【正文】 保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。本人授權(quán) 大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字數(shù)不少于 1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于 。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。系統(tǒng)的主要功能是按下測溫按鍵時液晶會實時顯示紅外測溫傳感器所檢測到的溫度，溫度穩(wěn)定后松開測溫按鍵液晶上面顯示穩(wěn)定后溫度并且喇叭會把這個溫度播報一邊。系統(tǒng)利用 C 語言開發(fā)，并在軟硬件設(shè)計中分別使用 Altium Designer、 Keil C51 開發(fā)平臺。 liquidcrystal display。 SMBus。它通過將被測物表面發(fā)射的紅外線輻射通過光學系統(tǒng)聚 集在 紅外探測元件上 面 ， 促 使其產(chǎn)生一個微小電壓信號， 此 電壓信號 再通過 放大、濾波、 A/D 轉(zhuǎn)換 之 后把數(shù)據(jù)傳給單片機，單片機將數(shù)據(jù)進行溫度補償和數(shù)據(jù)處理，最后將被測物的溫度值以數(shù)字形式顯示在液晶屏上，同時再以語音的形式播報出來。之 前遭遇的“ SARS”，“ H1N1”因為其發(fā)病前期很難被發(fā)現(xiàn)（除體溫偏高），且具有較高的傳染性。是由于這一類的疾病主要也是非常明顯的發(fā)病現(xiàn)象就是體溫上升，比正常情況下的要高，那么預防這種疾病的很重要方法之一就是快速而且準確無誤的把體溫偏高人員和體溫正常的人員在人群中區(qū)分出來。 在 溫度測量方面， 作為一種非接觸 式的溫度測量 技術(shù) 的 紅外測溫技術(shù) 多年前就開始發(fā)展，它和傳統(tǒng)溫度測量 技術(shù)相比 較 具有 以下幾種 優(yōu)點： ① 由于 它的測量不 會對 測溫場 產(chǎn)生干 擾， 所以 不 會 影響測溫場原有的分布，因為相比傳統(tǒng)測溫方式它具 在 測量精度 上更具優(yōu)勢 ， 在 理論上 ， 分辨率可達 到 ℃。 ③ 可以測量微小目標的溫度。 ⑤ 測量溫度范圍寬，紅外測溫的方法在理論上無測量上限。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 2 紅外測溫技術(shù)的研究意義和目的 近年來，我們先后遭遇“ SARS”，“ H1N1”等流行性疾病的侵擾，這些疾病最大的特點是傳染性強，有潛伏性。尤其是在火車站，機場，商場，學校等人口密集的場所，不可能對人群進行一對一式的傳統(tǒng)檢查，必須使用一種快速有效地檢測方法來迅速發(fā)現(xiàn)患病者。但是當人體體內(nèi)的某一個發(fā)生了變化或者多個部位發(fā)生變化的時候，原來恒定的體溫就會改 變，如“ SARS”，“ H1N1”病發(fā)的明顯現(xiàn)象就是體溫上升。運用不直接接觸的紅外測溫方法進行體溫測量能達到以上的基本要求。 紅外測溫語音播報溫度計的設(shè)計，其內(nèi)容囊括了測量 技術(shù)， 傳感器技術(shù)， MCU技術(shù)等多個方面的內(nèi)容，另外就目前而言紅外測溫技術(shù)是一項 比較實用和相對較前沿的技術(shù)，做這個課題 和設(shè)計，有助于把理論知識與 實際 情況聯(lián)系起來，更好的了解以及掌握這方面的知識 ，這是對所學知識的進一步升華，尤其加深了 MCU控制 方面 技術(shù)知識的理解， 同時加深了 自身 的綜合素質(zhì)和實踐的 能力。 物體處于絕對零度（ ℃ ）以上時（自然界現(xiàn)在還沒有發(fā)現(xiàn)有達到絕對零度的物體），因為其內(nèi)部帶電粒子的運動，以不同波長的 電磁波形式向外輻射能量，波長涉及紫外、可見、紅外光區(qū)，但主要處于 ~15um 的紅外區(qū)范圍中。物體表面的溫度越高，所發(fā)出的紅外輻射越強。 但是實際物體并不是黑體，所以實際物體的輻射度還需要在上面公式的基礎(chǔ)上，在乘以物體的輻射度常數(shù)，即： （ 23） 表示物體的發(fā)射率。表 21紅外波波長的分類。m 常用簡稱 近紅外 ~3 短波紅外 中紅外 3~6 中波紅外 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 4 遠紅外 6~15 長波紅外 極遠紅外 15~1000 超長波紅外 紅外測溫應(yīng)注意的問題 因為紅外體溫計有著快速、非接觸、安全等特點，由此致使紅外測溫技術(shù)在很多領(lǐng)域上廣泛使用。