摘要红外线技术发展到现在，已经为大家所熟知，这种技术在现代科技、国防和农业等 领域获得广泛的应用本文介绍以模拟的红外线温度传感器来验证其温度测量精度达 10-5r数量级微小的温度变化转换成电压变化，经过放大电路进行处理，再由ad转化 电路和 AT89C51 转码，最终经 LED 数码输出温度的变化值关键字：红外线温度传感器；10代数量级目录摘要 I1 设计目的及要求 ……………………………………………………… 11.1 设计目的………………………………………………………… 11.2 设计要求…………………………………………………………… 12 总体概要设计 …………………………………………………………… 23 系统硬件电路设计……………………………………………………… 33.1 电路设计原理图……………………………………………………… 33.2 模拟信号电路……………………………………………………… 33.3 运算放大电路……………………………………………………… 43.4 模数转换电路……………………………………………………… 53.5 AT89C51 电路…………………………………………………………73.6 LED 显示器……………………………………………………… 104 软件设计 ……………………………………………………………… 114.1 主程序流程设计…………………………………………………… 114.2 显示子程序……………………………………………………………114.3 数据转换子程序………………………………………………………124.4 延时子程序……………………………………………………………135 仿真结果与数据处理……………………………………………………145.1 仿真结果示例…………………………………………………………145.2 数据处理………………………………………………………………156 课程设计的总结及体会 ……………………………………………… 16参考文献 ………………………………………………………………… 17附录 1 原理图…………………………………………………………… 18附录 2 程序源代码……………………………………………………… 19附录 3 器件清单………………………………………………………… 231 设计目及与要求1.1 设计目的课程设计是在校学生素质教育的重要环节，是理论与实践相结合的桥梁和纽带。
电气测量技术课程设计，要求学生更多的完成软硬结合的动手实践方案，解决目前 学生课程设计过程中普遍存在的缺乏动手能力的现象. 《电气测量技术课程设计》 是继《电子技术》、和《单片机原理与应用》课程之后开出的实践环节课程，其目 的和任务是训练学生综合运用已学课程电气测量技术的基本知识，独立进行电气测 量的应用技术和开发工作,掌握电气测量技术的应用、调试和电路设计、分析及调试 检测1.2 设计要求1、掌握测量信号处理的基本原理和设计误差处理的方法2、实现传感器的灵敏度为：k=ALT/ALV = 9.26X10-5°C/mV2 总体概要设计由一个滑动变阻器、电源和一个定值电阻组成一个电路来模拟温度的变化以及 红外线温度传感器模拟信号的微小电压变化，温度的变化由电位计显示通过阻值 的变化使电位计输出4.95〜5.0°C的模拟温度变化，滑动变阻器的变化而产生红外 线温度传感器模拟信号的微小的电压变化，通过运放电路，再由INO 口进入 A/D0808 进行模数转换，由单片机的 P2 口采样，通过 P1 口传输到 LED 显示 器这样就能显示出由电位计模拟的温度4.95〜5.0C的变化而显示出的 4.40〜0.016v 的电压值。
其系统总体电路结构框架图如图2.1 所示：图 2.1 红外线温度设计系统总体电路结构框框架示意图3系统硬件电路设计3.1电路设计原理图Cl口｝<1 *—r-" m:czR5亦r3'dl-riHH VL-dE- VLHD?VLMD] FLHE-I VLMMPIMM■ LWr_H]rw-liPiM>«W4>l宁2-mr3-n» —I FTFUfJE-ri-*aE-FljrfTfL¥lFLF4十工 + -•一丄一」rd- ■图3.1电路设计原理图3.2模拟信号电路模拟信号电路由一个滑动变阻器、电源和一个定值电阻组成一个电路来模拟温度 的变化以及红外线温度传感器模拟信号的微小电压变化，温度的变化由电位计显示 通过阻值的变化使电位计输出4.90〜5.00°C的模拟温度变化，滑动变阻器的变化而 产生红外线温度传感器模拟信号的微小的电压变化如图3.2所示：3.3运算放大电路NE5532功能特点简介：NE5532/SE5532/SA5532/NE5532A/SE5532A/SA5532A 是一种双运放 高性能低噪声运算放大器相比较大多数标准运算放大器，有的会显示出更好的噪 声性能，提高输出驱动能力和相当高的小信号和电源带宽。
这使该器件特别适合应 用在高品质和专业音响设备，仪器和控制电路和通道放大器在这里，我们建 议使用NE5532A版，因为它能保证基本电压指标NE5532 特点：•小信号带宽：1OMHZ•输出驱动能力：600Q，10V有效值•输入噪声电压：5nV/〈Hz（典型值）•直流电压增益:50000•交流电压增益：2200-10KHZ•功率带宽：140KHZ•转换速率：9V/ys•大的电源电压范围：±3V-±20V•单位增益补偿图3.3为NE5532与五个定值电阻和一个滑动变阻器组成，通过电阻数值的不 同使微小电压经运算放大器放大100倍，其中滑动变阻器起调节电压的作用电路 图如图3.3所示：图3.3原理图中2个NE5532连接3.4数模转电路数模转换电路用到ADC0808,它是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换 器，它有8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器 ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装如下图3.4所示1〜5和26〜28（IN0〜IN7）为8路模拟量输入端8、14、15和17〜 21为8位数字量输出端6 （START）为A/D转换启动脉冲输入端，输入一个 正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0808复位，下降沿启动A/D 转换）。
