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1、word摘要到目前位置，我国的温度测量仪器仍然是以水银温度计为主，这种测量仪器存在很多缺点，如精度低，测量时间长，不安全等。本课题所研究的红外测温系统能实现人体温度的近距离或远距离准确测量。该设计以STC89C52单片机为核心部件。利用非接触式温度传感器OTP-538U对温度进行采样。得到的电信号经过四运算放大器芯片LM324前置放大后送至A/D模块，A/D采用12位高精度的TLC2543芯片，数字信号传送到主控芯片STC89C52，并由微处理器完成数据采集和转换，实现温度的实时测量 并实时显示在LCD1602模块上。本文所研究的非接触传感器单片机测温系统由于对被测物体的红外辐射进行的是非接触
2、无损测量，测量过程中不会扰乱被测部分的温度场，响应快，温度分辨率高，稳定性好和使用寿命长等一系列的优点，比传统的接触式测温有更多的场合适应性。关键词：STC89C52；非接触传感器；LM324；红外辐射ABSTRACTSo far ,our countrys temperature measuring instrument is still a mercury thermometer mainly. This kind of measuring instrument has many shorting,such as low accuracy.measuring time long,unres
3、t congfigruent.The subject of the infrared temperature system can realize the body temperature close distanceor distance measured accurately.The design for the STC89C52 single-chip microputer as the core ponent. Use contact-less temperature preach OTP-538U temperature in sampling.Operational amplifi
4、er chip LM324 will sent electrical signals to the A/D module after pre-amplification,A/D and 12 of the high accuracy of TLC2543 chip,digital signals to control STC89C52core,and the microprocessor plete data collection and conversion,realize real-time temperature measurement and real time display to
5、LCD1602 module.This paper studies the contact signal-chip microputer temperature measurement system because of the object to be tested for infrared radiation is the contact nondestructive measurement, the measurement process wont disrupt the measured part of the temperature field,fast response,tempe
6、rature high resolution,good stability and long service life and a series of asvantages,than traditional contact temperature measurement have more situations adaptability.KEY WORDS : STC89C52；Non contact sensor；LM324；Infrared radiation目 录第1章绪论1研究课题背景1第2章红外测温仪概述22.1 红外测温仪简介22.2 红外线测温仪的优点22.3 红外测温仪工作原理
7、及测温方法2第3章系统硬件设计43.1 硬件设计概述43.2 单片机STC89C52模块53.2.1 MCS-51单片机部结构53.2.2 STC89C52RC单片机介绍53.2.3 STC89C52RC单片机的工作模式63.2.4 STC89C52RC引脚功能说明73.2.5 看门狗应用103.3红外测温模块103.3.1特性103.3.2 应用103.3.3 传感器特性113.3.4实用连接电路图133.4 放大电路模块143.4.1 LM324的引脚排列143.4.2 参数与描述143.4.3特点153.4.4 应用电路163.5 A/D转换模块173.5.1 TLC2543的特点173
8、.5.2 TLC2543的引脚排列及说明173.5.3 接口时序183.5.4 应用电路203.6 电源模块203.6.1整流桥213.6.2 应用电路图223.7 液晶显示模块223.7.1 管脚功能233.7.2 特性243.7.3 应用电路25第4章系统软件设计264.1 总体设计264.2 A/D转换单元时序274.2.1 TLC2543控制字274.2.2 工作流程284.3 LM324模块314.4 红外传感器模块324.5 LCD1602显示模块334.5.11602LCD的指令说明及代码解释334.5.2 液晶显示模块程序流程图36第5章总结37致38参考文献39附录40 /
