基于单片机实现红外测温仪设计
摘要
温度的测量应用十分广泛。测温方式一般可分为接触式和非接触式。接触式测温优点是简单、可靠、测量精度高，但它必须让它的测温传感器和被测物体接触测量它们之间达到热平衡之后的温度，所以缺点是响应时间长。而且在很多应用领域中要求测量温度的传感器不能与被测物体接触，这就需要一种非接触式的测温方式来满足要求。红外测温是根据被测物体的红外辐射能量来确定物体温度的，不需和被测物体接触且具有不影响被测物体温度场、温度分辨率高、响应速度快、测温范围广、稳定性好等特点。本论文正是应上述实际需求而设计的红外测温仪。
本文介绍了红外测温仪测温的基本原理和实现方法，提出了以STC89C51单片机为其核心控制部件的红外测温系统。详细介绍了该系统的实现方式和构成，给出了软件的设计流程图和硬件原理图。该系统主要红外测温传感器、时钟芯片、单片机、液晶显示、电源管理等部分组成。红外测温传感器汇集其视场内目标的红外辐射能量并把红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。STC89C51单片机负责控制启动接受时钟电路的时钟信号、温度测量、接收测量数据、并按照单片机中的温度值计算算法计算出目标的温度值和日期时间再通过LCD把结果显示出来。
关键词：单片机，红外测温，设计
ABSTRACT
Temperature measurement is widely used. Temperature measurement methods can be divided into contact and non -contact . Contact temperature advantage is simple, reliable, high accuracy, but the temperature sensor and the object it must be allowed to reach a temperature of -contact measurement after thermal equilibrium between them, so the disadvantage is that the response time is long . And in many fields of application is not required to measure a temperature sensor in contact with the measured object , which requires a non-contact temperature measuring method to meet the requirements. Infrared temperature measurement is to determine the temperature of the object based on the object 's infrared radiation energy , and the object without touching the object and has no impact on the temperature field, temperature , high resolution, fast response, wide temperature range, stable good characteristics . This paper is designed to be above the actual needs of the infrared thermometer .
This paper introduces the basic principle and method of infrared thermometer temperature measurement is proposed to STC89C51 microcontroller core control components for infrared temperature measurement system . Details of the implementation and composition of the system , given the software and hardware design flow diagram . The system is mainly infrared temperature sensor , clock chip, microcontroller, LCD , composed power management section. Infrared temperature sensor brings together its field of infrared radiation energy targets and the infrared energy is focused on the photoelectric detector and converted into a corresponding electrical signal . STC89C51 SCM is responsible for controlling start accepting clock circuit clock signal , temperature measurement, receive measurement data and calculation algorithm to calculate the target temperature and the date and time according to the microcontroller temperature value then the results are displayed via LCD .
Keywords: microcontroller, infrared temperature measurement, design
目录
摘要 ........................................................................................................................ I ABSTRACT.............................................................................................................. II 目录 ............................................................................................................................... II 1绪论 .. (1)
1.1本课题的研究背景和意义 (1)
1.2本课题的研究现状与发展趋势 (1)
1.3设计的目的和意义 (3)
1.4本课题研究的内容 (3)
1.5 本课题设计的任务 (4)
2方案分析与选择 (5)
2.1设计方案 (5)
2.2方案论证 (6)
3系统的硬件设计 (7)
3.1单片机模块 (7)
3.2红外测温模块 (10)
3.2.1红外测温仪的原理和性能分析 (10)
3.2.2MLX90614的特性 (15)
3. 2 .3MLX90614引脚及其功能 (15)
3.2.4 MLX90614 原理图 (16)
3.3 DS1302时钟模块 (16)
3.4电源模块 (18)
3.5 LCD显示模块 (18)
4 系统的软件设计 (22)
4.1 软件的设计架构 (22)
4.2 主控程序 (22)
4.3应用模块 (23)
4.3.1 MLX90614部分软件设计 (23)
4.3 .2DS1302部分软件设计 (25)
5系统仿真 (26)
5.1软件介绍 (26)
5.1.1 keil介绍 (26)
5.1.2protues介绍 (31)
5.1.3 DXP介绍 (32)
5.2仿真图 (34)
6、PCB板 (35)
7系统调试 (36)
7.1电路的组装 (36)
7.1硬件调试、 (36)
7.2软件调试 (37)
7.3软硬件联合调试 (37)
结论 ..................................................................................... 错误！未定义书签。
参考文献 (39)
附录 (40)
附录一系统程序 (40)
致谢 (54)
1绪论
1.1本课题的研究背景和意义
温度值是工业生产中一个重要的工艺参数，系统的运作过程都或多或少的受到温度的影响。因此，如何实现温度的测量和可靠控制，将关系到系统的运行状况，对工业生产有着十分重要的意义。温度是表征物体冷热程度的物理量，温度信号也也是工业现场常见的物理参数。由于温度是一个非电量的物理信号，因此需要先将温度信号通过传感器转换为电信号才能进行下一步处理。常见的温度传感器根据使用方法的不同，可分为接触式和非接触式两大类。接触式的测温优点是简单、可靠、测量精度高，但是它响应时间长且容易受到环境的影响。有些场合需要非接触式的测温，于是红外测温应运而生。红外测温是根据被测物体的红外辐射的能量来确定物体的温度，不需要与被测物体接触，具有不影响被测物体温度场，温度分辨率高、响应速度快、稳定性好等特点。因此研究红外测温不论是对工业生产，生化医疗和国防科技都有着重大的意义。
