【正文】 用?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會集成有單片機(jī)。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。單片機(jī)是一種在線式實時控制計算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機(jī)的（比如家用PC）的主要區(qū)別。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。體溫計的工作物質(zhì)是水銀。泡里的水銀由于受到體溫的影響，產(chǎn)生微小的變化，水銀體積的膨脹，使管內(nèi)水銀柱的長度發(fā)生明顯的變化。體溫計是一種最高溫度計，它可以記錄這溫度計所曾測定的最高溫度。其它溫度計絕對不能甩動，這是體溫計與其他液體溫度計的一個主要區(qū)別。但直到300年后才設(shè)計出使用方便、性能可靠的體溫計。當(dāng)水銀被加熱時，它會發(fā)生膨脹，沿著非常狹窄的玻璃管上升。量完體溫后，得用力甩動體溫計，使水銀回到水銀球內(nèi)。1714年，德國物理學(xué)家華倫海特研制了在水的冰點和人的體溫范圍內(nèi)設(shè)定刻度的水銀體溫計。的攝氏溫標(biāo)，從此實現(xiàn)了體溫計的刻度標(biāo)準(zhǔn)化。膜狀液晶體溫計在體溫正常時呈現(xiàn)綠色，低燒呈現(xiàn)黃色，高燒呈現(xiàn)紅色。這種溫度計受到了臨床的歡迎和普及應(yīng)用。到了現(xiàn)代，開始流行使用電子體溫計。紅外線體溫計在“非典”流行期間曾廣泛使用，分為耳式紅外線體溫計和紅外線前額測溫儀，測定時間為13秒，快速、安全。2 紅外測溫技術(shù)簡介紅外測溫技術(shù)在生產(chǎn)過程中，在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測，設(shè)備在線故障診斷和安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了著重要作用。目前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展日益需要的是在特殊條件(如高溫、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)電磁場條件下或較遠(yuǎn)距離)下的溫度測量技術(shù)。非接觸式紅外測溫也叫輻射測溫，一般使用熱電型或光電探測器作為檢測元件。在這種溫度測量技術(shù)中紅外溫度傳感器的選擇是非常重要的，而且不僅在點溫度測量中要使用紅外溫度傳感器，大面積溫度測量也可使用紅外溫度傳感器。 紅外測溫原理紅外測溫儀的測溫原理是黑體輻射定律，眾所周知，自然界中一切高于絕對零度的物體都在不停向外輻射能量，物體的向外輻射能量的大小及其按波長的分布與它的表面溫度有著十分密切的聯(lián)系，物體的溫度越高，所發(fā)出的紅外輻射能力越強(qiáng)。 不同溫度下的黑體光譜輻射度:（1）在任何溫度下，黑體的光譜輻射度都隨著波長連續(xù)變化，每條曲線只有一個極大值；（2）隨著溫度的升高，與光譜輻射度極大值對應(yīng)的波長減小。 紅外測溫的方法通過測量輻射物體的全波長的熱輻射來確定物體的輻射溫度的稱為全輻射測溫法；通過測量物體在一定波長下的單色輻射亮度來確定它的亮度溫度的稱為亮度測溫法；通過被測物體在兩個波長下的單色輻射亮度之比隨溫度變化來定溫的稱為比色測溫法。比色測溫法的光學(xué)系統(tǒng)可局部遮擋，受煙霧灰塵影響小，測溫誤差小，但必須選擇適當(dāng)波段，使波段的發(fā)射率相差不大。選用這種方法是因為中低溫物體的波長較大，輻射信號很弱，而且結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。線性化處理后得到物體的表觀溫度，需進(jìn)行輻射率修正為真實溫度，其校正式為： （23）式中Tr——輻射溫度(表觀溫度)ε(T)——輻射率，～由于調(diào)制片輻射信號的影響，輻射率修正后的真實溫度為高于環(huán)境的溫度，還必須作環(huán)溫補(bǔ)償，即真實溫度加上環(huán)溫才能最終得到被測物體的實際溫度。 重要模塊的方案對比與選擇方案一：采用紅外線溫度傳感器IRTP。不能用作人體測溫，故不選用此方案。熱釋電紅外線傳感器是80年代發(fā)展器起來的一種新型高靈敏度探測元件。但這個電壓信號需要加以放大和加驅(qū)動控制電路。