红外线温度测量 (3)

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1、河南理工大学毕业设计（论文）说明书摘要红外测温技术在生产过程，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。它打破了传统的测温模式，并且具备回应速度快、测量精度高、测量范围广和可同时测量环境温度和目标温度的特点，测量距离可达30米左右。本设计是一种方便用户使用的温度测量工具，功能稳定，运行速度快，通过单片机的运算处理，完成数据的显示与语音播报功能。本系统主要是以凌阳科技推出的一款16位结构的微控制器SPCE061A单片机作为主控制器进行设计的。利用红外线温度传感器测量目标温度，进行AD转换，传给单片机，经单片机处理信息之后，把信息传给SPLC501 液晶模块

2、显示出来，经过内部计算，并由语音模块外接功放，实现语音播报温度。测量范围是-33C220C ，测量精度是0.6C 。本系统包括语音播报和SPLC501 LCD液晶显示、TN红外测温传感器接入等部分。关键词：红外线温度测量，凌阳SPEC061A单片机，语音播报 ，SPLC501 液晶模块AbstractInfrared temperature measurement technology in the production process、quality control and monitoring、equipment online fault diagnosis and security pr

3、otection， and energy conservation has played an important role. It breaks the traditional temperature measurement mode, and has the charcteristics of fast response、high accuracy 、wide measurement range 、simultaneously measuring temperature and target temperature ,and the distance measurement can be

4、up to 30 meters. The design is a user-friendly tool for temperature measurement, which is stable, running fast through the MCU operation processing for data display and voice broadcast function. This system is designed by using Sunplus introducing the structure of a 16-bit single chip micro-controll

5、er as the master controller SPCE061A . Using infrared temperature sensor to measure target temperature, then for AD conversion, and transmitting to single chip, after single chip processing information ，trasmitting information to SPLC501 LCD module to display,through the internal calculation by the

6、voice module external power amplifier, voice broadcast temperature. Measurement range is -33C220C, accuracy is 0.6C. The system includes voice broadcast and SPLC501 LCD liquid crystal display, TN access to other parts of infrared sensors. Key words: infrared temperature measurement, Sunplus SPEC061A

7、 microcontroller, voice broadcast, SPLC501 LCD Module 目录1 绪论11.1 课题开发的背景和现状11.2 课题开发的目的和意义21.3 课题的要求22 红外测温工作原理43 系统总体设计63.1 系统基本设计63.1.1 系统设计思路63.1.2 系统设计总体框架63.2 系统设计方案选择74 硬件设计114.1 硬件总体设计114.2 红外温度传感器选型114.3 电源模块144.4 语音播报154.5 SPLC501 LCD液晶显示164.6 凌阳SPCE061A单片机194.6.1 凌阳SPCE061A单片机设计194.6.2 凌阳S

8、PEC061A单片机电路215 软件设计235.1 主程序235.1.1 主程序流程图235.1.2 主程序的设计245.2 红外线测温子程序设计255.3 语音播报285.4 LCD液晶显示316 系统调试346.1 系统硬件调试346.1.1 系统硬件环境346.1.2 系统硬件调试346.2 系统软件调试346.2.1 系统软件环境346.2.2 系统软件调试39总结和展望40致谢41参考文献42附录1 原理图43附录2 源程序44 IV1 绪论1.1 课题开发的背景和现状红外辐射这一物理现象被发现在1800年，但直到本世纪50年代，红外技术才开始进入广泛应用的阶段。非接触测温技术也叫辐

9、射测温，最早的非接触测温就是以光学高温计为代表的高温法，以后，人们根据斯蒂芬.玻尔兹曼公式，利用黑体辐射能与热力学温度的关系进行测温，这就是全辐射测温和部分辐射测温法，还有的人在光学高温计上进行改进，出现了光电高温计、红外温度计等。红外测温优点如下：1.它的测量不干扰被测温场，不影响温场分布，从而具有较高的测量准确度。2.测温范围宽，在理论上无测量上限，可以测量相当高的温度3.探测器的响应时间短，反应速度快，易于快速与动态测量4.不必接触被测物体，操作方便5.可以确定微小目标的温度随着工农业、国防事业、医学的发展，对温度测量越来越迫切。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