1.2本课题的研究现状与发展趋势
1.2.1国内、外研究现状
红外测温仪在工业上有着广泛的应用，但是医用红外测温仪要求有点特殊，20世纪80年代才取得技术上的突破，能精确的测量体温。90年代该技术得到发展和完善在美欧占领了巨大的市场。我国在这方面的起步较晚。 2003 年我国爆发了非典，非典传播性极强，危害性极大，而非典最初的表现形势是低烧。为了控制疫情我们急需能不接触人体、快速、精确的测温技术。我国加大了对红外测温的研究终于取得了巨大的成就，医用红外测温仪在我国正式研究出来，在此之前完全不予人体接触、满足医用精度的体温计还没有问世。随着医疗技术的快速发展 人们对非接触、快速有效测温技术的需求越来越大 传统的接触式人体测温仪已经不能满足现代医用领域的测温需求。红外测温仪具有安全、可靠、非接触、快速、准确、方便、寿命长等方面不可替代的优势 已被越来越多的医疗行
业认识和接受。
红外测温技术在过去很长一段时间都是前沿科学，最近及时年才取得巨大的发展，目前已发展到可以扫描物体的热辐射分布，绘制出其温度分布图像，迅速检测物体与物体之间以及物体本身的隐藏温差，这就是红外热成像技术。该项技术最初应用在军事上，作为热描系统提高搜索和打击命中目标的能力。后渐渐地流入民用领域，用于灾难中的搜救和出入进口搜索违禁品。瑞典在民用红外热成像领域发展的最快最为完善。红外热成像系统分为非冷型红外热成像系统和制冷型红外热成像系统,制冷型红外热成像系统又有一代、二代、三代之分。第一代红外热成像系统由光学扫描器机，红外传感器，显示部分和视频信号处理部分组成。第二代红外热成像系统采用更先进的位于光学系统焦平面技术。第二代热成像系统与第一代通用组件相比它的响应速度更快、尺寸更小、质量更轻、可靠性更好、能耗更低、自动化程度更高，视场更大、分辨率更高。第三代红外热成像技术也已日趋成熟红外焦平面凝视式阵列也已日趋成熟，除了32*32和64*64元，凝视式中波和红外阵列以外，512*51元高密度的CMT阵列也已问世。1995年，中国科学院吉林长春光学精密机械研究所，所采用的微机械加工的技术，已研制成低成本线列32元，128元硅微测热辐射计阵列的NEm 为 300mk 存储时间为1ms。2000年12月，中科院上海技术物理研究所最新引进的新工艺制成的钛酸锶钡铁的电薄膜材料性能通过了国家鉴定达到了国际先进水平，与美国的TI公司所研制的非制冷探测器采用相同的材料。我们国家在非制冷红外热成像系统上面的研究工作主要集中在研究所、公司和个别高等院校，他们主要从事整机系统方面的开发应用工作，而红外热成像的核心技术部分即红外焦平面阵列基本上需要进口。
1.2.2本课题的发展趋势
温度是最基本的自然属性，无论是生命体征，化学反应、物理变化、甚至宇宙的形成和发展都于温度有关。19世纪初英国物理学家F. W. 赫胥尔发现了红外线，从此开辟了人类应用红外技术的广阔道路。目前红外测温技术已日趋成熟，红外热成像技术也得到了应用和推广用于军事，搜救等很多领域。对温度的研究是21世界最热门的科学研究方向之一，19世纪诞生了宇宙大爆炸学说其中最核心的问题就是对温度的研究，宇宙大爆炸就是更具光谱的红移，推算出宇宙的膨胀进而推出宇宙起源于大爆炸。科学探索永无止境，温度与能量、物质、速度、时间之间的关系都有待于未来去发现去研究。因此对温度的研究，对红外测温的研究还有很长的路要走。
1.3设计的目的和意义
自2003年非典以来各种流行性传播性强的危险性高的疾病（如禽流感，甲流）肆意侵蚀着人们的身体。而这些类型的疾病基本上都伴有发烧等症状。传统测温需要与被测物体接触且测温速度慢，不适合在人流量多的地方测温，因此设计出非接触式的、响应速度快、测量精度高的红外测温仪对预防流行性疾病的传播有着极其重要的意义。
温度是人体生理机能的外在反应是人们健康状况的晴雨表，对于日常护理和病情检测都是非常重要的。有许多疾病都能通过体温的变化来预测，所以体温计在医疗领域中占有十分重要的地位。红外测温仪能为我们提供温度监控防患于未然，人体体温测试仪应用范围不仅仅局限于医学，在军事上用于部队训练，必须实施随时监测，体温使训练能够在良好的体征下进行，提高效果；在消防上消防员在扑火的同时也要对自己的体温做到了解，如果体温过高或者心率过快就要及时撤离，以免发生危险。因此，在许多领域都需要这种测试仪对人体体温进行精确测试。
此次设计是根据所学的理论知识设计的基于单片机的红外测温仪设计，它主要由红外传感部分，时钟日期部分，信号处理部分，显示部分，电源模块等部分组成。它不仅能测温还能显示日期，时间为我们的日常生活保驾护航。
1.4本课题研究的内容
随着社会的发展人们的生活节奏越来越快，由此而滋生的健康问题也越来越突出，本课题就是基于这一形势而设计出的多功能红外测温仪。他出了是精准的测量温度外，还能显示日期、时间、星期。
整个设计大体上能分为4个模块，即时钟模块、红外传感模块、信号处理模块、显示模块。
多功能红外测温仪设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。根据响应的要求进行硬件设计。红外传感器把温度信息转化为电信号送至单片机处理，同时时钟信号也送至单片机处理，然后单片机把处理的信息送至LCD显示。然后根据相应的硬件设计进行软件设计和编程。
1.5 本课题设计的任务
能实时测温并显示，同时能显示日期、时间、星期。
1.5.1 本设计实现的技术指标
③距离系数：300:5
④重复精度：±4%
⑤工作波长：8μm-14μm
⑥响应时间：200ms
⑦显示日期、时间、星期
⑧温度超过限定蜂鸣报警
1.5.2 本设计的创新点
能实现非接触式的测温并实时显示，同时还能显示日期、时间、星期
2方案分析与选择
方案二：
2.2方案论证
方案一选用普通红外探测温传感器与运放和A/D转换分开的模式，普通红外传感器输出的电压信号很微弱需要经过禁魔的较大倍数的放大，转为0～5V的电压信号，然后经过A/D转换为数字量送至单片机。并且为了去除干扰，需要加滤波器，电路较复杂其操作困难且误差大。方案二选用集成放大、滤波、A/D转换为一体的红外测温传感器。其操作简单且精度高。故选用方案二
整个设计由四部分组成及红外传感部分、时钟部分、信号处理部分、显示部分，其元件非别选取为MLX90614、DS1302、AT89C51、LCD1602。
3系统的硬件设计
整个设计由四部分组成及红外传感部分、时钟部分、信号处理部分、显示部分，其元件非别选取为MLX90614、DS1302、AT89C51、LCD1602。
3.1单片机模块
本设计的核心部分就是单片机部分（选取AT89C51），它通过加载相应的程序处理MLX90614和DS1302送来的信号然后送至LCD1602显示。
3.1.1 AT89C51的特点
AT89C51是目前最常用的几种单片机之一，是MSC-51系列单片机的一种。它是一种带有4K字节的FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的电压高、性能低的
CMOS 8位的微机处理器，简称单片机。
3.1.2 AT89C51的引脚图以及对应
的功能
—VCC：(第40引脚)：接+5V电源。
—VSS（第20引脚）：接地。
输入输出（I/O）引脚
P0~P3是4个特殊功能寄存器，用于保存
P0~P3四个I/O口和外部设备交换信息。由
于数据在传输的过程中，CPU需要对接口电
路中用于保存输入输出数据的寄存器中的
内容进行读写操作，所以在单片机中对这些寄存器像对存储单元一样进行编址。通常情况下把接口电路中这些已经编址并能进行读写操作的寄存器称为端口简称口。
P0（第39~32引脚）
P0口是8为双向三态I/O口。其第一功能是作为一般的I/O口用，第二功能是在CPU 访问外部存储器时，分为提供低8位地址和8为双向数据，因此P0口也经常携程
AD0~AD7。如果单片机有扩展的外部数据存储器或程序存储区，则P0口只能用作第二功能。在对EEPROM编程是，从P0koi输入指令字节：在验证程序是，则输出指令字节（验证时要外接上拉电阻）。
P1口（第1~第8引脚）
P1口是8位准双向I/O口。对于51子系列，P1口只能用作一般的I/O口使用。
P2口（第21~第28引脚）
P2口是8位准双向I/O口具有内部上拉电阻，其一般功能是作为一般的I/O口用，其第二功能实在CPU访问外部存储器时，作为高8位地址总线，输出高8位地址与P0口一起组成16为的地址，因此P2口又写成A8~A15。和P0口一样，如果单片机有扩展的外部数据存储器或者程序存储区，P2只能用作第二功能。在对EPROM编程和程序验证期间，它接收高8位地址
—P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，其第一功能是作为一般的I/O口用。第二功能是作为中断信号和外部数据存储器的读写控制信号，实际中，P3口的第二功能非常重要，因此自由存在第二功能不用是在用作I/O口。
EA/：当EA持续保持低电平时，访问外部ROM；一定要主要加密方式当—VPP
注意加密方式1时，EA将内部锁定为为RESET时；与此同时当EA端保持高电平时，访问内部ROM。在FLASH操作和编程期间，此引脚也可以外接12V电源用于编程(VPP)。
