STM32F103ZE的红外线的目标跟踪与无线测温系统(最后报告)精品
基于红外线的目标跟踪与无线测温系统报告
基于红外线的目标跟踪与无线测温系统【摘要】本系统以STM32为控制核心，设计制作红外线自动跟踪和无线测温系统。
该系统主要由两部分构成，红外线目标跟踪部分和无线测温与传输部分。
红外线检测控制是本系统重点设计部分，它主要由单片机，电动机构，以及相关光敏元件组成，单片机作为控制中心，电动机构的作用是使光敏元件和激光笔上下左右转动，以便寻找点光源，光敏元件检测点光源的位置；200W白炽灯模拟热源，无线测温部分能实时显示模拟热源的温度。
本系统能较好的完成了题目中的全部要求。
一、方案论证题目要求设计并制作一个能够检测红外源位置和无线测温的系统，系统分为红外源检测控制和无线测温部分。
红外源检测控制部分主要负责红外源的检测以及激光笔的控制，为本系统的设计重点，该部分的设计的好坏直接影响到整个系统的性能；无线测温部分主要是测量模拟热源的温度并采用无线方式发送给红外源检测部分。
1红外源检测控制部分方案论证要想实现红外源的跟踪，红外源检测控制部分主要有三个任务：光敏器件的选取﹑电机控制策略和无线接收与发送。
光敏器件主要起识别红外源的作用，电机控制目的就是使电机转动。
只有能够较好的完成这两个任务，才能实现点光源的精确跟踪，无线接收部分主要接收传输的温度数据。
⑴．光敏器件的选取方案一：光敏电阻。
光敏电阻是一种光电导器件，随着光照强度的增大，它的阻值相应减小。
所以光敏电阻常用作光电传感器，把光信号转换成电信号。
但由于它对相对较长距离光照强度的变化不是很敏感，而且容易受到外界光照的干扰。
方案二：光敏三极管。
当光敏三极管具有光敏特性的PN 结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。
光敏三极管具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。
此外，光敏三极管还具有低噪声的优点。
综上所述：选用方案二。
⑵电机控制策略方案一：步进电机。
采用两个步进电机一个控制光敏器件和激光笔左右转动，另一个控制光敏器件和激光笔上下转动。
基于STM32的无线多点式温度测量系统
基于STM32的无线多点式温度测量系统下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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基于STM32的非接触式红外体温检测系统设计
基于STM32的非接触式红外体温检测系统设计目录一、内容概括 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的与意义 (4)1.3 研究内容与方法 (5)二、系统设计与实现 (6)2.1 系统总体设计 (7)2.1.1 硬件设计 (8)2.1.2 软件设计 (10)2.2 系统实现与调试 (11)2.2.1 硬件实现与调试 (12)2.2.2 软件实现与调试 (14)三、系统功能测试与分析 (15)3.1 功能测试 (16)3.1.1 红外体温检测功能测试 (18)3.1.2 数据处理与存储功能测试 (19)3.2 性能分析 (19)3.2.1 系统响应时间分析 (21)3.2.2 系统精度分析 (22)四、系统总结与展望 (23)4.1 系统总结 (24)4.2 研究不足与展望 (25)一、内容概括硬件设计：详细阐述系统的硬件组成，包括STM32主控芯片的选择与配置、红外温度传感器件的选择与接口设计、外围电路（如电源电路、信号调理电路等）的设计原则和要求。
软件设计：介绍系统的软件架构，包括STM32的软件编程环境、主程序设计思路、中断服务程序的设计、数据处理与显示方法等。
红外测温原理及实现：介绍红外测温技术的基本原理，包括红外辐射定律、测温公式等，以及如何实现非接触式测温，如温度信号的采集与处理、测温精度的保证等。
系统调试与优化：阐述系统在开发过程中可能遇到的问题及解决方案，如温度测量的准确性、系统稳定性、响应速度等方面的调试与优化方法。
系统性能评估：对设计完成的系统进行性能评估，包括测温范围、测温精度、稳定性、功耗等方面的测试与分析。
实际应用及展望：介绍系统在实际应用场景中的表现，如医疗、工业等领域的体温检测应用，并展望未来的发展方向，如提高测温精度、降低成本、实现多参数检测等。
本设计旨在实现一个高性能、低成本、易于实现的红外体温检测系统，具有一定的市场应用前景。
1.1 研究背景全球气候变化和公共卫生问题日益严重，如流感、新型冠状病毒感染等传染病频繁爆发，严重威胁着人类的生命安全和身体健康。
基于红外线的目标跟踪与无线测温系统
基于红外线的目标跟踪与无线测温系统摘要该系统以单片机 AT89C51 为基础，对红外和无线测温系统进行控制、设计和自动跟踪。
该系统主要由红外目标跟踪部分和温度测量和无线传输两部分组成。
红外探测和控制是本系统设计的关键部分，主要由单片机微机、电气机构和光敏元件三部分组成，作为控制中心，电气机构是使感光元件和羽毛的激光上下，找到点光源，元件敏感检测点光源的位置，白炽灯200w 部分的无线温度测量可以显示模拟实时热源的温度。
这样的无线系统会给人们的生活带来无限的便捷。