在實際使用紅外測溫體溫計進行測溫時需要注意以下一些問題： （ 1） 發(fā)射率 黑體即能吸收所用的波長輻射的能量，同時不存在能量的流失的物體，黑體表面的發(fā)射率定為 1。當我們知道了材料的發(fā)射率時，才能去了解物體的紅外輻射特性。經(jīng)查詢得知人體皮膚的發(fā)射率為 。 （ 2） 測溫范圍的確定 對測溫體溫計來說，測溫范圍是最重要的一個性能指標。型號不一樣的測溫溫度計有著各自 不一樣的測溫范圍，所以，在考慮被檢測溫度的范圍的時候必須要準確、周全，過于寬或過于窄任何一樣都不行。對于一般情況而言，測量溫度的范圍越窄，所測量的溫度其輸出信號的分辨率就越高。對于單色測溫體溫計在進行測溫時，被測目標面積應(yīng)充滿測溫體溫計視場。在所檢測物體的體積小于溫度計視場的時候，在溫度計視場內(nèi)的背景的輻射能量便會干擾所檢測的溫度，進而形成誤差。又因為雙色溫度計測量溫度是根據(jù)兩個獨立互不干擾的波長的帶內(nèi)輻射能量的比例值而確立的，所以當被檢測的物體比較小，不足以充滿溫度計視場，測量空間 中有煙霧、塵埃的阻擋，對目標物輻射能量存在減小的情況時，全部都不會對所測量的溫度造成比較大影響。 （ 4） 確定距離系數(shù)（光學分辨率） 距離系數(shù)是根據(jù) D:S 的比值來定的，即溫度計感光元件與所測量目標物體之間的距離（ D）和被檢測的物理直徑的比值。光學分辨率越高，即增大 D:S比值，測溫體溫計的成本也越高。假如被檢測物體的運動速率非?？旎蛘邫z測加熱非?？焖俚奈矬w時，就應(yīng)該選擇能夠快速相應(yīng)的紅外測溫器件，不然就不能有足夠的時間來響應(yīng)信號，這樣便會使得測量的精度降低。對于靜止或目標熱過程存在熱慣性時，測量儀器的響應(yīng)時間就可以放寬要求。主要是依據(jù)目標的運動速度以及目標溫度變化速率來確定響應(yīng)時間。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 6 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 紅外測溫語音播報體溫計采用的是一個單色紅外測溫傳感器來采集所測量物體的溫度信息，同時把所檢測的數(shù)據(jù)傳到控制中心 ——單片機進行數(shù)據(jù)處理，單片機處理完數(shù)據(jù) (將所收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的溫度值 )之后再控制液晶顯示模塊顯示當前所檢測到的溫度數(shù)值，然后再控制語音芯片“報出”液晶顯示模塊上面顯示的溫度數(shù)值。 電源 作為一個電子產(chǎn)品電源是必不可少的一項，并且非常關(guān)鍵。由于本系統(tǒng)中設(shè)計顯示和語音這兩個“耗電大”的模塊存在，而且為了這兩大模塊在正常工作的同時不相互影響并且不對單片機產(chǎn)生影響，為此選擇對三大模塊單獨供電。 ，最常用的有線性穩(wěn)壓芯片（ LDO）、開關(guān)穩(wěn)壓芯片（ DCDC）甚至還可以用穩(wěn)壓二極管。 LDO 有很多，在對紋波的要求不高價格相對較便宜的情況下選用 1117 系列穩(wěn)壓芯片。這兩款芯片是 Pin to Pin 的，輸入電壓也基本一致， 的紋波略比 的要小，最大輸出電流 為 800mA， 為 1A，正常工作溫度范圍都為 。 AMS1117 的內(nèi)部集成過熱和限流保護， 1%的精度。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 7 表 31 電氣特性（ ，正常工作溫度范圍 ） 輸出 測試條件 最小值 典型值 最大值 單位 ， 7 5 0 0 3 5 V 為使電壓輸出更精確，波動更小，故在芯片的輸入輸出端各加一個 10uF 濾波電容。鋰電池選用內(nèi)置過充過流保護的 。 圖 31 電源電路圖 為使簡單辨認出鋰電池是否充電完成，設(shè)計一個簡單的顯示電路。G LED，這樣在電池充電時雙色 LED 全亮，紅色和綠色混在一起就成黃色了，電池充滿電了就只有綠色 LED 亮。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 8 圖 32 充電指示 傳感器 紅外測溫傳感器種類繁多，有一些工業(yè)級的外置傳感器，其精度相當高，但是價格過于昂貴，所以沒有選用；另外一些傳感器大概有 TN90 MLX9061 OT538 這三種， TN901為 SPI 接口，數(shù)字式輸出，工作電壓在 3V到 ，但其價格在過于昂貴在 150 元左右，MLX90614 有 PWM 和 SMBus 兩種通信模式，可以測出目標溫度同時測出環(huán)境溫度，數(shù)字式輸出，其工作電壓按型號分三種，價格在 30 元左右， OTP538 為模擬輸出，需要外加 AD 轉(zhuǎn)換芯片，其溫度的精度受 AD 轉(zhuǎn)換芯片精度影響，測量距離一般不超過 3cm，價格在 20 元左右（不加 AD 轉(zhuǎn)換芯片）。 