9、第1章 绪论研究课题背景温度是确定物质状态的重要参数之一，它的测量与控制在国防、军事、科学研究以及工农业生产中占有十分重要的地位。在工业生产中，我们需要经常对设备的运行状况进行监测来确保设备的安全运行，而对设备的监测通常通过测量其表面的温度来进行。现代的工业设备往往是在高电压、大电流以及其它危险情况下运行的，传统依靠人工接触式检测的方法既浪费时间、物力、人力，又带有一定的危险性，同时对测温仪所采用的材质也有严格的限制，在这样的场合下，仪器的使用寿命也成为设计接触式测温仪时的一个重点考虑问题。因此有必要去应用一种新的方式去检测目标系统的温度，确保设备的平稳运行。温度的测量方法有两类，一种是利用电
10、气参数随温度变化特性的热电阻、热电偶测温法以及以膨胀式温度计为代表的接触式测温方法，另一种是以热辐射为代表的非接触式测温方法。前者的优点在于测得的温度是物体的真实温度，测温简单、可靠，其缺点在于动态性能差，需要接触被测物体，测温元件与被测介质需要一定时间的热交换才能达到热平衡，同时对被测物体的温度场分布有一定的影响，同时由于工业现场的高温、高压、腐蚀性等恶劣条件，影响了测温仪的精度和使用寿命，大大限制了接触式测温仪的使用；非接触式测温也叫辐射测温，一般使用热电型或光电探测器作为检测元件，其与接触式测温相比，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，但受到物体的发
11、射率、测温距离、烟尘和水蒸气等外界因素的影响，其测量误差较大。目前应用最广泛的非接触式测量仪是红外测温仪，它测温的理论基础是黑体辐射定律。自然界的任何物体都在不停的向外辐射能量，物体辐射能量的大小及波长的分布与其表面的温度有着十分密切的关系，通过测量物体自身红外辐射的能量便能确定它的表面温度。第2章 红外测温仪概述2.1 红外测温仪简介红外测温仪是一种将红外技术与微电子技术结合起来的一种新型测温仪器，它通过将被测物表面发射的红外波段辐射能量通过光学系统汇聚到红外探测原件上，使其产生一个电压信号，经过放大、模/数转换等环节处理，最后以数字形式直接在显示屏上显示温度值。红外测温仪由光学部分和信号处
12、理部分组成，其体积小，便于携带，操作简单，在各行各业中得到广泛应用。2.2 红外线测温仪的优点与传统接触式温度计相比而言，红外线测温仪有着响应时间快、使用安全、非接触及使用寿命长等优点。（1） 精确。红外线测温仪精确，通常精度都是1度以，这种性能在做预防性维护时特别重要。用红外测温仪，你甚至可快速探测操作温度的微小变化，在其萌芽之时就可将问题解决，减少因设备故障造成的开支和维修的围。（2） 便捷。红外线测温仪的另一个先进之处是可快速提供温度测量，在用热偶读取一个渗漏连接点的时间，用红外测温仪几乎可以读取所有连接点的温度。另外由于红外测温仪坚实、轻巧(都轻于10盎司)，且不用时易于放在皮套中。所
13、以当你在工厂巡视和日常检验工作时都可携带。（3） 安全。安全是使用红外线测温仪最重要的好处。不同于接触测温仪，红外线测温仪能够安全地读取难以接近的或不可到达的目标温度，在仪器允许的围读取目标温度。非接触温度测量还可在不安全的或接触测温较困难的区域进行，像蒸汽阀门或加热炉附近，他们不需在冒接触测温时一不留神就烧伤手指的风险。高于头顶25英尺的供/回风口温度的精确测量就象在手边测量一样容易。红外测温仪具有激光瞄准，便于识别目标区域。2.3 红外测温仪工作原理及测温方法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的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪
14、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，并按照仪器疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。通过测量辐射物体的全波长的热辐射来确定物体的辐射温度的称为全辐射测温法；通过测量物体在一定波长下的单色辐射亮度来确定它的亮度温度的称为亮度测温法；通过被测物体在两个波长下的单色辐射亮度之比随温度变化来定温的称为比色测温法。亮度测温法无需环境温度补偿，发射率误差较小，测温精度高，但工作于短波区，只适于高温测量。比色测温法的光学系统可局部遮挡，受烟雾灰尘影响小，测温误差小，但必须选择适当波段，使波段的发射率相差不大。本文选用全辐射测温法
15、来计算被测量物体的温度，全辐射测温法是根据所有波长围的总辐射而定温，得到的是物体的辐射温度。选用这种方法是因为中低温物体的波长较大，辐射信号很弱，而且结构简单，成本较低。由普朗克公式可推导出辐射体温度与检测电压之间的关系式：V=RaT4=KT4（1.1）式中K=Ra，由实验确定，定标时取1T被测物体的绝对温度R探测器的灵敏度a与大气衰减距离有关的常数辐射率斯蒂芬玻耳兹曼常数因此，可以通过检测电压而确定被测物体的温度，上式表明探测器输出信号与目标温度呈非线性关系，V与T的四次方成正比，所以要进行线性化处理。线性化处理后得到物体的表观温度，需进行辐射率修正为真实温度，其校正式为：（1.2）式中Tr辐射温度(表观温度)(T)辐射率，取0.10.9由于调制片辐射信号的影响，辐射率修正后的真实温度为高于环境的温度，还必须作环温补偿，即真实温度加上环温才能最终得到被测物体的实际温度。第3章 系统硬件设计确定系统的硬件由单片机模块、OTP-538U温度传感器模块、LM324电压信号放大模块、A