关键词：AT89C51 红外跟踪无线测温无线通信ABSTRACTThis system takes AT89C51 single chip microcomputer as the control core, designs and makes infrared automatic tracking and wireless temperature measurement system. The system is mainly composed of two parts, the infrared target tracking part and the wireless temperature measurement and transmission part. Infrared detection and control is the key design part of this system, it is mainly composed of single-chip microcomputer, electric mechanism, and related photosensitive components, single-chip microcomputer as a control center, the role of the electric mechanism is to make photosensitive elements and laser pens up and down, in order to find point light source, photosensitive components to detect the location of point light source; 200W incandescent The wireless temperature measurement part can display the temperature of the simulated heat source in real time. Such a wireless system will bring unlimited convenience to people's lives.Key Words: AT89C51InfraredTracking Wireless Temperature Measurement Wireless Communication目录绪论 (1)第一章控制系统方案设计 (3)1.1系统设计要求 (3)1.2 方案选择与论证 (3)1.2.1主控芯片的选择与论证 (4)1.2.2温度传感器模块方案的选择与论证 (4)1.2.3电机控制模块 (4)1.2.4调节功率部分 (4)1.2.5无线通信部分 (5)1.2.6电机驱动方案的选择与论证 (5)1.2.7显示部分方案 (5)1.2.8 键盘输入模块方案的选择与论证 (5)第二章控制系统硬件设计 (7)2.1 单片机最小系统的设计 (7)2.2显示模块 (8)2.3电机驱动模块 (10)2.4 红外线采集模块 (12)2.5 A/D转换模块 (13)2.6 无线通信模块 (15)2.7 初始位置检测电路 (16)2.8 声光报警电路 (17)2.9 温度传感器电路 (18)2.10 键盘模块 (20)2.11 D/A转换模块 (22)2.12 电灯功率调整模块 (23)2.13 微型打印机模块 (24)第三章控制系统软件设计 (27)3.1 A端程序流程图 (27)3.2 B端程序流程图 (28)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)绪论随着科技的不断发展，无线系统已经应用到世界的各个角落，无线通信也早已问世，设计一个无线系统应用到现实生活中显得尤为重要。
基于STM32的无线多点式温度测量系统
基于STM32的无线多点式温度测量系统摘要：本文介绍了一种基于STM32单片机的无线多点式温度测量系统，该系统可实现多个温度传感器的实时测量，并通过无线通信传送测量数据至上位机进行数据处理和显示。
在硬件上，系统采用了STM32F103C8T6单片机作为主控制器，通过串行通信协议与无线传输模块进行数据传输，并通过多路输出控制芯片对多个温度传感器进行采集。
在软件上，系统采用了基于LwIP协议栈的TCP/IP协议进行通信，并通过uCOS-II操作系统实现多任务处理及良好的系统稳定性。
实验证明，系统具有高精度、低成本、无线传输等优点，可广泛应用于各类温度测量场合。
关键词：STM32；无线；多点式；温度测量；LwIP引言在日常生活和各种工业生产场合中，温度是一个非常关键的参数。
为了确保生产过程中的稳定性和安全性，需要对温度进行实时监测和控制。
传统的温度测量方法通常是使用接触式温度计，但是这种方法的不足之处是需要高成本的人工维护和准确的接触测量。
另外，部分场合需要同时测量多个点的温度，这就需要使用多点式测量系统。
无线多点式温度测量系统是一种新型的温度测量方案，通过无线通信技术实现对多个点的温度实时测量，具有成本低、无需人工维护、可靠性高等优点。
本文提出一种基于STM32单片机的无线多点式温度测量系统，依靠其强大的计算和通讯能力以及在操作系统和协议栈方面的优异性能，实现多个温度传感器的实时监测和无线数据传输。
系统设计1 系统硬件设计系统采用STM32F103C8T6单片机作为主控制器，通过高速的时钟、强大的计算和保护功能，保证系统的高可靠性和稳定性。
