项目编号:mcubee-216

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总字数:16500+

摘  要

伴随着科学技术的发展,人们的生活质量也得到大幅度的提升,人们对目前的生活的设备的要求也不断提高。针对目前市面上都是接触式人体温度检测,比如现在很多医院还在使用水银测温,虽然对人体的温度检测较为准确,但是水银测温计不小心打破,流出来的汞蒸气对人们的身体有害,而且污染环境。设计一款安全的,没有污染的,非接触的测温系统就显得很重要了。

本设计以STC89C52单片机为核心设计的的红外测温系统。该系统包括单片机最小系统、红外非接触MLX90614用来检测人体的温度、通过红外对管检测当前是否有人,蜂鸣器报警用来提醒当前检测者的温度不在正常的范围内、按键可以根据具体情况进行人们此时正常的温度范围、显示屏显示当前检测的环境温度和人体的检测温度。语音模块,当检测到有人且计时3S后,该模块语音播报温度及温度是否正常;当人体温度超过设定的最值的时候进行报警提醒,而且该设计是非接触的,使用较为安全。

关键词:单片机;实时显示;红外对管;红外测温模块

Abstract

With the development of science and technology, the quality of people’s life has been greatly improved, people’s requirements for the current life equipment are also increasing. For the current market is the contact human temperature detection, for example, many hospitals are still using mercury temperature measurement, although the human temperature detection is more accurate, but the mercury thermometer is accidentally broken, the flow of mercury vapor harmful to people’s health, and pollution of the environment. It is very important to design a safe, pollution-free, non-contact temperature measuring system.

This design takes STC89C52 MCU as the core design of infrared temperature measurement system. The system includes single chip microcomputer minimum system, the temperature sensor DS18B20 used to detect the environment temperature, infrared non-contact MLX90614 used to detect the temperature of the human body, the buzzer alarm to remind the testing temperature is not in the normal range, keys can be according to the specific situation for people at normal temperature range, temperature display shows the current testing environment Degrees and the body temperature of the test. The system can realize the real-time detection of human body temperature and environmental temperature, when the human body temperature exceeds the set maximum value when the alarm reminder, and the design said that the non-contact, the use of relatively safe.

Keywords:Single chip microcomputer; real-time display; temperature sensor; infrared non-contact temperature measurement

目录

第一章 绪论

1.1 选题背景及实际意义

1.2 红外测温的特点

1.3 国内外研究现状

1.3.1国内研究现状

1.3.2国外研究现状

1.4 本文的研究方法

第二章系统设计方案

2.1 红外测温的基本原理

2.1.1 红外测温的原理

2.2  整体设计方案

2.3 主要模块的选择

2.3.1 单片机的选择

2.3.2传感器方案选择

2.3.3 显示电路的选择

第三章硬件电路

3.1 总体电路模块

3.2 主控模块

3.2.1 单片机的基本内容

3.2.2 复位和晶振电路

3.3 电源电路

3.4 传感器电路分析

3.5 显示模块

3.6 报警电路

3.7 按键输入电路分析

第四章  系统设计

4.1 编程软件介绍

4.2 主程序流程设计

4.3 按键函数流程设计

4.4 显示函数流程设计

4.5 处理函数流程设计

第五章 仿真测试

5.1 仿真总体设计

5.2 环境温度和人体温度检测仿真测试

5.3 设置人体温度最大值仿真测试

5.4 人体温度超过最值报警报警测试

第六章  实物焊接

6.1 实物制作与调试

6.2 环境温度、人体温度检测实物测试

6.3 设置人体温度最大值实物测试

结论

参考文献

附录1:原理图

附录2:主程序

第一章  绪论

1.1 选题背景及实际意义

在2019年的12月份,在我国的武汉爆发了新型冠状病毒,随着该病毒的传播和快速蔓延,使得全世界都在关注该病毒,并对其采取合理的措施,被该病毒感染的症状主要表现为身体发热,全身乏力,还有干呕的现象,公共场所的体温检测是首选的非常重要的筛查措施。在临床医学中,通过体温的测量来判定病人的生理状态。传统水银温度计虽然价格便宜,但在使用时存在的问题是:水银温度计必须与人体接触,而且测温过程需要持续5到10分钟,而在温度表读数的次数上,容易因外界光线等因素而读数错误;水银温度计在测量体温或储存不当时容易破裂,人体接触汞会导致汞中毒。尤其在公共场所,特别是密集人群中,如若依然使用医院中的水银温度计进行测量,以达到监测和报警的作用,其耗费的时间、金钱、人力、物力都是庞大的。且还很难达到预防和示警的作用[1]

传统的测温方法需要与被测物体接触,测温速度慢,不适合在温度较高的地方进行测温。因此,非接触式红外温度计的设计快速、准确的反应对预防传染病的传播具有重要意义。温度是人类生理功能的外在反映,是人类健康的晴雨表。它对日常护理和疾病的检测具有重要意义。许多疾病都可以通过体温的变化来预测,因此温度计在医学领域起着非常重要的作用,通过红外温度的检测使得国家对该病毒的检测防范以未然,人体的测温不仅仅使用在医学之中,还在军事训练和消防等等过程之中也会使用到,应随时对培训进行监控,以提高培训效果。消防队员在灭火时必须了解体温,体温过高或心率过快时,应迅速撤离,以避免出现危险。因此,为了准确测量人体温度,在许多领域都需要这种测温仪[2]

在本文中,提出了一种基于非接触式测温仪,它基于使用红外辐射的温度感测。这类红外测温仪,数据感应是通过红外传感器完成的,红外传感器将这些射线投射到热探测器上,最后将其转换为电信号,电信号的幅度与投射射线的温度成正比。再通过单片的运算晶结果发送到液晶显示器[3]