—RST：为复位输入引脚。当振荡器要复位器件时，一定要注意至少要保持RST 脚两高电平两个机器周期时间以上。
—PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取址期间，每个机器周期PSEN两次有效。但是在外部程序主动访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。
ALE/：一定要注意当程序访问外部存储器时，地址锁存器将允许—PROG
用于输出电平拿来锁存地址的地位权限和高低电平字节。在FLASH编程操作期间，此引脚用的功能是输入编程脉冲用于编程。
—XTAL1：外接时钟引脚，片内振荡电路的输入端。
—XTAL2：外接时钟引脚，片内振荡电路的输出端。
③内部结构框图如图10所示。
图10 AT89C51的内部结构框图
(3)AT89C51的基本操作
如图11所示，在X1和X2之间接一只石英振荡晶体构成了单片机的时钟电路，它还有另一种接法，是把外部振荡器的信号直接连接到XTAL1端，XTAL2端
悬空不用。
AT89C51复位引脚RST/VP通过片内一个施密特触发器(抑制噪声作用)与片内复位电路相连，施密特触发器的输出在每一个机器周期由复位电路采样一次。当振荡电路工作，并且在RST引脚上加一个至少保持2个机器周期的高电平时，就能使AT89C51完成一次复位。
复位不影响RAM的内容。复位后，PC指向0000H单元，使单片机从起始地址0000H单元开始重新执行程序。所以，当单片机运行出错或进入死循环时，可按复位键重新启动。
3.1.3 最小系统原理图
3.2红外测温模块
3.2.1红外测温仪的原理和性能分析
本章节首先介绍红外测温的基础理论，然后针对其理论依据进行原理剖析，还简单介绍了红外测温仪的性能指标及影响测温的主要因素，最后给出了误差的具体
修正方法。
一红外基础理论
在17世纪70年代，人们发现太阳光是由多种颜色的单色光复合而成，同时，伟大的物理学家牛顿使用分光棱镜就把普通的太阳光（白光）分解为了黄、橙、红、绿、蓝青、紫等各色单色光。19世纪初，英国著名物理学家F.W.赫胥尔，他在研究各种单色光热能的时候意外的发现了红外线。他发现红色光带的旁边有一块高温区域：经过多次的测量放在红色光带外的一支温度计所测得的环境温度比室内其他温度的批示数值高。经过了反复的试验，他发现这个热量聚集最多的高温区，
总是处在光带最边缘处红色光带的外面。于是他便宣布了，太阳发出的所有辐射
中除了可见光线外，另外还有一种肉眼所看不见的“热线”，它位于红色光外侧，
把它叫做红外线。红外线也是一种电磁波，具有和无线电波及可见光相同的本质，
红外线的发现是人类，对自然认识的又一次飞跃，为研究，利用和发展红外技术
开辟出了一条全新的广阔道路。
红外线它的波长比可见光的波长要长，在0.76～100μm 之间，按照红外线波
长的长度可以把红外线分为近，中，远和超远红外线，它的波长比可见光要长比
无线点播要短在电磁波的连续频谱中，他的位置处在无线电波和可见光之间的区
域。红外线辐射他是自然界存在的最为广泛的电磁波辐射，它是基于，任何物体
只要它的温度在绝对零度以上，都会因为自身的原子和分子无规则运动，不停向
外部空间辐射红外能量，同一物体它的温度越高分子热运动就越剧烈红外辐射的
能量就越大，反之温度越低分子的活跃程度越低红外辐射的能量也就越小。 通
过红外探头捕获物体发射的红外辐射，然后把就收到的信号转换为电信号在经过
处理并显示就能测量物体的温度
二 红外线测温仪的理论依据
一切温度高于绝对零度(-273.15℃)的物体，由于分子的热运动，都在不停地
向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波。物体的红外辐射能量的大小及其按
波长的分布与它的表面温度有这十分密切的关系，其辐射能量密度与物体本身的
温度关系符合辐射定律。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准
确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。红外辐射原理
—辐射定律：
440()E T T σε=- （3-1）
式中：E 为辐射出射度数，3W/m ；σ为斯蒂芬―波尔兹曼常数，
8245.67*10W/(m )K -?；ε为物体的辐射率；T 为物体的温度，单位K ；0T 为物体
周围的环境温度，单位K 。测量出所发射的E ，就可得出温度。
发射率只与被测物体本身有关及材料种类，表面粗糙程度，理化结构，
材料厚度等因素有关。所有真实的物体，包括人体各部位的表面，其ε值都是某
个低于1.0的数值。 人体的温度决定了人体辐射的红外线波长在9~10m μ之间，通过红外测温仪的探
头测量汇聚其视场内的人体自身红外辐射能量，再通过信号处理和显示便能精确
的测量体温。由于这个波段的红外线不容易被空气吸收，因此测温受到环境的干
扰比较少测量人体体温的误差就比较小。响应时间短，速度快是红外测温最主要
的特点
三 红外线测温仪的性能指标
总的来说，测温范围、显示分辨率、精度、工作环境温度范围、重复性、相
对湿度、响应时间、电源、响应光谱、尺寸、最大值显示、重量、发射率等都是红外线测温仪的性能指标。
1）测温范围：测温范围是测温仪最重要的一个性能指标。每种型号的测温
仪都有自己特定的测温范围。
2）目标尺寸：红外探头的视角有限，如果被测目标太大它只能测得物体的局部温度，目标物体太小则易受环境辐射的影响。
3）距离系数（光学分辨率）：距离系数由D：S之比确定，
4）波长范围：及确定红外测温的测温范围，波长又目标物体本身的材质以及温度有关。
5）响应时间：即从开始测量到显示温度之间的时间差。
6）信号处理功能：鉴于离散过程（如零件生产）和连续过程不同，所以要求红外测温仪具有多信号处理功能（如峰值保持、谷值保持、平均值）。
7）环境条件考虑：测温仪所处的环境条件对测量结果有很大影响，应予考虑并适当解决，否则会影响测温精度甚至引起损坏。
8）红外辐射测温仪的标定：红外测温仪必须经过标定才能使它正确地显示
出被测目标的温度。
四影响温度测量的主要因素及修正方法
影响红外人体测温仪的因素有：
1）测温目标大小与测温距离的关系：在不同距离处，可测的目标的有效直径D是不同的，因而在测量小目标时要注意目标距离。人体红外测温仪距离系数K的定义为：被测目标的距离L与被测目标的直径D之比，即K=L/D。
2）选择被测物质发射率：发射率由物体本身的材质，结构有关。不同物体的发射率不同，因此测温是需要加上物体发射率对温度进行修正。
3）测量温度时的环境因素：测温仪所处的环境条件对测量结果有很大的影响，应予考虑并适当解决，否则会影响测温精度。本设计中正是利用了PM611热释电红外线传感器可以补偿温度起伏的作用，实现准确测温。
4）强光背景里目标的测量：若被测目标有较亮背景光（特别是受太阳光或强灯直射），则测量的准确性将受到影响，因此可用物体遮挡直射目标的强光以消除背景光干扰。
5）温度输出功能：首先模拟信号输出——0～5V，1～5V，0～10V，0/4～20毫安，可以加入闭环控制中。其次高报警、低报警─生产过程中要求控制温度在
某个范围里，可设置高，低报警值。高报警：在高报警设置打开的情况下，当温度高于高报警值，相应的LED 灯闪烁，蜂鸣器响，并有相应继电器接通或断开。
由于在温度测量时是在不确定的环境中进行的，所以外界环境会对测温造成一定的影响，对测量结果产生误差，所以要对环境温度有一个修正。
由2.1节辐射公式可得出热释电传感器的响应公式为：
440()a V S T T =- （3-3）
式中：S 为与热释电响应特性及物体表面发射率有关的常数，0T 为物体表面温度，
a T 为环境温度。根据表达式（2.3）可以得到不同的标定公式：
（1）简单关系式，即
1/440a a a V T T T K V S
=+≈+ （3-4） 式中：314a a
K ST =，应用此公式所作的标定实验结果见表1，表中数据表明，a K 不仅与a T 有关，还与0T 有关。
（2）多项式，即
1/440a V T T S
=+ （3-5）
令 220123a a a S a a T a T a T =++++ （3-6）
在参考文献[7]中，S 取三项，其实验结果表明，要使测温仪满足一定的精度，测温时的环境温度和物体表面温度要在一定的范围内，如环境温度a T =30℃，物体
表面温度在180℃以上时，读数误差较大。
由表2-1可知：首先应该对物体表面温度分段定标，因为测量范围较大，所以不同段的标定系数相差很大。实际应用中每隔5~10℃就必须标定一个系数，当采样电压峰值落在此区间时就选择该系数。然后再根据环境温度的不同对已选出的标定系数进行修正，达到在不同环境温度下仍然能够准确测温的目的。
分析表1可知，当物体表面温度较低时（78℃以下），环境温度对修正系数的影响较大。所以对此温度范围的物体必须进行环境温度对标定系数的修正。而当物体表面温度较高时，则修正系数基本由物体表面温度决定，这样系数就不必再依环境温度进行校正，这就减少了标定系数的复杂性。
下图为表1：
表2-1 不同环境温度下的标定系数
五 红外线测温仪的特点 人体红外测温仪是通过接收人体发射的红外线的能量的大小来测量其体温的仪器。测温仪内部的灵敏探测元件将采集的能量信息输送到微处理器中进行处理，然后转换成温度读数显示。所以人体红外测温仪具有以下优点：