系统使用无线传输模块NRF24L01+作为数据传输媒介，可在2.4GHz频段上进行可靠的无线数据传输。
系统采用了多路输出控制芯片74HC138，实现多个温度传感器的采集。
2 系统软件设计系统采用LwIP协议栈作为TCP/IP通信协议，使系统具有完善的网络通信功能。
基于STM32的红外测温系统设计
目录中文摘要............................................................ - 2 -英文摘要............................................................ - 2 -1 引言......................................................... - 3 -1.1 课题研究的背景及意义.............................................. - 3 -1.2 数字式测温和红外测温技术的发展现状................................ - 4 -1.3红外测温的特点.................................................... - 5 -2 系统的方案设计与论证 ............................................. - 5 -2.1 单片机选择与论证.................................................. - 5 -2.2 红外传感器选择与论证.............................................. - 6 -2.3 显示模块选择与论证................................................ - 6 -3 系统硬件的设计................................................... - 6 -3.1 STM32F103系列微控制器概述....................................... - 7 -3.2 MLX90614红外测温模块设计........................................ - 9 -3.3 DS18B20温度检测模块设计 ........................................ - 10 -3.4 LCD1602显示模块设计............................................ - 11 -3.5 按键控制模块设计................................................. - 12 -3.6复位电路设计..................................................... - 13 -3.7电源电路设计..................................................... - 13 -3.8报警电路设计..................................................... - 14 -3.9本章总结......................................................... - 15 -4 系统的软件设计.................................................. - 15 -4.1 主程序流程图的设计............................................... - 16 -4.2 部分程序流程图的设计............................................. - 17 -4.3 程序实现......................................................... - 20 -5 系统调试........................................................ - 27 -5.1 系统软件调试..................................................... - 27 -5.2 系统硬件调试..................................................... - 30 -6 总结............................................................ - 31 -谢辞................................................ 错误!未定义书签。
无线红外测温系统开题报告
无线红外测温系统开题报告一、项目背景随着科技的不断发展，红外测温技术在工业、医疗、安防等领域中得到了广泛应用。
传统的接触式温度测量方式存在着一些问题，如需要与被测物体接触、测量不便等。
因此，开发一种无线红外测温系统具有重要意义。
二、项目目标本项目旨在开发一种无线红外测温系统，实现对被测物体的非接触式测温，提高测量的准确性和便捷性。
