟件，它包含幾千種智能儀表和智能模塊和大多數(shù)的單片機(jī)的地層通信協(xié)議，對于單片機(jī)它提供了兩種可以修改的通信協(xié)議，可以方便的實現(xiàn)單片機(jī)和PC機(jī)之間的通信。HYM2596 還具有循環(huán)限流和過溫關(guān)斷功能。10%的內(nèi)部振蕩頻率容差。在特定輸入和輸出負(fù)載的條件下，HYM2576的輸出可以保證177。HYM2576系列高效率的特性完全可以替代常用的三端線性調(diào)節(jié)器。（1）顯示容量:162個字符（2）芯片工作電壓:—（3）工作電流:()（4）模塊最佳工作電壓: 1602內(nèi)部控制指令序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 LCD1602讀操作時序 LCD1602寫操作時序HYM2576系列調(diào)節(jié)器是單片集成電路，它可以提供降壓轉(zhuǎn)換器（Buck）的功能，它同時具有驅(qū)動3A負(fù)載電流，且有著極好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。MAX232C主要特點：（1）單5V電源工作（2）LinBiCMOSTM工藝技術(shù)（3）兩個驅(qū)動器及兩個接收器（4）177。（3）供電。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。由11114腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。功能是產(chǎn)生+12v和12v兩個電源，提供給RS232串口電平的需要。 MAX232引腳圖MAX232C內(nèi)部結(jié)構(gòu)：（1）電荷泵電路。MAX232C芯片內(nèi)部有一個電壓變換器，可以把輸入的+5V電源電壓變換成為RS232所輸出電平所需的電壓。除非芯片處在SLEEP或XOFF狀態(tài)，否則SO引腳總會在CSn變?yōu)榈碗娖揭院罅⒓醋優(yōu)榈碗娖?。拉低CSn電平時，在開始傳輸該報頭字節(jié)以前，MCU必須等待，直到CC1100E的SO引腳變?yōu)榈碗娖綖橹?。在傳輸報頭字節(jié)或讀/寫寄存器期間，如果CSn電平升高，那么傳輸就會被取消。bit，一個突發(fā)存取位(B)，以及一個6位地址(A5–A0)。SPI接口上的所有事務(wù)均以一個報頭字節(jié)作為開始，該字節(jié)包含一個R/W。該接口還可以用于讀取和寫入緩沖數(shù)據(jù)。（6）當(dāng)SO再次變低時，復(fù)位完成，芯片處于IDLE狀態(tài)。（4）拉低CSn，等待SO變低(CHIP_RDYn)。（2）選通脈沖CSn低電平/高電平。通過發(fā)出這種選通脈沖，所有內(nèi)部寄存器和狀態(tài)均被設(shè)置為默認(rèn)值，即IDLE狀態(tài)。數(shù)字基帶包括對信道配置、數(shù)據(jù)包處理以及數(shù)據(jù)緩沖的支持。晶體振蕩器產(chǎn)生合成器的參考頻率，以及ADC和數(shù)字部件的時鐘。頻率合成器包括一個完全片上LC VCO和一個90度相位轉(zhuǎn)換器，以在接收模式下向降壓轉(zhuǎn)換混頻器生成I和Q LO信號。自動增益控制(AGC)、精確信道濾波和調(diào)制解調(diào)位/數(shù)據(jù)包同步均以數(shù)字方式完成。低噪聲放大器(LNA)將接收到的RF信號放大，并在求積分(I和Q)過程中被降壓轉(zhuǎn)換至中頻(IF)。CC1100E特別適合于那些針對日本ARIB STDT96標(biāo)準(zhǔn)和中國470510MHz短距離通信設(shè)備的無線應(yīng)用。計算公式：目標(biāo)溫度/環(huán)境溫度=Temp/ (31)其中Temp為十進(jìn)制，當(dāng)把它轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制的高八位為MSB，低八位為LSB；比如MSB為0x14H，LSB為0x2Ah，則Temp十六進(jìn)制時為0x142aH，十進(jìn)制時為5162，則測得的溫度值為5162/=℃.CC1100E是一款SubGHz高性能射頻收發(fā)器，設(shè)計旨在用于極低功耗RF應(yīng)用。