1）非接触测量：它不需要接触到人体，只需在额头前方5厘米左右测温即可，而且红外探测器只需感应人体辐射的红外线。因此，不会干扰人体，也不会为人体带来损伤。
2）测量范围广：因为人体红外测温仪是非接触式测温，所以测温仪并不处在较高或较低的温度场中，而是工作在正常的温度或测温仪允许的条件下进行测量的，所以测量范围比较广。
3）测温速度快：不需要和被测物体接触，不需要测温仪和被测物体达到热平衡
4）准确度高：受环境以及测温仪本身的影响小。
5）灵敏度高：能分辨出细小的温度差别
6）体积小，方便携带。
7）受外界环境温度干扰较小：由于本设计中所使用的红外探测器是带补偿电路的，所以它可以补偿外界环境温度的高低起伏。
标准温度 （℃） 环境温度
（℃）
测量值 （V ） 系 数 Ka （V/℃） 34.00 26.0
2.613
3.061 26.5
2.605 2.879 27.0
2.588 2.704 78.00
26.0
2.960 17.57 26.5
2.948 17.47 27.0
2.925 17.44
120.00 26.0 3.392 27.71 26.5
3.388 27.59 27.0 3.384 27.48
3.2.2MLX90614的特性
MLX90614集放大、滤波。A/D转换为一体，可以测量-70℃一+380℃，对于测量体温完全可以满足要求。MLX90614系列测温芯片是Melexis公司生产的一种是用方便的高精度红外测温芯片，它具有数字PWM和SMBus协议两种输出方式。
热量由芯片热电偶测得。MLX90614在器信号调节芯片中采用了先进的低噪声放大器，一个17位的模数转换器和数字信号处理单元，放大微小的热电偶电压并将其数字化，通过使用芯片EEPROM存储器中的储存的生产厂设定校准参数，并计算物体的温度。
数字输出温度是完全线性化并对环境温度进行补偿的。使得它能保持0.01℃温度精确度，在0一50℃的物体温度范围内，标准的MLX90614具有±0.5℃的高绝对精度；在该范围内以外，精确度为±1℃。调试后可以达到±0.2℃。
MLX90614允许-40一+125℃的超大工作温度范围，以及-70一+380℃的扩展物体温度范围。以上两个温度的上下限制为其工作的极限范围，如果需要较小的测量温度范围，可以通过SMBus总线修改EEPROM里面相应测温上下限控制来改变这个范围，从而提高精度。
3. 2 .3MLX90614引脚及其功能
3.2.4 MLX90614 原理图
3.3 DS1302时钟模块
3.3.1 DS1302的主要特性
时钟芯片有很多，各有各的特点，本文选用DS1302时钟芯片。下面着重介
有关红外线测温仪毕业设计的文献综述
文献综述 目前，众所周知的测量温度的工具有电子体温计，传统的水银温度计。随着社会节奏的加快，父母如果要帮助孩子测体温是非常不方便的一件事情。而且对于小孩是好动的，帮他们测量温度一定是非常麻烦的事情。对于帮助老人测量温度，由于老人不方便，使用传统温度计是非常不方便的，而且老人视力不好，不容易看清楚体温计上面的温度刻度。在人流量大，人群密集的地方，如果使用体温计去检查具有某种特征的疾病，是及其不方便的，并且效率是非常低的。在针对因体温升高为特征的传染疾病时，因为必须接触身体才能精确地检查出温度来，所以大规模的接触，是非常不卫生，非常不安全的。红外测温仪[1]却可以在人流量大，人群密集的地方，并且可以快速的，准确的测量人群的体温，迅速的判断其是否有某种疾病的特征。可以进行广泛的体温筛选。 红外测温仪具有很多传统温度计不能相提并论的地方，由于许多的传染病发生的时候，常常都是会引起人体体温的升高。所以，快速准确的排除出发热的病者，对于发现和控制传染源，防止病情扩散，防止引起人传人的现象是有非常重大的意义的。红外测温仪因为其特有的快速准确的测量病人的温度，为广大医护人员检测病情提供了非常大的帮助，可以非常有效的预防和控制因体温升高为特征的传染疾病的传播。 红外检测是一种在线监测(不停电)式高科技检测技术，它综合了光电成像技术、计算机技术、图像处理技术。其原理是通过接收物体发出的红外线，然后将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度分布情况具有准确、实时、快速等优点。自然界的任何物体因为其内部的分子不停的无规则的运动都会向外辐射红外能量，从而在物体表面形成一定的温度场俗称“热像”[2]。红外诊断技术正是通过吸收这种红外辐射能量测出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热情况。目前应用红外诊技术的测试设备比较多如红外测温仪、红外热电视、红外热像仪等等。像红外热电视、红外热像仪等设备利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可见光图像使测试效果直观灵敏度高能检测出设备细微的热状态变化准确反映设备内部、外部的发热情况可靠性高对发现设备隐患非常有效。 红外诊断技术[3]对电气设备的早期故障缺陷及绝缘性能做出可靠的预测使
测温仪原理
红外测温原理简介 红外测温仪分类 红外测温仪通过物体发出的红外辐射能量大小来确定物体的温度。理论上讲，任何高于绝对零度的物体都能发出红外辐射能量。红外测温仪按测量波长的多少可分为单色测温仪、双色测温仪、多色测温仪。 单色红外测温仪原理 目前市场上的单色测温仪，多为窄波段测温仪。它的测温原理是通过物体某一狭窄波长范围内发生的辐射能量，来决定温度的大小。测温仪测量的是一个区域内的平均温度，测量值受发射率、镜头的污染以及背景辐射的影响。 物体发出辐射能量的大小与发射率有一定关系。发射率越大，物体发出的红外线能量越大。物体的发射率与物体表面的状态有一定关系，表面的粗糙度、亮暗程度、不同材质都会影响发射率。所以在使用单色测温仪时，常会有一张不同材质的发射率表。 （2）双色测温仪原理 不同大气窗口下，选用的探测器类型 窗口1 Si （硅） 窗口2 Ge （锗）InGaAs （铟镓砷） 窗口3 PbS(硫化铅) ExInGaAs （扩展型铟镓砷） 窗口4 PbSe(硒化铅) Thermopile （热电堆） 窗口5 Thermopile （热电堆） 窗口6 发射率变化、镜头的污染以及背景辐射的影响，与波长的选择有关系。选择特殊波长范围 的测温仪，能够使单色测温仪尽量克服传输介质的干扰。比如水蒸汽、各种气体等其它物质的影响。选择短波长测温，可以使红外测温仪受发射率的影响降到最低。长波长测温仪通常用来测量 低于200℃的目标或特殊介质的测量。
双色红外测温原理 比色测温仪又称双色测温仪。它是利用邻近通道两个波段红外辐射能量的比值来决定温度的大小。比值与温度的关系是线性的，这是由探测器的性能决定的。 双色测温仪能够消除水汽、灰尘、检测目标大小变化、部分被遮挡、发射率变化等的影响，双色测温仪测量绝大数灰体材料时不需要修正双色系数，双色测温仪测量一个区域内最高温度的平均值。 思捷光电的双色红外测温仪可以克服严重水汽、灰尘、检测目标大小变化、部分被遮挡、发射率变化等的影响，即使检测信号衰减95%，也不会对测温结果有任何影响。软、硬件设计适用于一百万倍信号动态范围的可靠检测，满足用户对仪器的精度和分辨率等要求。 双色测温仪与单色测温仪比较的优势 双色测温不会随物体表面的状态而变化（表面粗糙度不一样、或表面的化学状态不一样），不会影响测温的准确性，而单色测温仪就会有影响。
非接触式测温仪设计与制作
非接触式测温仪的设计与制作 田云，黑龙江农业经济职业学院 本文介绍一种采用凌阳公司生产的TN9红外测温传感器来实现红外测温，控制器采用大家熟悉的51单片机。所有物体都会发出红外线能量。物体越热，其分子就愈加活跃，它所发出的红外线能量也就越多。红外线温度仪包括有光学装置，可以收集来自物体的辐射红外线能量，并把该能量聚焦在探测器上。能量经探测器转化为电信号，并被放大、显示出来。红外测温打破了传统的接触式测温模式，它根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，具有不扰动被测物体温度分布场，温度分辨率高、响应速度快、测温范围广，稳定性好、可同时测量环境温度和目标温度的特点。近年来在汽车电子、航空和军事上得到越来越广泛的应用。 一、红外测温传感器TN9 红外测温传感器选用凌阳科技公司生产的TN9红外测温传感器，可测量目标温度和环境温度。它采用非接触测温手段，解决了传统测温中需要接触的问题，具有回应速度快、测量精度高、测量范围广以及可同时测量目标温度和环境温度的特点。红外测温模块根据大气状况最远测温距离约 30m，测量回应时间大约为 0.5s，而且，它具备 SPI接口，可以很方便地与单片机传输数据。外型如图1所示，它的基本特性如表1所示。 量程-33-220℃/-27-428℉ 工作温度-10-50℃/14-122℉ 精度±0.6℃ 反应时间1sec 重量8g 电压范围3V- 5V 图1 TN9红外测量传感器外型