三、项目方案1. 系统硬件设计1.1 红外传感器选择高品质的红外传感器，能够实时感知被测物体的红外辐射，以获取其表面温度。
1.2 无线通信模块选用高性能的无线通信模块，实现与数据处理单元之间的无线数据传输，确保传输的稳定性和可靠性。
1.3 数据处理单元设计一个小巧的嵌入式计算单元，用于接收无线传输的红外测温数据，并进行处理和分析，最终得出被测物体的温度，并显示在显示屏上。
2. 系统软件设计2.1 数据处理算法采用合适的数据处理算法，对传感器采集到的红外数据进行处理和分析，计算出被测物体的温度。
2.2 界面设计设计一个用户友好的界面，使用户能够方便地操作系统，查看测量结果，进行设置等操作。
2.3 数据存储与导出实现对测量数据的存储和导出功能，便于用户查看历史数据和进行数据分析。
四、项目实施计划1. 硬件设计与制作•第1周：完成对红外传感器的选型和购买；•第2周：设计并制作无线通信模块；•第3周：设计并制作数据处理单元；•第4周：完成整体硬件的连接与测试。
2. 软件开发与测试•第5周：完成数据处理算法的编写和调试；•第6周：设计界面，并进行界面交互的编写；•第7周：实现数据存储与导出功能；•第8周：进行整体系统功能测试及BUG修复。
3. 文档编写•第9周：编写系统的需求分析文档；•第10周：编写系统的设计方案文档；•第11周：编写系统的测试报告；•第12周：撰写最终的开题报告。
五、预期成果通过本项目的实施，预计取得以下成果：1.设计并制作一个完整的无线红外测温系统；2.实现对被测物体的非接触式测温；3.提供用户友好的界面和数据存储导出功能；4.编写详尽的开题报告，系统需求分析文档和设计方案等文档。
课程设计(论文)--基于stm32f103的恒温系统的设计
中国矿业大学计算机学院2013 级本科生课程报告报告时间 2016.09.20学生姓名学号专业电子信息科学与技术任课教师任课教师评语任课教师评语（①对课程基础理论的掌握；②对课程知识应用能力的评价；③对课程报告相关实验、作品、软件等成果的评价；④课程学习态度和上课纪律；⑤课程成果和报告工作量；⑥总体评价和成绩；⑦存在问题等）：成绩：任课教师签字：年月日摘要针对目前温度控制在生产生活中被广泛应用，而传统的温度控制系统是由功能繁杂的大量分离器件构成，为了节约成本、提高系统的可靠性，本文设计了一种基于STM32F103T6的温度控制系统。
本设计是基于DS18B20的温度控制系统，以STM32F103ZET6为控制系统核心，通过嵌入式系统设计实现对温度的显示和控制功能。
在该系统中，为了减小干扰的影响，用均值滤波算法对采样数据进行处理之后再进行温度判定等一系列操作的依据。
设计中，基本上实现了该系统的功能，通过DS18B20采集温度数据，使用LCD屏幕来显示相关的信息，能够通过加热和降温将温度控制在恒定的范围内，并可以手动设置恒温范围，温度超出限制后会有声光报警。
关键词：STM32F103，均值滤波，恒温控制，DS18B20目录1 绪论 (1)1.1选题的背景及意义 (1)1.2设计思想 (1)1.3实现的功能 (2)2 硬件设计 (2)2.1硬件平台 (2)2.2硬件设计模块图 (3)2.3温度传感器DS18B20 (3)2.4 LCD屏幕 (6)2.5 DC 5V散热风扇 (8)2.6加热片 (8)3 软件设计 (9)3.1软件平台 (9)3.2软件设计模块图 (9)3.3主程序流程图 (10)3.4子程序流程图 (11)3.4.1 恒温控制子程序流程图 (11)3.4.2 flag标志设置子程序流程图 (12)3.4.3温度设置子程序流程图 (13)3.4.4温度读取函数流程图 (14)3.4.5均值滤波程序流程图 (15)3.4.6显示函数程序流程图 (16)4 调试分析 (16)4.1硬件调试 (16)4.2软件测试 (17)4.3功能实现分析 (17)5 实验总结 (17)参考文献 (19)1 绪论1.1选题的背景及意义21世纪是科学技术高速发展的信息时代，电子技术、嵌入式技术的应用已经是非常广泛，伴随着科学技术和生产的不断发展，在生产生活中需要对各种参数进行温度测量。
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基于红外线的目标跟踪与无线测温系统报告、系统方案
1、方案比较与选择
1）信号采集元件的选择
方案一：利用光敏电阻在不同光照强度下电阻阻值随光照强度的增强而减小的原理来提取信号。
光敏电阻比较稳定，能够很好的把光信号转变为电信号，而且经济适用；但其反应不够灵敏，而且受周围环境温度的影响比较大。
方案二：使用光敏二极管作为采光原件。
当遇到外界光照时，光敏电阻内PN 结的电子和空穴会增多从而其值会下降。
它感光性能良好，稳定而且反应速度快；但是其电流值太小，不便于信号的提取，后级需要很大的信号放大，这样就导致误差增大。
方案三：使用光敏三极管作为信号提取元件。
光敏三级管不仅采光性能灵敏稳定，而且其本身就具备电流放大作用；如果仍不能达到要求可以使用达林顿光敏三极管来放大电流。
综合考虑上述三种方案，我们最终选择方案三。
2）控制电机的选择电机布局：在圆形基架的两条对称轴线上分别设置互相垂直的
两根轴X—X 和Y—丫，其中轴Y—丫与基座转动联接，轴X—X与工作平台固联并与基架转动