(例：如果一次溫度測量需接收5個字節(jié)的數(shù)據(jù)，這5個字節(jié)中：Item為0x4c表示測量目標(biāo)溫度，為0x6c表示測量環(huán)境溫度；MSB為接收溫度的高八位數(shù)據(jù)；LSB為接收溫度的低八位數(shù)據(jù)；Sum為驗證碼，接收正確時Sum=Item+MSB+LSB；CR為結(jié)束標(biāo)志，當(dāng)CR為0xodH時表示完成一次溫度數(shù)據(jù)接收。 紅外測溫傳感器引腳圖，V為電源引腳VCC，VCC一般為3V到5V之間的電壓，；D為數(shù)據(jù)接收引腳，沒有數(shù)據(jù)接收時D為高電平；C為2KHz Clock輸出引腳；G為接地引腳；A為測溫啟動信號引腳，低電平有效。 它的測量距離大約為30米。在設(shè)計過程中選擇紅外線檢測器件時，首先考慮的是器件的以下性能因素:光譜響應(yīng)范圍、響應(yīng)速度、有效檢測面積、元件數(shù)量、制冷方式和檢測目標(biāo)的溫度。STC89C51各引腳的功能描述如下：（1）電源和晶振：VCC、VSS——運行和程序校驗時加的電壓；XTAL1——輸入到振蕩器的反向放大器；XTAL2——反向放大器輸出，輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器（2）RST：單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端；（3）ALE: 地址鎖存有效信號輸出端；（4）：片外程序存儲器讀選通信號輸出端。 STC89C51RC單片機(jī)引腳圖STC89C51RC單片機(jī)的特點：（1）增強(qiáng)型6時鐘/機(jī)器周期，12時鐘/機(jī)器周期8051 CPU；（2）工作電壓：；（3）工作頻率范圍：040MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80M，實際工作頻率可達(dá)48MHz；（4）4k的Flash程序存儲器；（5）片上集成512字節(jié)RAM；（6）ISP/IAP，無須專用編程器/仿真器；（7）通用I/O口，復(fù)位后：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時需加上拉電阻；（8）EEPROM功能；（9）看門狗；（10）內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路（外部晶體20M以下時，可省復(fù)位電路）。對于一些尚未定型的設(shè)計可以一邊設(shè)計一邊完善，加快了設(shè)計速度，減少了一些軟件缺陷風(fēng)險。本測溫系統(tǒng)選擇的STC89C51RC單片機(jī)，下面是STC89C51RC單片機(jī)相關(guān)資料信息：STC89C51RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾/高速/低功耗的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時鐘/機(jī)器周期和6時鐘/機(jī)器周期可任意選擇，最新的D版本內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路。單片機(jī)作為紅外測溫系統(tǒng)的核心處理部件，它關(guān)系到整個系統(tǒng)的性能指標(biāo)。所以選擇方案二。方案二：我們設(shè)計的系統(tǒng)需要顯示的信息直觀，所以應(yīng)選用顯示功能更好的液晶顯示，要求能顯示更多的數(shù)據(jù)，增加顯示信息的可讀性，看起來更方便。方案一：使用數(shù)碼管顯示。方案二：低功耗CC1100E是一款SubGHz高性能射頻收發(fā)器，提供對數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)傳輸、空閑信道評估、鏈路質(zhì)量指示以及無線喚醒的廣泛硬件支持。