1、红外测温传感器引脚 红外测温模块的引脚如图2所示。其中V为电源电压引脚VCC，VCC一般为 3V到 5V之间的电压；D为数据接收引脚，没有数据接收时D为高电平；C为 2KHz Clock输出引脚（这里需要注意，只有为TN9供上电源，C脚就有2KHz的方波信号输出）；G为接地引脚；A为测温启动信号引脚，低电平有效。 图2 TN9红外测温传感器引脚 2、红外测温模块的工作时序 TN9红外模块的工作SPI时序如图3所示。 从时序图可以看出： TN9红外传感器向单片机发送一帧数据共有5个BYTE组成，每个BYTE位的含义如下： Item ：如果为4CH代表此帧测量为目标温度，为66H代表此帧测量为环境温度。 MSB ：数据高八位 LSB ：数据低八位 SUM ：校验位 SUM=Item+MSB+LSB CR ：0DH为结束码 单片机在CLOCK的下降沿接收数据，一次温度测量需接收 5 个字节的数据，这五个字节中：Item为 0x4c表示测量目标温度，为 0x66 表示测量环境温度；MSB为接收温度的高八位数据；LSB为接收温度的低八位数据；Sum为验证码，接收正确时Sum=Item+MSB+LSB；CR 为结束标志，当CR为 0x0dH时表示完成一次温度数据接收。
红外测温仪设计方案
红外测温仪设计方案 红外测温仪已被证实是检测和诊断电子设备故障的工具。可节省大量开支，用红外测温仪，你可连续诊断电子连接问题和通过查找在DC电池上的输出滤波器连接处的热点，以检测不间断电源（UPS）的功能状态，你可检验电池组件和功率配电盘接线端子，开关齿轮或保险丝连接，防止能源消耗；由于松的连接器和组合会产生热，红外测温仪有助于识别回路中断器的绝缘故障。或监视电子压缩机；日常扫描变压器的热点可探测开裂的绕组和接线端子。 目录 1.红外测温仪的原理构造 2.红外测温仪的分类 3.红外测温仪的技术参数 1.红外测温仪的原理构造 红外测温仪是把从被测物接收的红外线，由透镜经过滤波器聚焦
在检波器上，检波器通过被测物辐射密度的积分，产生一个与温度成比例的电流或电压信号，在此后相连接的电器部件中，把此温度信号线性化，发射率区域的修正，及转换成一个标准的输出信号。原理上有便携式测温仪和固定式测温仪两种，因此，在选择合适的红外测温仪用于不同的测量点时，以下的特征将是主要的：1、瞄准器瞄准器有此作用，测温仪所指的测量块或测量点可以看见，大面积的被测物可以经常不要瞄准器。在小的被测物和较远的测量距离时，瞄准器以透光镜形式带有仪表板刻度或激光指向点是值得推荐的。2、透镜透镜确定测温仪的被测点，对大面积的物体来说，一般带有固定焦距的测温仪足够可以。但在测量距离远离聚焦点时，测量点边缘的图像将不清楚。为此，采用变焦镜更好，在所给予的变焦范围内，测温仪可调整测量距离，新的测温仪带有变焦的可替换镜头，近透镜和远透镜可不需校准复检进行更换。
2.红外测温仪的分类 红外线测温仪三大分类：（1）人用红外线测温仪：额温型红外线体温计（以下简称额温计）是一种利用红外接收原理测量人体的测温计。使用时，只须方便的将探测窗口对准额头位置，就能快速、准确的测得人体温度。（2）工业红外测温仪：工业红外测温仪测量物体的表面温度，其光传感器辐射、反射并传输能量，然后能量由探头进行收集、聚焦，再由其它的电路将信息转化为读书显示在机上，本机配备的激光灯更能对准被测物及提高测量精度。（3）畜牧业动物红外测温仪测温仪：兽用红外线非接触体温计根据普朗克原理，通过准确测定动物体表特定部位的体表温度，修正体表温度与实际温度的温差，便能准确显示出动物的个体体温。
基于单片机的红外温度计设计
x x x x x x x x x大学学位论文 基于单片机的红外温度计系统 姓名： 专业： 学院： 指导教师： 提交日期：2017年月日
摘要 随着社会的进步和发展，人们越来越重视身体健康，同时技术的进步，各种现代化电子设备在各个领域应用越来越广，电子计算机也越来越普及，在医疗领域，温度计应用非常广泛，但是传统的温度计读数不准，温度示数读取不方便，特别是一些老人，更是不能独自使用传统温度计，针对这种情况，本课题设计研究了一款基于单片机的红外温度计。该系统的主要功能是通过红外传感器非接触检测人体温度，根据软件中对报警温度的设置，检测的温度超过37度，蜂鸣器就会报警。系统的硬件组成部分主要包括单片机控制器，非接触式TN901红外测温传感器、lcd1602液晶显示、蜂鸣器电路等部分。软件部分是利用单片机C语言编程，C语言入门简单，编程效率较高，方便移植，复用性良好，系统软件编程均为函数化设计，方便了功能逻辑实现。当系统开始工作时，传感器采集的信号传送到单片机中，单片机经过处理后，将温度信息显示在液晶上。利用该系统能够方便的检测人体温度，具有方便快捷的优点，在电子设备迅速普及应用的今天，该系统具有广泛的实际应用价值，在后期逐渐完善功能后，通过进一步推广，能够带来可观的经济效益。 关键词：红外传感器，单片机，蜂鸣器电路，液晶显示 I
ABSTRACT With the social progress and development, people pay more and more attention to health at the same time, the progress of technology, modern electronic equipment used in various fields more and more widely, computer is more and more widely used in the medical field, the thermometer is widely used, but the traditional thermometer temperature allowed, shows the number of reads is not convenient, especially some the old man is not alone, the use of traditional thermometer, in view of this situation, the design of an infrared thermometer based on mcu. The main function of the system is to detect the human body temperature by non-contact infrared sensor, according to the setting of the alarm temperature in the software, the detection temperature of more than 37 degrees, the buzzer will alarm. The hardware of the system mainly includes MCU controller, non-contact TN901 infrared temperature sensor, LCD1602 LCD display, buzzer circuit and so on. Part of the software is the use of single-chip C language programming, C language entry is simple, high programming efficiency, easy to transplant, good reusability, system software programming are functional design, facilitate the realization of functional logic. When the system starts to work, the signal collected by the sensor is transmitted to the microcontroller, and the temperature information is displayed on the lcd. The system can detect the temperature of the human body has the advantages of convenient, fast and convenient, rapid popularization and application in electronic devices today, the system has a broad application value in the later gradually improve the function, through further promotion, can bring considerable economic benefits. Keywords: infrared sensor, MCU, buzzer circuit, liquid crystal display II
红外测温方法的工作原理及测温(自己总结的)