联接，电机I通过轴X—X带动工作平台相对基架转动，电机2通过轴丫一丫带动基架相对基座转动。
轴X—X 采用背对背滚动轴承，有效地减轻了X—X 轴的剪切力。
轴丫—丫采用圆锥滚子轴承，方便地实现了转动和支撑两大功用。
方案一：直流电机，其调速控制很方便，但是旋转角度及正反转不好控制，对于本题的定位跟踪，需要很精确的角度控制，因此没有采用此方案。
方案二：减速步进电机28BYJ-48步进电机可以采用步进细分技术来实现精确定位，其正反转及速度控制灵活，但是对于本题要在空间X及丫轴方向上实现定位，就需要搭建步进电机的架构来使其在空间定位，手工搭建的平台由于连接不够紧密导致系统不稳定，因此也没有采用此方案。
方案三：云台控制，云台的架构已经搭好，且正反转控制灵活，控制电路已经在内部做好，只需让继电器切换就可以实现相应控制，因此我们选择了此方案。
3）无线传输模块
方案一：采用无线红外遥控发射/接收系统。
运用脉冲宽度编码（PPM 码）的方式，具有编码简单易懂、成本低等特点，但两个设备间传输数据时，中间不能有阻挡物，在传输整型数据时编码很容易，但是对于浮点数，软件中的数据处理就会很复杂，且通讯距离较短，发送代码的速度较慢，发送一个8bit 的代码数据最长需要85.5ms （9ms+4.5ms+32*2.25ms）的时间，且容易受干扰，因此它只适用于控制开关量的场合，而不适用于发送大容量高速数据代码的场合。
方案二：采用nRF905无线射频收发器组成无线数据传输系统。
nRF905集成
度高，工作频率稳定可靠，外围元器件少，抗干扰能力强，使用SPI接口与微控
制器通信，配置非常方便，功耗非常低。
故选此方案。
2、系统方案描述
本系统主要由主控制器模块、点光源模块及信号采集与处理模块、显示模
块、人机交互模块、无线传输模块及温度传感器模块等组成。
用STM32F103ZE 单片机为控制核心，用光敏三极管（3DU33）组成的传感器阵列检测B发出的光信号，经过三极管（9013）将光信号放大后并经A/D模数转换，然后经单片机的算法处理这些信号后，确定点光源的位置，控制云台自动跟踪光信号；由温度传感器
（ds18b20）检测B端温度经无线收发芯片（nRF905实现无线传输。
系统总体框图如图1所示。
图i系统总体框图
、理论分析与计算
检测光照强度电路的设计
图2探头设计
如图2所示，其中A、B、C、D、E是五个同一型号的光敏三极管，在光照相同的情况下，他们的感光性能相当。
通过以E号光敏三极管为中心，A、C以BD直线对称，B、D以AC直线对称。
当探头正对准点光源时，E号光敏三极管感受到的光强最强，激光笔发出的激光正好对准点光源。
当偏离探头没有对准点光源时，这样就导致A、B、C、D其中某一个三极管感受到的光强比E号强；在水平方向，通过判断B、D中哪一个光强比E号的强来调整控制水平方向方位步
进电机向受光照强度大的那个光敏三极管旋转来确保E号始终正对点光源；在竖直方向，通过判断A、C中哪一个光强比E号的强来调整控制竖直方向方位步进电机向受光照强度大的那个光敏三极管旋转来确保E号始终置中。
三、电路及程序设计
1电路设计
1）信号采集模块
3DU33采集到光信号后，使整个电路导通，再通过三极管将微弱的电流信号放大，从而使单片机能够更好的处理信号。
图中的R1为偏置电阻，可以调节工作点及稳定电路。
3DU33在正常室内光照下，电流为微安级，故需选择合适的偏置电阻，放大后再送至A/D。
信号采集模块电路如图3所示。
图3信号采集模块电路
2）温度传感器模块
ds18b20上电工作后，开始读取环境温度。
电路如图4所示。
VCC
1I 1 W Ou甲山
图4温度传感器模块电路图
2、程序设计
跟踪仪A复位
点光源的跟踪
A向B下达温度传送指
令接受并储存温度
I
绘制温度-时间曲线
图6B端系统总体程序流程图图5A端系统总体程序流程图
传感器匡科信栓工
图7点光源定位跟踪程序图
测试条件：
点光源我们选择的是普通的200W 的白炽灯，将温度传感器DS18B20放在靠近 灯座的地方检测温度。
在跟踪的时候我们是在室内的光线较暗的情况下去实现跟 踪。
测试方案及实验结果记录
1. 激光笔不指向点光源，启动追踪，观察激光笔能否指向点光源。
实验结果记
录如表一。
表一当激光笔背向点光源不同角度时，测试激光笔追踪到点光源的时间 角度（°） 30 60 120 180 时间（s ） 10 22 41 57
2. 当激光笔指向点光源时，将激光笔光点调偏离点光源中心 30cm 时，观察激光 笔
能否重新指向点光源，若能则记录时间。
实验结果：能，13s=
3.
当激
光笔基本对准点光源时，以工作云台为中心将激光笔平稳转离中心 20
度，观察并记录激光笔跟踪到点光源的时间。
实验结果：佃s 。
设置接收模式
幺 ----
检测空中信息
进入待机模式 读出有效数据
图9 nRF905接收程序图
图8 nRF905发送程序图 四、测试方案与测试结果
4•在激光笔基本对准点光源时，将点光源支架沿直线LM平缓移动60Cm,观察激光笔能否连续跟踪并指向光源，若能则记录时间。
实验结果：能，27s。
5. 关掉点光源B ，A 跟踪达到极限位置时是否能自动停止。
当目标B 失踪时，A
端是否具有目标丢失显示功能。
实验结果：是，是。
结果分析：
采用光敏三极管3DU33 组成的传感器阵列检测点光源发出的光信号，经过算法补偿，能快速准确跟踪点光源，偏离误差小于两厘米。
实现了基本部分的要求，能实现发挥部分的后三项。