基于单片机的红外测温仪的设计毕业设计.docx
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基于单片机的红外测温仪的设计毕业设计
1摘要
为了克服传统温度计测量温度的主要缺点——需要测量者与被测目标近距离接触和测量不方便,在顾及仪器测量高精度前提下,以追求最低成本为原则,研制了非接触式热释电红外测温仪,实现了对物体表面温度快速准确的测量。
本文主要设计了红外测温仪的整体系统构架,根据热释电原理,主要针对人体体温测量进行了具体的设计开发,包括整体方案,总体电路及各单元电路的设计,软件设计,硬件焊接及系统调试,并利用设计出来的红外测温仪在环境温度30℃下对人体温度进行了测量,对人体的温度测量的误差低于±0.1℃,提高了测量精度。
红外测温仪的设计主要为适应人体体温快速无接触测量的需要。
此外还介绍了热释电红外传感器的工作原理以及比较适合人体红外检测的热释电传感器PM611的优点和等效电路,阐述了基于热释电传感器的红外测温仪的工作原理,讨论了该系统的设计与实现方法,简单介绍了测温系统的适用条件。
关键词:
温度测量热释电PM611
Abstract
Todecreasethelimitationoftraditionalmethodoftemperaturemeasuringsuchasclosecontactbetweenmeasurerandthetargetandinconveniencewhenmeasuring,wedevelopedanon-contacttypepiezoelectricinfraredthermometer,realizesfastandaccuratesurfacetemperaturemeasurements.Thisarticlealsodesignedtheoverallsystemarchitectureinfraredthermometer.Thenunderthepiezoelectricprinciple,aimedathumanbodytemperaturemeasurementforaspecificdesign,developmentincludinghardware,peripheralstechnology,SCM,andthehostprogram.Designedbyusingtheinfraredthermometeratambienttemperature30℃onthehumanbodyweremeasuredonthehumanbodytemperaturemeasurementerrorislessa±0.1℃improvethemeasurementaccuracy.Thisthermometermainlyappliestono-contact,speedybody-heatmeasurement.ThisarticlemainlyintroducesoperationalprinciplesofpiezoelectricinfraredsensorandthestructureofhydroelectricallysensorPM611.Itformulatesthetheoryofthethermometerbasedonhydroelectricallysensorandstudieshowtodesignandimplementofthesystem.Finally,itindicatestheconditionaldemandofthesystem.
Keywords:
TemperatureMeasurementPiezoelectricallyPM611
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
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指导教师签名:
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使用授权说明
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1绪论
由于医学发展的需要,在很多情况下,一般的温度计己经满足不了快速而又准确的测温要求,例如车站和机场等人口密度较大的地方进行人体温度测量。
虽然现在国外这种测温的技术都比较成熟,但是国内这方面的技术还处于发展阶段。
因此,为了适应医学发展的需要,有效地进行特殊环境下的温度测量,从而有力地控制和预防诸如甲流、非典之类型的特殊疾病的传播,急需设计一种测温速度快,准确率高的测温仪。
针对一般的工业用的红外测温仪的精确度不够高,我们根据这种红外线测温的原理,通过关键器件的选择、瞄准系统的设计以及温度补偿的自动调节来提高红外线测温仪的精确度,设计了一种用红外线测温电路,用于人员密集且流量大的场合进行快速的人体温度测量。
1.1选题意义
伴随着人们生活水平的不断提高以及对生活质量要求的提高,人们对自身的健康状况越来越关注,而人体的体温、血压、脉搏和呼吸是鉴别人体健康状况的重要参数,对这些生理指标的监控与测量则可以更好的体现人体自身的健康状况,所以他们在医疗领域中占有十分重要的地位,也为人民的生活带来极大的方便。
