红外测温系统的设计
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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。
3.3.4实用连接电路图13
3.4放大电路模块14
3.4.1 LM324的引脚排列14
3.4.2参数与描述14
3.4.3特点15
3.4.4应用电路16
3.5 A/D转换模块17
3.5.1 TLC2543的特点17
3.5.2 TLC2543的引脚排列及说明17
3.5.3接口时序18
3.5.4应用电路20
3.6电源模块20
3.6.1整流桥21
3.6.2应用电路图22
3.7液晶显示模块22
3.7.1管脚功能23
3.7.2特性24
3.7.3应用电路25
第4章系统软件设计26
4.1总体设计26
4.2 A/D转换单元时序27
4.2.1 TLC2543控制字27
4.2.2工作流程28
4.3 LM324模块31
This paper studies the contact signal-chip microcomputer temperature measurement system because of the object to be tested for infrared radiation is the contactnondestructivemeasurement, the measurement process won’t disrupt the measuredpart of the temperature field,fastresponse,temperature high resolution,good stability and long service life and a series of asvantages,than traditional contact temperature measurement have more situations adaptability.
3.2单片机STC89C52模块5
3.2.1 MCS-51单片机内部结构5
3.2.2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱSTC89C52RC单片机介绍5
3.2.3 STC89C52RC单片机的工作模式6
3.2.4 STC89C52RC引脚功能说明7
3.2.5看门狗应用10
3.3红外测温模块10
3.3.1特性10
3.3.2应用10
3.3.3传感器特性11
4.4红外传感器模块32
4.5 LCD1602显示模块33
4.5.11602LCD的指令说明及代码解释33
4.5.2液晶显示模块程序流程图36
第5章总结37
致谢38
参考文献39
附录40
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。
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
ABSTRACT
So far ,ourcountry’s temperature measuring instrument is still a mercury thermometermainly. This kind of measuring instrument has many shortcoming,such as low accuracy.measuring time long,unrest 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 microcomputer as the core component. Use contact-less temperature preach OTP-538U temperature in sampling.Operational amplifier 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 complete data collection and conversion,realize real-time temperature measurement and real–time display to LCD1602 module.
KEY WORDS : STC89C52；Non contact sensor；LM324；Infrared radiation
第1章绪论1
研究课题背景1
第2章红外测温仪概述2
2.1红外测温仪简介2
2.2红外线测温仪的优点2
2.3红外测温仪工作原理及测温方法2
第3章系统硬件设计4
3.1硬件设计概述4
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。
3.3.4实用连接电路图13
3.4放大电路模块14
3.4.1 LM324的引脚排列14
3.4.2参数与描述14
3.4.3特点15
3.4.4应用电路16
3.5 A/D转换模块17
3.5.1 TLC2543的特点17
3.5.2 TLC2543的引脚排列及说明17
3.5.3接口时序18
3.5.4应用电路20
3.6电源模块20
3.6.1整流桥21
3.6.2应用电路图22
3.7液晶显示模块22
3.7.1管脚功能23
3.7.2特性24
3.7.3应用电路25
第4章系统软件设计26
4.1总体设计26
4.2 A/D转换单元时序27
4.2.1 TLC2543控制字27
4.2.2工作流程28
4.3 LM324模块31
This paper studies the contact signal-chip microcomputer temperature measurement system because of the object to be tested for infrared radiation is the contactnondestructivemeasurement, the measurement process won’t disrupt the measuredpart of the temperature field,fastresponse,temperature high resolution,good stability and long service life and a series of asvantages,than traditional contact temperature measurement have more situations adaptability.
3.2单片机STC89C52模块5
3.2.1 MCS-51单片机内部结构5
3.2.2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱSTC89C52RC单片机介绍5
3.2.3 STC89C52RC单片机的工作模式6
3.2.4 STC89C52RC引脚功能说明7
3.2.5看门狗应用10
3.3红外测温模块10
3.3.1特性10
3.3.2应用10
3.3.3传感器特性11
4.4红外传感器模块32
4.5 LCD1602显示模块33
4.5.11602LCD的指令说明及代码解释33
4.5.2液晶显示模块程序流程图36
第5章总结37
致谢38
参考文献39
附录40
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。
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
ABSTRACT
So far ,ourcountry’s temperature measuring instrument is still a mercury thermometermainly. This kind of measuring instrument has many shortcoming,such as low accuracy.measuring time long,unrest 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 microcomputer as the core component. Use contact-less temperature preach OTP-538U temperature in sampling.Operational amplifier 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 complete data collection and conversion,realize real-time temperature measurement and real–time display to LCD1602 module.
KEY WORDS : STC89C52；Non contact sensor；LM324；Infrared radiation
第1章绪论1
研究课题背景1
第2章红外测温仪概述2
2.1红外测温仪简介2
2.2红外线测温仪的优点2
2.3红外测温仪工作原理及测温方法2
第3章系统硬件设计4
3.1硬件设计概述4