1、I摘 要温度测量技术应用十分广泛，而且在现代设备故障检测领域中也是一项非常重要的技术。但在某些应用领域中，要求测量温度用的传感器不能与被测物体相接触，这就需要一种非接触的测温方式来满足上述测温需求。本论文正是应上述实际需求而设计的红外测温仪。本设计将对硬件选择以及结构进行设计，并且采用新型的可编程温度传感器TN901，它的优点是能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，性能稳定，并且不需复杂的信号调理电路和 A/D 转换电路。不需要使传感器TN901 与人体接触，进行温度感应后，TN901 就可以感应温度并且直接送入AT89S51 单片机中，经过单片机的信号处理并将其送出，通过 LC
2、D1602 显示屏进行显示。这样的好处是可以快速并精准的测量出人体体温，与传统的水银体温计相比，它的优点是测量精准度高、测量时间短、并且方便读数。关键词：51 单片机；TN901 红外测温仪；LCD1602 液晶显示屏IIABSTRACTThe technology of temperature measurement is used widespread, and it also important in the modern equipment failure examination field. But in some application domains, we neednt the
3、 sensor contact with the measured object which used in temperature measurement, this needs a kind of non-contact temperature measurement to satisfies the demand and the design of this infrared thermometer is also based on the demand.The design and structure will be designed hardware options, and usi
4、ng the new programmable temperature sensor TN901, its advantage is to be completed and SCM data acquisition and processing directly realize the convenience, high precision, stable performance, and without complex signal conditioning circuit and A / D converter circuit. TN901 does not need to make co
5、ntact with the human body sensor, temperature sensor after, TN901 can sense temperature and directly into the AT89S51 microcontroller, after signal processing and microcontroller sent out by LCD1602 digital tube display. The advantage is that you can quickly and accurately measure the body temperatu
6、re, compared with the traditional mercury thermometer, it has the advantage of high measurement accuracy, measurement time is short and easy to read.KEYWORDS：the 51single;the TN901 infrared thermometer;the ED1602 LCDIII目 录摘 要 .IABSTRACT.II目 录 .III1 绪论 .12 系统的原理及方案 .32.1 温度测量技术的概述 .32.2 红外测温原理及方法 .32
7、.3 红外测温系统的方案介绍 .43 红外测温系统的硬件设计 .83.1 单片机处理模块 .83.2 红外测温模块 .103.3 电源模块 .103.4 键盘模块 .113.5 LCD 显示模块 .114 红外测温系统的软件设计 .124.1 主程序模块的设计 .124.2 红外测温程序模块 .134.3 键盘扫描程序模块 .144.4 显示程序模块 .14结 论 .16致 谢 .17参考文献 .18附录 一 .19IV附录 二 .23附录 三 .29附录 四 .3011 绪论体温计是一种测量人体体温、辅助治疗和诊断疾病的常用医疗工具。随着现代科技的发展，新材料、新工艺的运用，各式各样的体温计
8、陆续出现，探测方式在不断改进，但是人们最常用的依然是水银接触式体温计。水银接触式体温计是根据汞受热膨胀的原理制成的，由于受到体温的影响，水银的体积膨胀使体温计内水银柱的高度发生变化达到一定的设定刻度实现测量体温。由于人体体温一般变化范围在 35 摄氏度到 42 摄氏度之间，所以水银接触式体温计刻度通常设定是 35到 42。每度的范围分成 10 份，因此水银接触式体温计可精确到 0.1 度。近年来，电子体温计越来越多的应用于各个行业，比如冶金、玻璃制造及体温测量等领域。许多医院也采用了部分电子体温计，虽然其性能和使用范围暂时不能与传统水银体温计相比，但是因其拥有快速便捷、无需接触被测者等优点被广