红外测温方法的工作原理及测温仪 (北京化工大学信息科学与技术学院) 摘要：本文从黑体辐射原理出发分析了红外测温的工作原理，从发射率、距离系数、环境等几个方面，探讨和分析了测温误差的原因，以及基于红外测温技术的测温仪的简单的概述,并对红外测温仪的分类、性能、选择及应用简要的说明。 关键词：黑体辐射、红外测温仪、温度测量 Infrared Thermometer and the working principle of Infrared Temperature measurement (College of Science and Technology， Beijing University of Chemical Technology) Abstract: In this paper, the theory of infra-red temperature measurement was analyzed according to the principle of blackbody radiation. We discussed the main factors for measurement accuracy, such as reflectance, distance coefficient and environment.Based on infrared temperature measurement technology, we make a simple overview of infrared thermometer, and a brief description of its classification, performance, selection and application. Key words: Blackbody radiation; infrared thermometer; temperature measurement 0引言 在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的,温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。目前，红外温度仪因具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。表1列出了常用的测温方法和特点，其中红外测温作为一种常用的测温技术显示出较明显的优势。 表1常用测温方法对比 测温方法温度传感器测温范围（°C）精度（%） 接触式热电偶-200～1800 0.2～1.0 热电阻-50～3000.1～0.5非接触式红外测温-50～33001其它示温材料-35～2000<1
红外测温仪技术方案设计
红外测温仪 技 术 案
北京市科海工业自动化仪器有限公司 2018年01月19日 一．概述 1、设备名称和型号： 1）设备名称：红外测温仪 2）设备型号：WFD-600-GZ 2、测温仪表简介： WFD-600-GZ系列红外测温仪是一种智能化、高精度、非接触式数字显示测温仪表，具有测温速度快、使用寿命长等优点。它利用被测物体的红外辐射能量精确测量物体的温度，测量距离与被测目标的大小成正比。仪表显示读数直观，可配置各种接口、性能稳定、操作简单，安装与调整便。 WFD-600-GZ型红外测温仪,是可根据用户需要定做不同温度段的测温仪，测温仪具有较高的灵敏度，测斑适中。同时根据现场需求，设备配有冷却装置，能够快捷、安全、稳定的测量被测物温度。 二．技术指标 1、供电电压：交流220V供电，50Hz，20W或24V/DC 2、测温围：900～2000℃ 3、输出信号：4-20mA和RS485标准信号 4、测量精度：±1％满量程 5、重复精度：±0.2％满量程 6、响应时间：＜1秒（根据现场条件可调整） 7、距离系数：L/D=100 8、显示式：4位LED发光数码管显示平均值、峰值、实时值（选其中一种） 9、温度分辨率：1℃
10、工作波长：0.7～1.1μm或1.1～1.7μm 11、辐射系数：0.1～1.0连续可调 12、气源压力：0.2～0.6MPa 13、气源流量：4～6m3/h 14、使用环境：见表一 15、重 三．技术特点 1、具有光学瞄准系统，采用固定焦距加分划板瞄准，可以便找到被测目标 确保测量位置准确。 2、红外测温仪探头自身耐环境温度达90℃，这就大大延长了使用寿命。 3、显示式具有实时值、平均值、峰值和自动环境温度补偿。 4、电路采用8位单片机作中央处理器并采用CMOS电路，使整机工作电流 小，工作稳定可靠。 5、输出接口：4-20mA(对应围可设定)连接到PLC或RS485信号连接大屏 幕显示器。 6、红外测温系统结构简单，由红外探头、信号处理器、信号电缆组成。 7、设计成分体结构，避开高温区，维修调试便。 8、测温探头带有气源冷却装置，减少物镜灰尘，保证测量精度。 9、红外测温探头工作在短波段，对窗口污染有较好的适应性，窗口透过率 降低36%，测温示值仅降低4%。
红外线测温仪器的种类和工作原理
1、红外测温仪器的种类 红外测温仪器主要有3种类型：红外热像仪、红外热电视、红外测温仪（点温仪）。60年代我国研制成功第一台红外测温仪，八十年代初期以后又陆续生产小目标、远距离、适合电业生产特点的测温仪器，如西光IRT－1200D型、HCW －Ⅲ型、HCW－Ⅴ型；YHCW－9400型；WHD4015型（双瞄准，目标D 40mm，可达15 m）、WFHX330型（光学瞄准，目标D 50 mm，可达30 m）。美国生产的PM－20、30、40、50、HAS－201测温仪；瑞典AGA公司TPT20、30、40、50等也有较广泛的应用。DL－500 E可以应用于110～500 kV变电设备上，图像清晰，温度准确。红外热像仪，主要有日本TVS－2000、TVS－100，美国PM－250，瑞典AGA－THV510、550、570。国产红外热像仪在昆明研制成功，实现了国产化。 2、红外测温仪工作原理 了解红外测温仪的工作原理、技术指标、环境工作条件及操作和维修等是用户正确地选择和使用红外测温仪的基础。光学系统汇集其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。除此之外，还应考虑目标和测温仪所在的环境条件，如温度、气氛、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。 一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。 黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。 物体发射率对辐射测温的影响：自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体。所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小于1的数值之间。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。 影响发射率的主要因纱在：材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。
非接触式红外测温仪设计
非接触式红外测温仪设计 摘要 温度测量技术应用十分广泛，而且在现代设备故障检测领域中也是一项非常重要的技术。但在某些应用领域中，要求测量温度用的传感器不能与被测物体相接触，这就需要一种非接触的测温方式来满足上述测温需求。本论文正是应上述实际需求而设计的红外测温仪。 红外测温仪是以黑体辐射定律作为理论基础，是光学理论和微电子学综合发展的产物。与传统的测温方式相比，具有响应时间短、非接触、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点。 本文介绍了红外测温仪测温的基本原理和实现方法，提出了以STC89C51单片机为其核心控制部件的红外测温系统。详细介绍了该系统的构成和实现方式，给出了硬件原理图和软件的设计流程图。该系统主要由光学系统、光电探测器、显示输出等部分组成。光学系统汇集其视场内目标的红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。STC89C51单片机负责控制启动温度测量、接收测量数据、并按照单片机中的温度值计算算法计算出目标的温度值再通过LED把结果显示出来。 关键词: STC89C51单片机，红外测温，LED显示
THE DESIGN OF NON－CONTECT INFRARED THERMOMETER ABSTRACT The technology of temperature measurement is used widespread, and it also important in the modern equipment failure examination field. But in some application domains, we needn’t the sensor contact with the measured object which used in temperature measurement, this needs a kind of non-contact temperature measurement to satisfies the demand and the design of this infrared thermometer is also based on the demand. Infrared thermomter, it uses the blackbody radiation laws as the theories foundation, it is the outcome that the optical theories and micro-electronics learn a comprehensive development. Compared to the way of traditional temperature measurement, it