【正文】 有做外殼進行裝飾，所以整體看起來不夠美觀。 充分利用常見的電子元器件，如單片機、數(shù)碼管，實現(xiàn)了日常生活中急需的儀器 —— 測溫儀 。 它體積小巧，能夠很方便地測量近距離物體的表面溫度以及所處環(huán)境的溫度 ， 完全可以滿足常溫領域的測量。 因此在實際測溫時，被測目標尺寸超過視場大小的 50%為好，具體情況如圖所示。 3. 當被測目標小于測試視場時，背景輻射 能量就會進入測溫儀的視聲符支干擾測溫讀數(shù)，造成誤差。一般測試時有以下三種情況： 1. 當被測目標大于測試視場時，測溫儀就不會受到測量區(qū)域外面的背景影 16 響，就能顯示被測物體位于光學目標內確定面積的真實溫度，這時的測試效果最好。 目標大小 D(mm) 400 800 1600 測量距離 S(mm) 400 800 1600 被測物體和測溫儀視場決定了儀器測量的精度。在室內進行紅外測溫時，應在沒有水蒸氣的環(huán)境下進行，這樣就可以在誤差最小的情況下測得較準確的數(shù)值。大氣吸收程度隨空氣溫溫變化而變化，被測物體距離越遠，大氣透射對溫度測量的影響就越大。 設被測物體的 ε 和 α 兩者相等，由式 (5)可得： ? ?4241 TTAQ ?? ?? 2. 大氣吸收的影響 紅外線在輻射的傳輸過程中，由于大氣的吸收作用，能量總要受到一定的衰減。 15 誤差分析 環(huán)境因素 被測物體所處的環(huán)境條件對測量的結果有很大的影響，它主要體現(xiàn)在兩個方面，即環(huán)境的溫度和 清 晰 度。C ) 誤差率 (%) 1 2 3 4 不同溫度下實際測量溫度數(shù)據(jù)及誤差 注 ：水銀溫度計的測量范圍 從 35℃ 到 42℃ ， 測量范圍 有限， 測量時間長 ， 所以本測試有一定的局限性。C ) 實測值 (176。 第五章 系統(tǒng) 測 試 及 誤差 分析 系統(tǒng) 測試 下表是采用本設計得到的溫度實測值與標準水銀溫度計的測量溫度值、誤差以及誤差率。 14 電源設計 電源硬件實物圖 供電方式 1：采用最常用的 USB 供電。 蜂鳴器電路 通過控制引腳 來達到蜂鳴器報警 。 13 晶振電路 單片機片內有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。 復位電路 按鍵后：電容器被短路放電、 RST 直接和 VCC 相連，就是高電平，此時進入“復位狀態(tài)”。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管 的位選 ，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。 位選 與 單片機的 ～ 相連，同上表，得 到 4 位 共陰 LED 數(shù)碼管 字形 位選代碼0xef,0xdf,0xbf,0x7f，控制數(shù)碼管不同的位數(shù)顯示不同的字形。 12 數(shù)碼管動態(tài)顯示是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一 。 e d dp c g 4 數(shù)碼管 引腳焊接 圖 把數(shù)碼管的 12 個引腳按順序（ a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dP ， 4）連接到小萬用板的排針上，分別為位選 8個引腳 和 段選 4個引腳 ，整齊的 順序 方便與萬用板連接。 。 。 1 a f 2 3 b 。 。 。 。 但外部引腳并不是按段選和位選整齊排列的，所以焊接復雜。由于設計顯示少，故不選用 LCD 顯示屏。 選擇 二 ： LCD 液晶顯示屏， LCD 的構造是兩片平行的玻璃當中放置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細小電 線，透過通電與否來控制杠狀水晶分子改變方向，將光線折射出來產生畫面。 具體程序見附錄 B。 只要啟動 紅外傳感器 TN901，它會測量環(huán)境溫度和目標溫度，但我們采用的是最簡單的 4 位一體的數(shù)碼管，不能同時顯示兩個數(shù)值。 只有當?shù)谝粋€ BYTE 和最后一個 BYTE 分別為 4CH （或 66H） 和 0DH 時，才可以認為這是一個有效的數(shù)據(jù)，否則單片機不停的進行讀取。 經過查閱大量書籍，分析 SPI 接口的傳輸方式，以及 多次試驗和 總結 ， 得出程序設計的關鍵在于 CLOCK 信號的下降沿檢測，單片機讀取 TN9 傳感器送入的每一幀數(shù)據(jù)位。計算公式為 目標溫度 /環(huán)境溫度 =Temp/ 其中 Temp 為十進制，當把它轉換成十六進制時高八位為 MSB，低八位為 LSB；比如 MSB 為 0x14， LSB 為 0x2a，則 Temp 十六進制時為 0x142a，十進制時為 5162，則測得溫度值為 5162/=℃ 。 