方案三：采用凌陽公司生產(chǎn)的型號為TN9紅外溫度傳感器，它是一種集成的紅外探測器，內(nèi)部有溫度補(bǔ)償電路和線性處理電路，輸出數(shù)字信號，它的響應(yīng)速度快、精度高、穩(wěn)定性好，故選擇此方案。故不選擇此方案。具有高靈敏度、低電流消耗、支持頻率下高達(dá)+10dBm的可編程輸出功率、非常合適中短距離的數(shù)據(jù)傳輸，所以選擇此方案。數(shù)碼管具有耗能低、電壓低、壽命長、對外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)等優(yōu)點，其電路復(fù)雜，占用資源較多，顯示信息少，不宜顯示大量信息。而液晶LCD1602有明顯的優(yōu)點：微功耗，尺寸小，超薄輕巧，顯示信息量大，字跡美觀，視覺舒適，而且容易控制。 芯片和組態(tài)王介紹綜合了各個方案的對比，我得出了本系統(tǒng)的最終方案，在主從處理器方面選擇STC89C51單片機(jī)，紅外模組TN_9作為測溫模塊，用LCD1602為本系統(tǒng)的顯示部分，通過CC1100E無線收發(fā)模塊把測得的溫度值傳到從處理器并通過從處理器串口經(jīng)RS232電平轉(zhuǎn)換模塊傳到上微機(jī)軟件組態(tài)王Kingview做各種數(shù)據(jù)的后臺處理。因此它的選擇是非常重要的。STC89C51RC系列單片機(jī)具有在系統(tǒng)可編程（ISP）特性，這樣可以省去購買通用編程器，單片機(jī)在用戶系統(tǒng)上即可下載/燒錄用戶程序，無須將單片機(jī)從以生產(chǎn)好的產(chǎn)品上拆下。由于可以在用戶的目標(biāo)系統(tǒng)上將程序直接下載進(jìn)單片機(jī)看運(yùn)行結(jié)果，故無須仿真器。（11）共3個16位定時器/計數(shù)器，定時器0還可以當(dāng)成2個8位定時器使用；（12）外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒；（13）超低功耗，正常工作模式，典型功耗2mA；掉電模式，可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序；（14）2個數(shù)據(jù)指針；（15）通用異步串行口（UATR），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UATR；（16）工作溫度范圍：0－75℃/－40～＋85℃；（17）封裝形式：PDIP40/PLCC44/PQFP44。面對目前眾多的紅外檢測器件產(chǎn)品，在設(shè)計中選擇合適的紅外檢測器已成為一個重要問題。凌陽公司生產(chǎn)的型號為TN9的紅外探測器作為測溫模塊，它是一種集成的紅外探測器，內(nèi)部有溫度補(bǔ)償電路和線性處理電路，因此簡化了本系統(tǒng)的設(shè)計。而且它具備SPI接口，可以很方便地與單片機(jī)（MCU）傳輸數(shù)據(jù)。，在CLOCK的下降沿時接收數(shù)據(jù)。) TN_9模塊的時序圖紅外測溫模塊溫度值的計算：以上面的例子：無論測量環(huán)境溫度還是目標(biāo)溫度，只要檢測到Item為0x4cH或者0x66H同時檢測到CR為0x0dH，他們的溫度的計算方法都相同。其主要針對工業(yè)、科研和醫(yī)療(ISM)以及470510MHz和950960MHz頻帶的短距離無線通信設(shè)備(SRD)。CC1100E主要的應(yīng)用范圍有：(1)運(yùn)行于470/950MHz ISM/SRD 頻帶的超低功耗無線應(yīng)用；(2)無線傳感網(wǎng)絡(luò)；(3)家庭和樓宇自動化；(4)高級抄表架構(gòu)(AMI)；(5)無線計量；(6)無線告警和安全系統(tǒng)； CC1100E的簡化結(jié)構(gòu)圖CC1100E具有一個低功耗IF接收機(jī)。在IF下，I/Q信號被ADC數(shù)字化。CC1100E的發(fā)送器部分基于RF頻率的直接合成。將一個晶體連接XOSC_Q1和XOSC_Q2。一個4線SPI串行接口用于配置和數(shù)據(jù)緩沖器存取。 CC1100E的復(fù)位時序，CC1100E全局復(fù)位方法使用SRES指令選通脈沖。（1）設(shè)置SCLK=1和SI=0，以避免引腳控制模式下潛在的問題。（3）保持CSn為低電平，隨后為高電平，保持CSn為高電平至少持續(xù)40μs。（5）通過SI線發(fā)送SRES 選通脈沖。 