has a series of merits, such as short in response time, non-contact, noninterference to temperature field, long useful time and convenient operation, etc. The paper introduces the basic principle of infrared thermometer and the method of realization, puts forward infrared trermometer system with the STC89C51 MCU as the CPU. The paper introduces the composing and the method of that system in detail, and gives the hardware principle diagram and the design flow chart of the software. The system formed by the optical system, photoelectron detector,display and output partially. The optical system collects the infrared radiation energy of the object in its field of view, the infrared energy focusing on the instrument and transforms to the corresponding electrical signal. The STC89C51 MCU is used to start the temperature survey, data receive, count the value of the object temperature based on the arithmetic with in MCU and the result is displayed on LED.
浅谈红外测温仪的设计文献综述
单位代码01 学号090102128 分类号 密级 文献综述 浅谈红外测温仪的设计 院（系）名称信息工程学院 专业名称电子信息工程 学生姓名 指导教师 2013年 2 月28 日
浅谈红外测温仪的设计 摘要 09年大规模爆发甲型H1N1流感,它的前期症状是高烧38℃以上（少数长期病患者除外）,大部分人口集中地区均对进出人员进行测体温来排查感染者。传统的温度计面对突如其来的流感对于测温技术的快速准确等要求明显比较乏力。红外测温仪可为防止甲型H1N1流感的扩散和传播提供了快速、非接触测量手段,可广泛、有效地用于人群的体温排查，通过非接触红外测温仪就可以很快得到体温。红外测温打破了传统的接触式测温模式,它根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度,不与被测物体接触,具有不扰动被测物体温度分布场,温度分辨率高、响应速度快、测温范围广,稳定性好、可同时测量环境温度和目标温度的特点[1]。近年来在汽车电子、航空和军事上得到越来越广泛的应用。这里列举几种实现红外测温的方案并比较其优缺点。 关键词:51单片机、红外测温、非接触
1 红外测温系统 1.1 红外测温系统概述 一般来说，测温方式可分为接触式和非接触式，接触式测温只能测量被测物体与测温传感器达到热平衡后的温度，所以响应时间长，且极易受环境温度的影响；非接触红外测温仪采用红外技术可快速测得温度读数。只需瞄准、按动触发器，在显示屏上读出温度数据。红外测温仪重量轻、体积小、使用方便，并能可靠地测量热的，危险的或难以接触的物体，而不会污染或损坏被测物体。红外测温仪每秒可测若干个读数，而接触测温仪每秒测量就需要若干分钟的时间。 红外测温作为一门新技术和新方法，它的出现是红外技术的发展结果。红外技术是研究红外辐射的产生、传输、转换、探测并付诸应用的一门科学技术。近20年来，红外测温技术在产品质量控制和监测！设备在线故障诊断安全保护以及节约能源等方面发挥了或正在发挥着重要作用，逐渐被广泛应用于电力，食品加工。冶金、石化、医疗、科研等多种行业中[2]。 由于红外热像仪价格昂贵，这大大限制了它的推广应用，而点式红外测温仪价格相比较来说还是较低的，就测温精度来说，点式红外测温仪和红外热像仪相比精度相当，并且很多应用场合精度要求不是很高，可以采取一定措施弥补其缺点，而又不太大的增加其成本。 1.2红外测温原理 一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射特性：辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着密切的关系，因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，使能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。发射率是表征物体辐射红外线的能力，它是相同温度和波长下的实际物体与黑体的单色辐射出度之比，所以亦称比辐射率，它是表征物体辐射本领的重要热物性参数，发射率越大，物体表面的辐射率越强。大部分有机物或金属氧化物表面的发射率都在0.85-0.98之间，光洁的金属表面或抛光的物体发射率很低，所以，材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度都是影响发射率的主要因素[3]。
红外线测温仪的使用方法
引用红外线测温仪的使用方法 lao wu tong 的红外线测温仪的使用方法 红外线测温仪的理论原理和应用 摘要：测量温度的方法有很多种，温度计大致可以分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表两类。其中接触式的有我们熟悉的液体式温度计，热电偶式温度计和热电阻式温度计等等。 关键词：红外线测温辐射光纤 众所周知，温度是供热，供燃气，通风及空调系统中最重要的参数之一。尤其在热工测量过程中，温度的精准程度往往是决定实验成败的关键。因此，一个精确度高的测温仪器在工程中是必不可少的。因此本文就温度测量工具中的红外线测温仪的原理及应用进行一些 介绍。 一，红外测温的理论原理 在自然界中，当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在，就会不断的向四周辐射电磁波，其中就包含了波段位于 0.75μm~100μm的红外线。他最大的特点是在给定的温度和波长下，物体发射的辐射能有一个最大值，这种物质称为黑体，并设定他的反射系数为1，其他的物质反射系数小于1，称为灰体，由于黑体的光
谱辐射功率P(λＴ)与绝对温度T之间满足普朗克定。说明在绝对温 度T下，波长λ处单位面积上黑体的辐射功率为P(λＴ)。根据这个 关系可以得到图1的关系曲线，从图中可以看出： （1)随着温度的升高，物体的辐射能量越强。这是红外辐射理论的出发点，也是单波段红外测温仪的设计依据。 （2)随着温度升高，辐射峰值向短波方向移动（向左)，并且满足维恩位移定理，峰值处的波长与绝对温度T成反比，虚线为处峰值连线。这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波处，低温测温仪多工作在长波处。 （3)辐射能量随温度的变化率，短波处比长波处大，即短波处工作的测温仪相对信噪比高（灵敏度高），抗干扰性强，测温仪应尽量选择工作在峰值波长处，特别是低温小目标的情况下，这一点显得尤为重要。 二，红外线测温仪的原理 红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。被测物体和反馈源的辐射线经调制器调制后输入到红外检测器。两信号的差值经反放大器放大并控制反馈源的温度，使反馈源的光谱辐射亮度和物体的光谱辐射亮度一样。显示器指出被测物体的亮度温度 三，红外线测温仪的性能指标及作用
红外测温系统电路设计
红外测温仪系统 1. 引言 温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。因此，实现对温度的实时测定就显的十分重要。然而，传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。但是，在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm 的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的。因此，红外测温仪具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。 图1 红外测温仪的测温图 2. 红外测温仪系统原理 2.1红外测温原理 一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。 黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。 由于黑体的光谱辐射功率Pb(λΤ)与绝对温度Τ 之间满足普朗克定理： ()1 ex p 251-= -T c c T P b λλλ （1） 其中，Pb(λΤ)—黑体的辐射出射度； λ—波长； T —绝对温度；