1.2 红外测温的特点

在过去,接触式测量是一个主要的测量方式,但是接触式测量过程比较缓慢。进行温度测量时,需要保持热敏元件与物体表面接触,然后通过热传导的方式传递热量,从而进行温度测量。接触式测量存在很多不便:测量时间太长,测量效率低;当物体温度很高时,会造成热敏元件的损坏;当物体正在移动时,无法快速准确的测出物体的温度[4]

要了解红外温度计的好处,重要的是要了解它们的功能。世界上的所有的物体,其本身都有其特定的红外辐射,而且该物体的温度越高,其体内的分子就会越活跃,则他所发出的辐射的能就会越多,通过采用红外测温手机其发射能,然后将该辐射能聚焦到检测器上。然后,检测器将能量转换为电信号,该电信号被放大并显示为温度读数。红外测温仪的形状,大小和功能各不相同。但是此次设计的红外测温系统,除了和以前接触式的温度测量具有相同的功能之外,该系统还具有一些其它的优点,可以进行非接触式测温,而且测量的精度比之前的高很多,其可以检测的温度的范围也较大,以及响应时间短[5]

红外测温的优点就是不但可以检测正常的温度范围,还可以进行高温或者一些危险的环境也可以进行检测,可以在一米范围内进行测量。当物体较远时,红外测温仪通常与激光一起使用,可以测量范围更远的物体[6]

红外测温仪非常适合监视过热的设备的温度。红外测温仪有多种样式,主要有两种,一种是便携式手持式测温仪,手持式仪表通常是带有触发器的枪形,使其易于操作和对准目标。在线式固定测温仪,将测温仪固定在某个位置,然后通过测温仪对物体连续监测,并将数据显示在液晶屏上,或者传输至终端,用于对物体温度的实时监测。

红外测温仪的另一个共同特点是测量范围大。对于热电偶温度计,测量范围受所用仪表和探头的类型限制。例如,标准T型仪表的测量范围可达400°C。如果需要测量更高的温度,则用户将不得不切换到J型或K型仪表和探头。使用红外测温仪,基本设备可以测量高达538°C的温度,而专用的红外测温仪则可以测量高达3000°C的读数。

红外测温仪测量时间比仪表和探头的响应时间短。使用常规表面探针进行表面测量时,通常需要等待30秒或更长时间。基本的红外测温仪的响应时间低至半秒,用户只需瞄准并按下测量键即可接收实时的数据[7]

与传统的探头和仪表测量仪相比,红外温度计具有灵活性,易用性和先进性的特征。有可用于几乎任何场所的红外测温仪。借助专门的仪表,可以实现对高温、危险以及远距离的物体进行温度测量,相信红外技术将会成为温度测量的主要手段。

1.3 国内外研究现状

1.3.1国内研究现状

在我国,对于红外热成像检测的研究相比较国外研究的时间较晚,直到1975年的时候,我国西安的热工所和昆明的物理所等其它一些单位进行合作研究出我国的第一台红外热像仪,这个时候才打破红外热成像国外进行。

随后我国在增透膜和中长波红外变焦系统进行了改进,在一些杂辐射的抑制等方面进行了大量的研究,目前,我国的中科院士杨为锦设计了一种进行高变倍比中波可以进行连续变焦的系统,该系统可以实现11~200mm进行连续变焦,其变倍可以超过18+,系统焦距可达300mm。哈尔滨工业大学的汪子君等国外热像仪建立了红外热像无损检测系统,还设计了其硬件和软件,该系统的技术是远远超过国外的相同种类的水平的。

目前在我国单单就从事红外检测技术,生产和经营的单位就超过了400多家主要在武汉,浙江等地。

而广州生产的一款,其主要被用在了一些电力,或者一些石油化工等等,该系统具有较多的优势:它的检测温度的范围较大,可以达到-20摄氏度到600摄氏度,其最高可以检测的温度为2000摄氏度,该系统的分辨率可以达到640像素×280像素,其精度也可以精确到2摄氏度。

而由维泰凯信公司生产的系统,该系统也具有较多的优点,该系统的结构较为简单,而且测量的时间较短,一般一次只需要几十秒钟,而且这款系统的可以检测的面积也较大,能定量测量缺陷的位置、大小和深度,可集成多种激励方式。

1.3.2国外研究现状

瑞典的AGEMA公司于1995年首先开发了锁相热成像检测技术,后被FLIR公司并购,目前美国的TWI、德国的Edevis以及以色列的Opgal公司的主动式红外热成像检测系统产品技术较为成熟,而且其应用较广。

在国外属于被动式的红外热像仪的厂家较多,比如美国的FLIR,德国的Infratec日本的NEC等等。

其中美国的FLIR设计的红外热像仪,这款热像仪的分辨率和中国的一样,但是它的视角可以在25°到19°之间进行转换,其主要用在一些电力行业进行一些绝缘子的脱落或者一些接触不良,对于人体的测温的效果不是很好。

1.4 本文的研究方法

本设计非接触红外测温系统由单片机最小系统、红外对管以及红外非接触MLX90614ESF测温模块电路、语音模块、蜂鸣器报警电路、按键输入电路、显示电路和电源电路等电路组成,可以实现以下功能:

1、通过MLX90614非接触人体红外测温模块测量人体温度;
2、通过红外对射管检测手指是否放在测温模块上;
3、通过语音播报人体温度值及温度是否正常;
4、通过按键可修改温度上下限;
5、通过LCD1602显示屏显示温度值和是否有人。

……………..本设计说明书是配套实物和仿真的,完整的设计参考书请购买后下载,购买过程遇到任何问题请联系客服进行咨询。本资料是一次性商品,不支持退货,感谢您对单片机俱乐部的支持……………..

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