配置寄存器的讀寫操作，CC1100E通過一個簡單的4線SPI兼容接口（SI、SO、SCLK 和CSn）便可對CC1100E進(jìn)行配置，此時CC1100E為從屬器件。SPI接口上的所有數(shù)據(jù)傳輸均以最高位開始。175。在SPI總線上傳輸數(shù)據(jù)期間，CSn引腳必須保持低電平。圖37顯示了SPI接口上地址和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間。這表明，晶體正在運(yùn)行。MAX232C是RS232與TTL電平之間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的工具芯片，它是MAXIM公司生產(chǎn)、包括兩路接收器和驅(qū)動器的IC芯片。所以，采用此芯片的串行通信系統(tǒng)只需單一的+5V電源就可以了。由6腳和4只電容構(gòu)成。（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。15腳GND、16腳VCC（+5v）。30V輸入電平（5）低電源電流：典型值是8Ma（6）符合甚至優(yōu)于ANSI標(biāo)準(zhǔn) EIA/（7）ESD保護(hù)大于MILSTD883（方 法3015）標(biāo)準(zhǔn)的2000V1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別。、5V、12V、15V 以及可調(diào)輸出版本，它內(nèi)部已經(jīng)集成頻率補(bǔ)償和一個固定頻率振蕩器。它的高效率可以最大限度的減小散熱片的尺寸，在某些情況下可以不加散熱片。4%的精度容差，以及177。HYM2576 同時具有外部的關(guān)斷引腳，50μA（典型）的備用電流。 LM2576應(yīng)用電路北京亞控公司的工業(yè)組態(tài)軟件Kingview是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計算機(jī)軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。Kingview更是提供了強(qiáng)大的人機(jī)界面的制作，可以很好的將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示記錄，利用自帶的動畫制作工具可以實現(xiàn)現(xiàn)場模擬。（2）先進(jìn)的圖形、動畫功能,豐富的圖庫,開發(fā)簡便,周期短,界面美觀、友好。（4）豐富的硬件支持功能,支持工業(yè)控制中大部分的板卡,接口簡單,便于操作。（6）對于典型數(shù)據(jù)庫的支持,使得數(shù)據(jù)的操作很容易實現(xiàn)。（8）具有一定網(wǎng)絡(luò)支持功能。（2）波特率：由單片機(jī)決定（2400，4800，9600and19200bps）。 組態(tài)王中定義的寄存器格式寄存器名稱dd上限dd下限數(shù)據(jù)類型Xdd655350FLOAT/BYTE/UINT，斜體字dd代表數(shù)據(jù)地址，此地址與單片機(jī)的數(shù)據(jù)地址相對應(yīng)。 讀寫格式字頭設(shè)備地址標(biāo)志數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)…異或CR說明； 字頭：1字節(jié)1個ASCII碼，40H設(shè)備地址： 1字節(jié)2個ASCII碼，0—255（即00x0ffH）標(biāo)志：1字節(jié)2個ASCII碼，bit0~bit7，bit0= 0:讀，bit0= 1:寫。bit3bit2 = 00,數(shù)據(jù)類型為字節(jié)。bit3bit2 = 1x,數(shù)據(jù)類型為浮點數(shù)。數(shù)據(jù)…：為實際的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ASCII碼，個數(shù)為字節(jié)數(shù)乘2。 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計方案確定系統(tǒng)的硬件由單片機(jī)主控模塊、單片機(jī)從控模塊、TN_9紅外模組、液晶顯示模塊、聲光報警模塊、無線收發(fā)CC1100E模塊、鍵盤模塊、RS232電平轉(zhuǎn)換模塊、聲光報警模塊、電源模塊、上位機(jī)模塊。