本次设计主要围绕体温这一生理指标展开,以AT89S52单片机为控制核心对温度进行实时采集,开发设计红外测温仪的全过程,根据红外线测温仪的原理,通过关键器件的选择以及温度补偿的自动调节来提高红外线测温仪的精确度,设计了一种非接触式人体体温测试仪,用于人体体温的快速测量。
全文主要阐述了非接触式人体体温测试仪的硬件设计和软件设计。
硬件方面首先谈到了系统的总体设计,然后分别从红外线传感器,运算放大器,A/D转换,数据处理,显示部分等功能模块进行了论述并详细介绍了各个芯片的结构和功能,使系统具有稳定性好,精度高,测量安全,使用方便等特点。
在软件方面,此设计使用C语言来编写程序代码,具有编译速度快,运行效率高等特点。
设计的软件部分采用模块化结构,每个模块作为一个子程序,根据系统功能划分,程序由模块组成,所以整个程序的编制、调试和维护都比较方便,结构清晰,提高了可靠性和修改性,并给出了针对各个应用模块的设计思路和设计框架,对各部分程序进行解释说明,从而实现非接触式人体体温的数字显示。
对非接触式测温仪的设计是以功能性为基础,以创新性为指导,以实践性为依托,具有大好的发展前景和广泛的应用场合。
通过本次设计,希望可以为今后拓展体温监测应用领域提供新的思路和方法,在医学、体育、消防、军事训练、等领域得到更广泛的应用。
最后,文章对本次设计做出了详细的总结。
1.2红外测温技术的发展历程
红外测温技术在生产过程中,在产品质量控制和监测,设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。
近20年来,非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展,性能不断完善,功能不断增强,品种不断增多,适用范围也不断扩大,市场占有率逐年增长。
比起接触式测温方法,红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。
非接触红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列,并备有各种选件和计算机软件,每一系列中又有各种型号及规格。
在不同规格的各种型号测温仪中,正确选择红外测温仪型号对用户来说是十分重要的。
红外检测是一种在线监测(不停电)式高科技检测技术,它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身,通过接收物体发出的红外线(红外辐射),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。
任何物体由于其自身分子的运动,不停地向外辐射红外热能,从而在物体表面形成一定的温度场,俗称“热像”。
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,使传统电气设备的预防性试验维修(预防试验是50年代引进前苏联的标准)提高到预知状态检修,这也是现代电力企业发展的方向。
特别是现在大机组、超高电压的发展,对电力系统的可靠运行,关系到电网的稳定,提出了越来越高的要求。
随着现代科学技术不断发展成熟与日益完善,利用红外状态监测和诊断技术具有远距离、不接触、不取样、不解体,又具有准确、快速、直观等特点,实时地在线监测和诊断电气设备大多数故障(几乎可以覆盖所有电气设备各种故障的检测)。
它备受国内外电力行业的重视(国外70年代后期普遍应用的一种先进状态检修体制),并得到快速发展。
红外检测技术的应用,对提高电气设备的可靠性与有效性,提高运行经济效益,降低维修成本都有很重要的意义。
是目前在预知检修领域中普遍推广的一种很好手段,又能使维修水平和设备的健康水平上一个台阶。
目前应用红外诊断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。
目前,我国也在研发一种体积小,成本较低,又不受外界环境温度干扰的人体红外测温仪,对医学的发展有很重大的意义。
1.3国内外研究现状
自从1800年英国天文学家F·W·赫歇尔发现红外辐射至今,红外技术的发展经历了将近两个世纪。
从那时开始,红外辐射和红外元件、部件的科学研究逐步发展,但发展比较缓慢,直到1940年前后才真正出现现代的红外技术。
当时,德国研制成硫化铅和几种红外透射材料,利用这些元、部件制成一些军用红外系统,如高射炮用导向仪、海岸用船舶侦察仪、船舶探测和跟踪系统,机载轰炸机探测仪和火控系统等等。
其中有些达到实验室试验阶段,有些已小批量生产,但都未来得及实际使用。
此后,美国、英国、前苏联等国竞相发展。
特别是美国,大力研究红外技术在军事方面的应用。
目前,美国将红外技术应用于单兵装备、装甲车辆、航空和航天的侦察监视、预警、跟踪以及武器制导等各个领域。
对于红外传感器的全球市场,第三世界国家将比欧美更加看好。
虽然欧美很多工业国家加工业广泛,但其市场以趋向饱和;而在中国以及拉美一些新兴国家和地区,随着其经济的复苏与发展,各国各地区纷纷加强工业化建设,加工厂不断增多,红外传感器在该区域的销量每年以2%~5%的速度增长,并且其市场销量还处于增长趋势。
我国的红外检测技术的发展起步比较晚,直到2003年非典的袭击,我国才迅速诞生了一支专门抗击非典的医疗仪器队伍,特别是在红外体温检测仪的研发方面取得了突出的成就。
国家相关部门也在重点强调非接触式体温计的研发。
1.4设计的目的与意义
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