人体红外测温仪的设计毕业设计论文

人体红外测温仪的设计毕业设计论文内容摘要：

经过处理后的数据大于所设置的预警数据 ,则蜂鸣器报警。 如果检测完信号后送达处理系统处理 ,所测的数据有误 ,则可以通过控制器 (按钮 )来进行重新检测 ,直到显示正确温度。 整体框图设计 热释电红外测温仪可以这样设计整体结构框图 ,如图 所示。 按下开关即可测量 ,每次测量结果显示在显示器上。 当测量按钮按下时 ,整个电路开始工作 ,物体表面辐射的能量经热释电传感器接收后 ,将热辐射信号转化为电信号 ,经由放大电路放大后 (由外界环境导致的杂乱信号经滤波器过滤后 )到达 A/D 模数转换器 ,89C51单片机作为 CPU接收经 A/D转换后的数字信号 ,经数据处理后转换成物体表面温度显示在 LCD 液晶显示屏上。 图 总体电路框图 电路设计 本设计采用 89C51 系列 单片机进行数据的采集存储和处理。 由于信号只有一个输入 ,为了避免不必要的消耗 ,本设计 A/D 转换器采用的是 ADC0804。 芯片的 CLKIN 端和 CLKR 端配合可以由芯片自身产生时钟脉冲。 测量物体表面辐射能量的热释电传感器选用的是尼赛拉传感器有限公司的 PM611 型热释电传感器 ,它有效调节外界环境的温度起伏影响。 液晶显示器 (LCD)选用的是 2 行 16 个字的液晶显示屏。 电路的主要功能是将热释电传感器接收的红外辐射能量转换为可供A/D 转换器接受的电信号。 显示器 LCD 由 74LS02 译码器驱动 ,并由 89C51 单片机通 过软件控制显示物体表面的温度。 通过软件程序编制可以实现三位有效数字的显示 100 度以下显示两位整数和一位小数 ,100 度以上显示三位整数下图 是整个设计的电路连接图 : 图 红外人体测温仪电路 温度传感器 本设计的探头使用的是红外线传感器 ,它能接收人体发射出的红外线并使之转换成电压信号。 设计选用的是 PM611 单元热释电传感器 ,这种传感器虽是单灵敏元 ,由于他采用一个接收元和二个并联的补偿元串接的结构 ,故也能有效地补偿环境温度起伏 ,振动等干扰影响。 他的工作温度是 20℃ ??+70 ℃ ,特别适合测量人体的温度。 而且 PM611 各项指数都比较好 ,因此选用了他做温度仪的探头。 如图 所示 : 图 传感器的内部典型连接电路 放大电路的设计 由于传感器探测到的人体红外线信号较弱 ,当转化为电压后需要通过放大器放大电压信号。 因为探测器测到的信号可能掺杂了外界环境的某些因素 ,所以放大电路中要加入低通滤波电路把多余的杂信号过滤掉。 如图 所示 : 图 放大部分电路 传感器输出的信号经 47 μ F电容耦合到第一个同相放大器 ,它的闭环增益为 23~24 之间。 同时第一个放大器还兼做高 通滤波器 ,其截止频率为 Hz。 第二个放大器是一个低通滤波器 ,其闭环增益约为 1,截止频率为 7 Hz。 第一个 ,第二个放大器分别把低于 和高于 7 Hz 的信号滤掉 ,使输出的信号仅是经过调制器调制的 1 Hz 红外辐射信号。 通过第二章的原理可知由信号转换为电压再转化成温度才显示出来的 ,那么这个过程将在第三个放大器中完成。 通过放大滤波的信号就输入到模数转换器的 Vin(+)端 ,模数转换器会把收到的信号进行模数转换。 调试 :在实验中通过调节放大器 1输出端的 10KΩ变阻器 ,使第三个放大器的输出信号大小发生改 变 ,当最后一个也就是第三个信号放大器的输出小于5V 时 ,可以适应下面系列的处理 ,因此第三个放大器的两个电位器用来调节最后信号输出的大小 ,确保在高温时不超过 5V。 模数转换部分电路 由于传感器探测到红外线后被放大的是模拟信号 ,然而需要在 LCD 液显上显示出来 ,所以本设计利用模数转换器来实现这个功能。 因为只用到了一个输入信号 ,所以为了节省不必要的累赘 ,采用 ADC0804 把有用的模拟信号转换成数字信号 ,最后显示出来。 ADC0804 是用 CMOS 集成工艺制成的逐次比较型模数转换芯片。 分辨率 8位 ,输入电压范围是 0~5V, 增加一些外部电路后 ,输入模拟电压为177。 5V。 此芯片内有输出锁存器 ,当与计算机连接时 ,转换电路的输出可以直接连接在 CPU 数据总线上 ,不用再加接口电路。 