10、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，国内红外温度测量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。但是比起国外，我们仍处于起步晚，高度低的状况，就温度仪来说，美国红外线测温仪型 号: Fluke 62 Mini(非接触式温度测量) 特 点: 较宽的温度范围到500；高光学分辨率；激光瞄准；高精度；背景光显示；同时显示测量的最大值 温度范围: -30-500(932) 精 度: 10C-30（50F-86）时为1（2），德国一家公

11、司制造的，响应时间因为一秒钟，日本的温度测量技术精确度远远领先世界同种技术。1.2 课题开发的目的和意义为了克服传统的温度计测量温度的主要缺点需要测量者与被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，本文设计红外测温的整体系统构架。接着根据红外测温原理，主要针对人体体温测量进行了具体的设计开发开发包括硬件电路，外围工艺，单片机程序和主机程序，对人体的温度测量的误差低于o1。红外测温为测量各种温度提供了快速、红外测量手段，可广泛、有效地用于密集人群的体温测量。红外测温针对特定人群，比如儿童或老人，极其方便。且利用单片机技术开发的语音功能便可克服传统体温计的许多缺

12、陷。它不但可以以数字的方式显示出测量结果，使测量过程变得直观，而且可以根据需要以语音播报出当前的温度值，除此之外，语音体温计还具有较高的灵敏度，可以在几秒钟内测得结果，且寿命长，是较为理想的测温仪器。在本设计中，整合大学所学的各种专业知识，并运用到实际生活中，并在其中中应用了当今的新技术，此设计能跟上科技大潮的步伐。红外测温现在应用日益广泛，在生活中应用很多。在我国甲流、SARS时，红外测温是最常用的测量技术，无接触，不感染，对人们战胜疾病，起到很重要的作用。无论是过去还是将来，红外测温应用必将日益广泛。本设计就是基于这种思路，从基础入手，利用红外测温技术，提高了测温的距离，和测温的范围，并应

13、用了语音播报技术，在传统测温的基础上更进一步。本设计在人们的生活中，会得到推广并应用与各个领域。1.3 课题的要求本设计实现红外温度测量，具有红外非接触测温功能。利用红外测温原理，使用红外测温传感器，测量出目标在其波段范围内的红外辐射量，经过AD转换后，将测量值发送到处理器，根据公式计算出物体的实际温度值。可以对室温或体温进行测量，经液晶显示，并且将温度值语音播报出来。主要要求包括（1）了解红外线温度测量的设计原理，制定合理的设计方案；（2）根据实际的应用，选择合适的芯片和温度传感器；（3）测量范围在-33至200； （4）测量误差在0.6，或温度值的1%；（5）使用音频芯片播报测量温度值；

14、（6）使用SPLC501液晶模块显示数据根据以上要求： 本文以凌阳SPCE061A单片机和红外测温传感器、SPLC501液晶模块为基础，进行设计，了解芯片的结构，总结系统设计的框架，选择需要匹配的元器件,并进行线路的连接，画出系统原理图，和各个芯片的原理图。设计完成，进行焊接和调试。 2 红外测温工作原理红外测温是辐射式测温的一种，是利用物体的热辐射现象来测量物体温度的。红外辐射的基本依据是玻耳兹曼、普朗克等人的黑体辐射定律。黑体是一种理想物体，它们在相同的温度下都发出同样的电磁波谱，而与黑体的具体成分和形状等特性无关，通过实现和计算得出黑体辐射定律。一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围

15、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。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素在：1. 材料种类2. 表面粗糙度3. 理化结构4. 材料厚度自然界一切温度高于绝对零度(一27315)的物体，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合基尔霍夫辐射定律。只要测量出所发射的E，就可得出温度，这就是红外测温的原理。