MSB ：數(shù)據(jù)高八位 LSB ：數(shù)據(jù)低八位 SUM ：校驗位 SUM=Item+MSB+LSB CR ： 0DH 為結束碼 單片機在 CLOCK 的下降沿接收數(shù)據(jù)，一次溫度測量需接收 5 個字節(jié)的數(shù)據(jù) ，這五個字節(jié)中： Item 為 0x4c 表示測量目標溫度，為 0x66 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 為結束標志，當 CR 為 0x0dH 時表示完成一次溫度數(shù)據(jù)接收。其中 V為電源電壓引腳 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（只有為 TN9 供上電源， C 腳就有 2KHz 的方波 信號輸出）； G 為接地引腳； A 為測溫啟動信號引腳，低電平有效。 TN9 紅外測溫傳感器特性 量程 33220℃ /27428℉ 工作溫度 1050℃ /14122℉ 精度 177。它采用非接觸測溫手段，解決了傳統(tǒng)測溫中需要接觸的問題，具有回應速度快、測量精度高、測量范圍廣以及可同時測量目標溫度和環(huán)境溫度的特點。 (4)輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0、 P P2 和 P3 MCS51 單片機有 4 個雙向并行的 8 位 I/O 口 P0～ P3， P0 口為三態(tài)雙向口，可驅動 8 個 TTL 電路， P P P3口為準雙向口（作為輸入時，口線被拉成高電平，故稱為準雙向口），其負載能力為 4 個 TTL 電路。 RST/Vpd 具有復用功能，在主電源 VCC掉電期間，該引腳可接上 +5V備用電源。 (3)信號引腳 RST/Vpd RST/Vpd:復位 /備用電源輸入端。在單片機內部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端，振蕩器的頻率是晶體振蕩頻率。在采用外部時鐘電路時，對于 HMOS 單片機，此引腳必須接地；對 CHMOS 單片機，此引腳作為驅動端。 (1)主電源引腳 V CC 和 GND VCC：接 +5V 電源 GND：接電源地 (2)鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1：接外部晶體的一端。 在單片機的 40 條引腳中，有 2 條用于主電源的引腳， 2 條外接晶體的引腳，控制或其他電源復用引腳 RST/ Vpd、 ALE、和 VPP， 32條輸入 /輸出引腳。對于 CHMOS單片機除采用 DIP形式外，還采用方形封裝工藝。 STC89C52RC 可以通過 STC_ISP 軟件下載進 行燒錄 。片上 FLASH 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 第三章 系統(tǒng)元器件特征分析 單片機 單片機 的結構特點 STC89C52RC 是一款低功耗、高性能 CMOS8 位微處理器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 FLASH 存儲器。在不同的溫度范圍，對象發(fā)出的電磁波能量的波長分布不同，在常溫 (0100℃ )范圍，能量主要集中在中紅外和遠紅外波長。 TTPTPTP b ??? ?? 所測物體的溫度為： ? ? 41?????????TPT (4) 式 (4)正是物體的熱輻射測溫的數(shù)學描述。 ε (λ)= P(T)/ Pb(T) (3) 4 考慮到物體的單色黑度 ε(λ) 是不隨波長變化的常數(shù)，即 ε (λ)=ε ，稱此物體為灰體。 式 （ 2） 中黑體的熱輻射定律正是紅外測溫技術的理論基礎。 (3) 輻射能量隨溫度的變化率，短波處比長波處大，即短波處工作的測溫儀相對信噪比高 (靈敏度高 )，抗干擾性強，測溫儀應盡量選擇工作在峰值波長處，特別是低溫小目標的情況下，這一點顯得尤為重要。 (2) 隨著溫度升高，輻射峰值向短波方向移動 (向左 )，并滿足維恩位移定理 T *λ m = μm *K， 峰值處的波長 λ m與絕對溫度 Τ 成反比，虛線為 λ m 處峰值連線。根據(jù)這個關系可以得到下圖的關系曲線： 黑體輻射的光譜分析 從圖中可以看出： (1) 隨著溫度的升高，物體的輻射能量越強。 由于黑體的光譜輻射功率 Pb(λ Τ) 與絕對溫度 Τ 之間滿足普朗克定理： ? ?1e xp 251?? ?T ccTPb??? （ 1） 其中， Pb(λΤ) — 黑體的輻射出射度； λ — 波長； T— 絕對溫度； c c2— 輻射常數(shù)。 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。物體 向外 輻射的紅外能量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。 3. 硬 件電路制作和焊接，系統(tǒng)整體性能測試 以及 誤差分析。 2