7（EOC）为A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出 一个高电平（转换期间一直为低电平）9（OE）为数据输出允许信号，输入，高 电平有效当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输 出数字量10（CLK）为时钟脉冲输入端要求时钟频率不高于640KHZ11（Vcc） 为主电源输入端12 （VREF（+））和16 （VREf（-））为参考电压输入端13 （GND）为地23〜25 （ADDA、ADDB、ADDC）为3位地址输入线，用于 选通8路模拟输入中的一路，如下图3-4所示图3.4 ADC0808引脚图当选通的地址有效时，ALE信号一出现，地址便马上被锁存这时转换启动信号紧随ALE之后出现（或与ALE同时出现）在改上升沿之后的2us加8个时钟周期内，EOC信号将变低电平，以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后 EOC 再转换为高电平微处理器收到变为高电平的 EOC 信号后，便立即送出OE 信号，打开三态门，读取转换结果表 3-1 ABC 地址码对应的输入通道地址码对应的 输入通道23（ADDA）24 （ADDB）15（ADDC）000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN73.AT89C51 电路AT89C51有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2 个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片上Flash允 许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
如下图3.5 所示：图3.5 AT89C51引脚图单片机管脚说明：（1） P0 口： P0 口为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL门 流当P1 口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入P0能够用于外部程序数据 存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位在FIASH编程时，P0 口作为原码 输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高2） P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P1 口缓冲 器能接收输出4TTL门电流P1 口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故在FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收3） P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2 口缓冲器可 接收，输出4个TTL门电流，当P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高， 且作为输入并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流这是由于 内部上拉的缘故P2 口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存 取时，P2 口输出地址的高八位在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势，当对 外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2 口 在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号4） P3 口 ： P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出4 个TTL门电流当P3 口写入T”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入 作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故 P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号5） P3 口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表3-1所示：表3-2 P3 口第二功能P3 口引脚第二功能P3.0RXD （串行口输入）P3.1TXD （串行口输出）P3.2INT0 （外部中断0输入）P3.3INT1 （外部中断1输入）P3.4T0 （定时器0外部脉冲输入）P3.5T1 （定时器1外部脉冲输入）P3.6WR （外部数据存储器写脉冲输出）P3.7RD （外部数据存储器读脉冲输出）（6）XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入；XTAL2： 来自反向振荡器的输出；XTAL1\XTAL2 —般是用外接晶振如下图3.5所示， 这两个引脚的作用示意图电容、电解电容、晶振以及一些电阻组成振荡时序电路 和复位电路3.6 LED显示器采用传统的七段数码LED显示器，如图3.5所示:4 软件设计整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的 功能也就基本定下来了。
从软件的功能不同可分为两大类：一是主程序，二是子程 序程序设计是指设计、编制、调试程序的方法和过程本系统软件由主程序、A/D 转换子程序、数据转换子程序、数据显示子程序构成4.1 主程序流程设计主程序流程图如图4.1所示程序开始执行后首先是建立堆栈指针。