STC89C51主控制器TN_9電源模塊液晶顯示鍵盤模塊無線收發(fā)無線收發(fā)STC89C51從控制器RS232串口模塊組態(tài)王KingView電源模塊聲光報警 紅外測溫系統(tǒng)的硬件方案設(shè)計框圖，STC89C51主控制器是本系統(tǒng)的控制中心，它負(fù)責(zé)控制啟動溫度測量、接收測量數(shù)據(jù)、計算溫度值、鍵盤控制、顯示控制和無線傳輸數(shù)據(jù)控制；TN_9模塊負(fù)責(zé)溫度數(shù)據(jù)的測量和采集，并將采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)端口傳送給STC89C51單片機(jī)；通過鍵盤模塊可以方便地控制測溫及無線傳輸；RS232轉(zhuǎn)換電路模塊可以使從控制器方便地同組態(tài)王進(jìn)行串口通信，并可以同時接收或傳送外部送來的資料；LCD顯示模塊把測量的溫度值直觀地顯示給觀測者；電源模塊負(fù)責(zé)整個測溫系統(tǒng)的電源供應(yīng)。所以本測溫系統(tǒng)的軟件設(shè)計同樣采用模塊化的設(shè)計思想，它把整個系統(tǒng)分成若干模塊分別予以解決，它包括主從控制器的主程序模塊，紅外測溫模塊，鍵盤掃描模塊、聲光報警模塊、液晶顯示模塊、無線傳輸模塊和組態(tài)王通信模塊。鍵盤掃描模塊 ：獲取按鍵信息，處理按鍵請求等；顯示模塊：獲取并處理相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)；無線傳輸模塊：將測量到的溫度傳到從控制器，以便送到上位機(jī)處理；組態(tài)王通信：完成組態(tài)王與單片機(jī)通信協(xié)議和格式等各種操作。通過劃分模塊的方法，可以把一個復(fù)雜的問題分割成幾個相對容易解決的問題，分別予以解決，大大簡化了設(shè)計的難度。 單片機(jī)處理模塊電路圖，本單片機(jī)處理模塊是通過開關(guān)手動復(fù)位的，只要在RST引腳出現(xiàn)大于10ms的高電平，單片機(jī)就進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，這樣做的目的是便于根據(jù)實際情況而選擇是否復(fù)位溫度測量數(shù)據(jù)。采用晶體震蕩電路的原因是因為它的頻率穩(wěn)定性好，而這正是本紅外測溫系統(tǒng)非常重要的技術(shù)要求。TN_9測得溫度后。此無線傳輸電路是通過單片機(jī)發(fā)出控制信號到CC1100E編碼電路再經(jīng)過發(fā)射電路把溫度數(shù)據(jù)發(fā)射出去，再由接收電路把信號接收到另外一塊CC1100E解碼器進(jìn)行解碼得到溫度值，從而達(dá)到中短距離控制的目的。 RS232A電平轉(zhuǎn)換模塊通過RS232轉(zhuǎn)換電路單片機(jī)可以方便的同PC機(jī)進(jìn)行串口通信，可以同時接收或傳送外部送來的資料。本設(shè)計采用MAX232芯片它可完成TTL到EIA雙向電平的轉(zhuǎn)換。RS232被定義為一種在低速串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn)，它采取非均衡傳輸方式，即所謂的單端通信。無數(shù)據(jù)傳輸時，線上為TTL。接收器典型的工作電平為+3～+12V與12～3V。加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大約為15米，最高速度為20Kb/s。MAX232內(nèi)部有兩路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道，、形成了物理通信，RS232的接收數(shù)據(jù)口RXD，發(fā)送數(shù)據(jù)口TXD與MAX232連接，與上位機(jī)通信。這種顯示最大的優(yōu)點就是使用口資源比較少，顯示位數(shù)多，顯示比較清晰，界面友好，段碼從P0口輸出。 LCD顯示和報警電路，RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器；，R/W為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。 鍵盤模塊人機(jī)交互對話最通用的方法就是通過鍵盤和LCD顯示進(jìn)行的，操作者通過鍵盤向系統(tǒng)發(fā)送各種指令或置入必要的數(shù)據(jù)信息。按鍵接門可分為獨立式按鍵接口、行列式按鍵接