9、泛采用，并且在未来会被应用的越来越广。本体温计采用 TN901 红外传感器测量被测者体表温度，能直接测量被测者体表实际温度，测量精度高，抗干扰能力强，并运用此方法制造高性能的非接触式电子体温计。本文提出的新型测量体温仪器，针对传统体温计的测量时间长、精度差、接触人体皮肤易交叉感染等问题作出改进，解决了传统体温计读数不方便，用途单一等问题；无汞害，使用寿命长，灵敏度高，快捷方便，不易损坏，尤其适合于老年人、小孩和特殊病人群体。自从 1800 年英国天文学家 F.W.赫歇尔发现了红外辐射以来，红外技术的发展与应用已有很多年的历史。在相当长的一段时间里，红外技术的应用受到性能优良的红外传感器的制约。
10、红外传感器是红外测温设备的关键部件，它把接收到的红外辐射转变为人们便于观察和测量的电能或者热能参数。红外测温设备发展到今天，在技术上已经趋于成熟。国外的非接触式红外电子测温设备已经发展到相当的水平；在国内，虽然起步比较晚，但是经过了近十几年的发展和研究，目前国内也能生产出高灵敏度、高分辨率的红外传感器，使得限制国内红外测温技术2应用过程中的一个技术难题得到了较好的解决。目前，应用红外诊断技术的测试设备比较多，像红外测温仪、红外热电视、红外热成像仪等等。此时，我国也在积极主动的研发一种体积小、成本低、不受外界温度干扰、精度高的人体红外测温仪，也就是本课题的非接触式电子体温计，对医学的发展有着很重
11、要的意义。本设计主体采用 TN901 红外测温模块接收被测人体温度信号，交由 51 单片机程序处理之后变成准确文字信号在 1602 液晶显示屏上显示具体读数。红外测温模块负责温度的测量、采集，并将采集的数据通过数据端口传送到单片机。单片机负责控制启动温度测量，接受测量数据，计算温度值并输出显示以实现红外测温目的的非接触式电子体温计。32 系统的原理及方案本设计将对硬件选择以及结构进行设计，并且采用新型的可编程温度传感器TN901，它的优点是能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，性能稳定，并且不需复杂的信号调理电路和 A/D 转换电路。不需要使传感器TN901 与人体接触，进行温度
12、感应后，TN901 就可以感应温度并且直接送入AT89S51 单片机中，经过单片机的信号处理并将其送出，通过 LCD1602 进行显示。这样的好处是可以快速并精准的测量出人体体温，与传统的水银体温计相比，它的优点是测量精准度高、测量时间短、并且方便读数。2.1 温度测量技术的概述体温计是一种测量人体体温、辅助治疗和诊断疾病的常用医疗工具。随着现代科技的发展，新材料、新工艺的运用，各式各样的体温计陆续出现，探测方式在不断改进，但是人们最常用的依然是水银接触式体温计。水银接触式体温计是根据汞受热膨胀的原理制成的，由于受到体温的影响，水银的体积膨胀使体温计内水银柱的高度发生变化达到一定的设定刻度实现
13、测量体温。由于人体体温一般变化范围在 35 摄氏度到 42 摄氏度之间，所以水银接触式体温计刻度通常设定是 35到 42。每度的范围分成 10 份，因此水银接触式体温计可精确到 0.1 度。近年来，电子体温计越来越多的应用于各个行业，比如冶金、玻璃制造及体温测量等领域。许多医院也采用了部分电子体温计，虽然其性能和使用范围暂时不能与传统水银体温计相比，但是因其拥有快速便捷、无需接触被测者等优点被广泛采用，并且在未来会被应用的越来越广。2.2 红外测温原理及方法红外测温仪的测温原理是黑体辐射定律，众所周知，自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量，物体的向外辐射能量的大小及其按波长的分4
14、布与它的表面温度有着十分密切的联系，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强。黑体的光谱辐射出射度由普朗克公式确定，即： 21/5CMe公式 2-1 普朗克公式下图 2-1 是不同温度下的黑体光谱辐射度图：图2-1 不同温度下的黑体光谱辐射度从上图中曲线可以看出黑体辐射具有几个特征: 在任何温度下，黑体的光谱辐射度都随着波长连续变化，每条曲线只有一个极大值； 随着温度的升高，与光谱辐射度极大值对应的波长减小。这表明随着温度的升高，黑体辐射中的短波长辐射所占比例增加； 随着温度的升高，黑体辐射曲线全面提高，即在任一指定波长处，与较高温度相应的光谱辐射度也较大，反之亦然。2.3 红外测温系统的方案
15、介绍本设计将对硬件选择以及结构进行设计，并且采用新型的可编程温度传感器TN901，它的优点是能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，性能稳定，并且不需复杂的信号调理电路和 A/D 转换电路。不需要使传感器TN901 与人体接触，进行温度感应后，TN901 就可以感应温度并且直接送入AT89S51 单片机中，经过单片机的信号处理并将其送出，通过 LCD1602 数码管进行显示。这样的好处是可以快速并精准的测量出人体体温，与传统的水银体温计相比，它的优点是测量精准度高、测量时间短、并且方便读数。非接触式电子体温计主要由 TN901 非接触式温度传感器控制，测量采集被测目标温度，将温度信
16、号转变成电信号传送给单片机，由程序处理之后转变成文字5信号在 1602 液晶显示屏上显示被测目标具体温度数字。非接触式电子体温计由两大部分构成，第一部分 TN901 非接触式温度传感器；第二部分主体控制电路板，电路板由 51 单片机、1602 液晶显示屏、10K 排阻、4.7K 滑动变阻器、晶振、蜂鸣器、复位电路等构成。主要实现 TN901 温度传感器测量目标温度，经过程序处理之后在 1602 液晶显示屏上显示目标温度的具体数字。设置程序最大测量温度和最小测量温度，目标温度超出此范围蜂鸣器发出警报。通过按键复位测量完成后还原读数。4.7K 滑动变阻器调节 1602 液晶显示屏亮度等。图 2-2 TN901 红外测温仪表 2-2 极限值参数 符号 额定值直流电压 V+ 7.0V输入电压范围 VIN -0.5V to V+ + 0.5VNote: 电压超过额定表中给出的额定值可能引起操作错误或者器具的损坏。对正常工作条件见 AC/DC 参数. 表 2-3 直流参数 1