方案一：采用PT2262/2272加無編碼的發(fā)射與接收頭，該電路采用超再聲發(fā)射電路，采用315MHZ的發(fā)射頻率，雖然發(fā)射距離遠(yuǎn)，但要求供電電壓高更多的是適合在遙控方面，而在傳輸數(shù)據(jù)時卻容易出錯。硬件上的復(fù)雜性決定了它的穩(wěn)定性不高，且容易出故障，故也不選此方案。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。方案二：采用熱釋電紅外線傳感器D203S。IRTP系列紅外測溫系統(tǒng)是一種集成專用信號處理電路以及環(huán)境溫度補(bǔ)償電路的多用途紅外溫度測量系統(tǒng)，它屬于工業(yè)測溫傳感器。3 紅外測溫系統(tǒng)的總體方案選擇本設(shè)計是軟硬件的綜合體，每一個模塊的選擇都會對整個系統(tǒng)產(chǎn)生影響，選擇的硬件模塊好壞決定了本設(shè)計所能達(dá)到的高度，所以對比較重要的模塊必須要通過對比選擇，揚(yáng)長避短。由普朗克公式可推導(dǎo)出輻射體溫度與檢測電壓之間的關(guān)系式：V=RaεσT4=KT4 （22）式中K=Raεσ，由實驗確定，定標(biāo)時ε取1T—被測物體的絕對溫度R——探測器的靈敏度a——與大氣衰減距離有關(guān)的常數(shù)ε——輻射率σ——斯蒂芬—玻耳茲曼常數(shù)因此，可以通過檢測電壓而確定被測物體的溫度，上式表明探測器輸出信號與目標(biāo)溫度呈非線性關(guān)系，V與T的四次方成正比，所以要進(jìn)行線性化處理。本文選用全輻射測溫法來計算被測量物體的溫度，全輻射測溫法是根據(jù)所有波長范圍內(nèi)的總輻射而定溫，得到的是物體的輻射溫度。亮度測溫法無需環(huán)境溫度補(bǔ)償，發(fā)射率誤差較小，測溫精度高，但工作于短波區(qū)，只適于高溫測量。這表明隨著溫度的升高，黑體輻射中的短波長輻射所占比例增加；（3）隨著溫度的升高，黑體輻射曲線全面提高，即在任一指定波長處，與較高溫度相應(yīng)的光譜輻射度也較大，反之亦然。黑體的光譜輻射出射度由普朗克公式確定，即： （21）。本設(shè)計正是采用紅外溫度傳感器這種溫度測量技術(shù)，它具有溫度分辨率高、響應(yīng)速度快、不擾動被測目標(biāo)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?？?，技術(shù)比較成熟，這也是本設(shè)計采用紅外溫度傳感器設(shè)計非接觸溫度測量系統(tǒng)的主要原因之一。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，成木較低，測溫時不接觸被測物體，具有響應(yīng)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。因此，當(dāng)前研究的重點也在于此。 溫度測量技術(shù)的概述普通溫度測量技術(shù)經(jīng)過相當(dāng)長時間的發(fā)展已近于成熟。液晶體溫計是21世紀(jì)新產(chǎn)品，利用液晶制成的溫度計，測腋窩僅用45秒，準(zhǔn)確、安全，但價位高。電子體溫計分為實測式電子溫度計和預(yù)測式電子體溫計兩種，可通過數(shù)字觀看，比較方便。1988年，出現(xiàn)了電子呼吸脈搏體溫計，可以進(jìn)行遙測。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(xì)管里有一狹道，當(dāng)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)。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。1742年又發(fā)明了0～100176。 體溫計是在溫度計的基礎(chǔ)上研制成功的。所以，體溫的小小變化就會導(dǎo)致玻璃管內(nèi)水銀的大幅度上升。水銀儲存在末端的水銀球內(nèi)。第一個體溫計是伽利略在16世紀(jì)時發(fā)明的。用后的體溫計應(yīng)“回表”，即拿著體溫計的上部用力往下猛甩，可使已升入管內(nèi)的水銀，重新回到液泡里。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。它的液泡