ADC0804 芯片的外引脚图如 所示 ,引脚名称及意义如下 : 图 ADC0804 引脚图 Vin(+)、 Vin():芯片的两个模拟信号输出端 ,用来接收单极性、双极性和差模输入信号。 D0~D7:AD 转换器的数据输出端。 AGND:接模拟信号地。 DGND:接数字信号地端。 CLK IN:外电路提供时钟脉冲输入端。 CLK R:内部时钟发生器外接电阻端 ,与 CLK IN 端配合可由芯片自身产生时钟脉冲 ,频率为 1/。 CS:片选信号输入端 ,低电平有效 ,一旦使用低电平 ,表示转换器被选中 ,则开始工作。 WR:写信号输入 ,低电平有效。 当 CS、 WR 同时为低电平时 ,启动转换。 RD:读信号输入 ,低电平有效 ,当 CS、 RD 同时为低电平时 ,可以读取转换输出的数据。 INTR:转换结束输出信号 ,低电平有效。 如果输出低电平表示此次转换已经完成。 本设计采用了 CLK R 端口和 CLK IN 端口配合 ,芯片本身产生时钟脉冲的方法 ,A/D 转换器 Vin(+)端口接收到经处理过的模拟信号在内部进行模数转换 ,片选端口 CS和 WR写信号输入端口同为低电平时启动转换 ,因为 0804内部有输出锁存器 ,转换后的数字信号存在锁存器里 ,当 CS、 RD 同为低电平时 ,可以读取转换输出的数字信号 ,由 A/D 模数转换器的 D0~D7 端输出 ,接入 AT89C51 单片机的 P1口的 ~,经过程序烧制显示到液晶显示屏上。 A/D 模数转换电路连接图如下图 : 图 ADC0804 模 数转换电路 LCD1602 显示电路 液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点 ,在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。 在本设计采用的字符型液晶模块是一种用 5x7 点阵图形来显示字符的液晶显示器 ,根据显示的容量可以分为 1 行 16 个字、 2 行 16 个字、 2 行 20 个字等等 ,这里以常用的 2 行 16 个字的 1602 液晶模块来介绍它的编程方法。 1602 采用标准的 16 脚接口 ,其中 : 第 3 脚 :VEE 为液晶显示器对比度调整端。 第 4 脚 :RS 为寄存器选择 ,高电平时选择数据 寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5 脚 :RW 为读写信号线 ,高电平时进行读操作 ,低电平时进行写操作。 当 RS 和 RW 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址 ,当 RS 为低电平 RW 为高电平时可以读忙信号 ,当 RS 为高电平 RW 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚 :E 端为使能端 ,当 E 端由高电平跳变成低电平时 ,液晶模块执行命令。 第 7~14 脚 :D0~D7 为 8 位双向数据线。 第 15~16 脚 :空脚。 液晶显示模块是一个慢显示器件 ,所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平 ,表示不忙 ,否则此指令失效。 要显示字符时要先输入显示字符地址 ,也就是告诉模块在哪里显示字符 ,表 2 是 DM162 的内部显示地址。 表 2 1602 的内部显示地址 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 序号 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 第一行 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F 第二行 1602 液晶模块内部的字符发生存储器 (CGROM 已经存储了 160 个不同的点阵字符图形 ,这些字符有 :阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等 ,每一个字符。