测控技术与仪器毕业设计小论文
红外热辐射温度测量系统的设计与研究 柳裔树罗小燕 （江西理工大学机电工程学院，测控技术与仪器102班，江西赣州 341000） 摘要:针对高速公路路面温度测量的问题，应用了红外热辐射非接触式温度测量技术。首先分析了传统的温度测量方法和目前高速公路对路面温度测量的措施，了解了对高速路路面温度测量对交通安全的重要性，然后对前人在此方面的研究进行了总结，在此基础上提出了红外热辐射温度测量系统的设计和方案。该系统以89C51单片机为控制中心，TN9红外探测器，经过数据处理后将测得结果显示在LCD显示屏上。 关键字：红外热测温；红外；51单片机；LCD显示。 The design and research of infrared radiation temperature measurement system LIU yi shu , LUO xiaoyan （Faculty of Mechanical and Electronic Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, 102 class of measure and control technology and instrument，Ganzhou 341000）ABSTRACT：Aiming at the problem of highway road surface temperature measurement, the application of infrared thermal radiation contactless temperature measurement technology. First analysis of the traditional temperature measurement method and current highway measures of road surface temperature measurement, learned to highway road surface temperature measurement of the importance of traffic safety, and then summarized the studies of predecessors in this aspect, based on this, advances the infrared radiation temperature measurement system design and solutions. The system with 89 c51 microcontroller as the control center, TN9 infrared detector, after data processing results show that measured on the LCD screen. The main design results are: Keywords: infrared temperature measurement；Infrared；51 MCU；LCE display. 0 引言 传统的温度检测是由温度计来检测，而温度计是靠水银随温度变化而热胀冷缩的物理性质研制而成。所以用温度计来检测温度的前提必须是接触式，而且要在相对比较长的时间才能使水银的性质在该温度下达到稳定状态。目前，人们使用最广泛的水银体温计是根据水银随温度升降的热胀冷
(完整版)红外测温实验报告
红外测温方法 1.温度测量的基本概念 温度是度量物体冷热程度的物理量。在生产生活和科学实验中占有重要的地位。是国际单位之中的基本物理量之一。从能量角度来看，温度是描述系统不同自由度的能量发布状况的物理量。从热平衡角度来看，温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。从微观上看，温度温度标志着系统内部分子无规则运动的剧烈程度。温度高的物体分子平均动能大，温度低的无题分子平均动能小。早期人们凭感觉出发，凭感觉到的冷热程度来区别温度的高低，这样的出来的结果不准确。研究表明，几乎所有的物质性质都与温度有关。例如尺寸，体积，密度，硬度，弹性模量，破坏强度，电导率，导磁率，光辐射强度等。利用这些性质及其随温度变化规律可进行温度测量。也就是说，温度只能通过物体随温度变化的某些特征来间接测量。而用来测量温度的尺标称为温标。它规定了温度的读数起点（零点）和基本单位。目前国际上用的较多的是华氏温标，摄氏温标，热力学温标和国际实用温标。 2. 红外测温原理，方法和适用范围 2.1红外测温原理 物体处于绝对温度零度以上时，因为其内部带电粒子的运动，以不同波长的电磁波的形式向外辐射能量。波长涉及紫外，可见，红外光区。物体的红外辐射量的大小几千波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过物体自身红外辐射能量便能准确的确定其表面温度。这就是红外辐射测温所应用的原理。 2.2红外测温仪结构 红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内置的算法和目标发射率校正、环境温度补偿后转变为被测目标的温度值。除此之外还应考虑目标和测温仪的环境条件，如温度，气压，污染和干扰等因素对其性能的影响和修正方法。 2.3红外测温仪器的种类 红外测温仪对于原理可分为单色测温仪和双色测温仪。对于单色测温仪，在例行测温时，检测目标面积应充满测温仪视场。建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场，背景辐射能量就会进入测温仪的视场干扰测温读数，造成误差。相反，如果目
红外测温系统设计-毕业设计说明
摘要： 在当今的生活中，传统的水银温度计有着很多大大小小的缺点，虽然它价格低、性能稳定，但是它精度低、测量时间长、不安全等缺点，给我们带来了众多麻烦和不便。红外线测温仪集快速、准确、安全、方便可靠等众多优点于一身，很快便被越来越多的人们所认知和接受。 本文根据红外线测温的原理，以STC89C52单片机作为核心控制部件，控制系统运行，结合TN901红外测温模块，搭配液晶显示器实现测温。本文大致介绍了这套系统的构成和实现方式，给出硬件、软件方面的设计流程。此系统主要由光电探测部分、系统运行部分和显示输出部分等组成：由TN901进行红外辐射采集，传入单片机，经由单片机处理转换为电信号，并在液晶模块中显示出来。 关键词：红外线测温 STC89C52 TN901
Abstract In today's life, the traditional mercury thermometer has many large and small faults, although its price is low, performance is stable, but its low precision, measurement time, uneasy congruent faults, brings us many troubles and inconvenience. Infrared thermometer set rapid, accurate, safe, convenient and reliable, and many other advantages in one, soon cognitive and accepted by more and more people. This paper according to the principle of infrared temperature measurement, STC89C52 single-chip computer as core control unit, control system, combined with TN901 infrared temperature measurement module, match LCD to realize temperature measuring. This paper Outlines the composition and implementation of the system, gives the hardware and software aspects of the design process. This system is mainly composed of photoelectric detection system is running, and display output sections such as: infrared radiation by TN901 collection, introduced into single chip microcomputer, processed by single-chip microcomputer is converted to electrical signals, and displayed in the LCD module. Keywords Infrared temperature measurement STC89C52 TN901