紅外測溫傳感 MLX90614ESFBAA 的測溫范圍為 40℃ ~85℃。 MLX90614 集成了由邁來芯開發(fā)和生產(chǎn)的兩款芯片： ? 紅外熱電堆傳感器 MLX81101 ? 用于處理紅外傳感器輸出信號的專用集成芯片 MLX90302。數(shù)字信號處理芯片（ MLX90302）的 隨機存取存儲器 用來存儲由測量物體和環(huán)境到計算后的溫度，所測量的溫度分辨率小至℃ ，并且支持雙線的 SMBus 兼容協(xié)議（ ℃分辨率 ）以及 10 位 PWM（脈寬調(diào)制）模式輸出。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 9 圖 33 MLX90614 模塊圖表 MLX90614 是由內(nèi)部的狀態(tài)機控制物體溫度和環(huán)境溫度的測量以及計算，從而開始溫度測量后數(shù)據(jù)的處理，并且把測量并計算的溫度結(jié)果通過 PWM 或者 SMBus 模式輸出出來。（ MLX90614xAx 只有一個 IR 傳感器） IR 傳感器的輸出通過增益可編程的低噪聲低失調(diào)電壓放大器放大，經(jīng)過 Sigma Delta 調(diào)制器轉(zhuǎn)換為單一比特流并反饋給 DSP 做后續(xù)的處理。 IIR 濾波器的輸出是整個傳感器最終測量并計算數(shù)據(jù)的結(jié)果并存于內(nèi)部 隨機存取存儲器 中，這之中有三個單元可以被用戶利用：一個是片內(nèi)溫度傳感器（片上 PTAT 或 PTC），其余兩個為 IR 傳感器。環(huán)境溫度和物體溫度可以通過兩種不同的方式來獲?。和ㄟ^ SMBu兼容協(xié)議接口讀取對應(yīng)溫度儲存的 隨機存取存儲器 單元，（ ℃的 分辨率，固定的溫度測量范圍）或者通過脈寬調(diào)制數(shù)字模式輸出（ 10 位分辨率，范圍可配置）溫度數(shù)據(jù)。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 10 圖 34 MLX90614BAA SMBus 單片機 單片機作為整個設(shè)計的控制中心，選擇適合的芯片是很重要的。而且單片機的價格基本上按照字長位數(shù)上漲，考慮到本系統(tǒng)用 8 位單片機完全可以勝任，故最終在 8 位單片機中選型。由于之前用過 STC89 系列單片機，有其燒錄工具，并且 AT89C52 與 STC89C52基本完全一樣只是廠家不同， AT 為美國 愛特梅爾 公司生產(chǎn)的 51 系列單片機， STC 是中國本土宏晶科技公司生產(chǎn)的 51 單片機，考慮其兩大品牌單片機性能基本都不存在問題，故選用本國 STC 的但單片機。 STC15W4K32S4 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 35 所示。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 11 圖 35 STC15W4K32S4 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 STC15W4K32S4 單片機簡介： 增強型 8051 CPU， 1T單片機 /機器周期，速度比普通 8051快 812倍； 工作電壓： 之間；內(nèi)部高可靠復位， ISP 編程時 16 級復位門檻電壓可選，可徹底省掉外部復位電路；工作頻率范圍： 5MHz~28MHz， 內(nèi)部高精度 R/C 時鐘（177。 1%溫飄（ 40℃ ~+85℃），常溫下溫飄177。四組完全獨立的高速異步串行通信串口，分時切換可當 9 組串口使用；低功耗設(shè)計：低速模式，空閑模式，掉電模 式 /停機模式 ；通用 I/O 口，復位后為：準雙向口 /弱上拉。圖中的晶振電路需要設(shè)計實際中可不焊，使用 USB 下載時防止內(nèi)部時鐘精度不夠準。由于此款單片機支持直接 USB 下載以及串口故設(shè)計一個 Micro USB 燒錄及供電 /充電接口，為防止程序燒錄意外設(shè)計一個外接串口。由于在這顯示主要為數(shù)字字符等，不用顯示漢字，所以完全沒必要用液晶顯示屏。在顯示多為數(shù)字及字符時需要的數(shù)碼管較多，在硬件 PCB 制作時占用的面積較大而且為使多個數(shù)碼管正常顯示需要外加鎖存芯片，這樣不僅增加 PCB 面積同時增加了成本，并且用數(shù)碼管顯示字符數(shù)有限，所以不選用。 LCD 常用的有兩種： LCD1602 和 LCD12864