红外测温系统课程设计

红外测温系统课程设计

红外测温系统

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前言

一般来说，测温方式可分为接触式和非接触式，接触式测温只能测量被测物体与测温传感器达到热平衡后的温度，所以影响时间长，且极易受环境温度的影响；非接触红外测温采用红外技术可快速方便地测量物体的便面温度。不需要机械的接触被测物体而快速测得温度读书。红外测温技术利用红外光波（又红外线）作为载波来传送测量信号或者控制指令，例如红外遥控电视开关、红外报警器、自动玻璃门等。之所以采用红外光波作为控制光源，是由于红外发射器件与红外接收器件的发光与受光峰值波长一般为0.88μm~0.94μm，落在近红外波段内，而且二者的光谱恰好重合能够很好的匹配，可获得较高的传输效率及较高的可靠性。红外测控系统一般包括发射、接受以及处理部分。

本文介绍了一种基于单片机的红外测控系统，它采用了单片机控制技术和红外感应技术，集成了光学、电子和单片机等技术于一体，该系统工作可靠，成本低廉，经济效益显著。

关键字：红外测温，单片机

目录

第一章设计原理与分析 (1)

1.1 红外温度监控系统的工作原理 (1)

1.2 非接触红外测温技术的原理 (1)

第二章硬件选择与设计 (3)

2.1 红外数据采集 (3)

2.2 89C52单片机介绍 (4)

2.3 液晶显示器LCD的介绍 (6)

第三章软件设计 (7)

3.1 Keil C51软件简介 (7)

3.2 keil C51驱动LCD (11)

第四章调试结果及分析 (14)

4.1 硬件调试 (14)

4.2 软件调试 (15)

第五章总结 (18)

参考文献 (19)

第一章设计原理与分析

1.1 红外温度监控系统的工作原理

由红外温度传感器采用非接触式测温方式检测被测点表面的温度，通过A ∕D转换，送CPU处理；通过数字温度传感器采集电缆接头（或接点）的温度，以数字的形式直接交由CPU集中处理，然后利用RS485总线直接将信号（也可以使用数字采集器）传输给微机（带后台机系统）；或利用RS485总线将信号送协议转换机以标准CDT规约的形式接入综自系统，但综自系统必须留有接口，具体凡方式根据用户要求。最后由计算机进行处理，当被测点温度超出报警温度时，系统开始报警，并及时存储报警点的数据，如图1-1所示。

图1-1

1.2 非接触红外测温技术的原理

非接触红外测温技术可快速方便地测量物体的表面温度，不需要机械地接触被测物体而快速测得温度读数，能可靠地测量热的、危险的或难以接触的物体，而不会污染或损坏被测物体。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，在产品质量控制和监测、设备在线故障诊断、安全保护以及节约能源等方面发挥了正在发挥着重要作用。

一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射特性一辐射能量的大小及其按波长的分布一与它的表面温度有

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。红外位于可见光和无线电波之间，红外波长常用微米表示，波长范围为0.7微米－1000微米，实际上，0.7微米－14微米波带用于红外测温。

红外测温由光学系统、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内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪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，并按照其内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。有几个决定精确测温的重要因素，最重要的因素是发射率、视场、光学分辨率（光斑的距离和光斑的位置）。

视场－确保被测目标大于仪器测量时的光斑尺寸，目标越小，就应离它越近。当精度特别重要时，要确保目标至少２倍于光斑尺寸，建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场，背景辐射能量就会进入测温仪，干扰测温读数，造成误差。相反，如果目标大于测温仪的视场，测温仪就不会受到测量区域外面的背景影响。

红外测温仪的光学系统从圆形测量光斑收集能量并聚焦在探测器上，光学分辨率定义为测温仪到目标的距离与被测光斑直径S之比（D：Ｓ）。比值越大，测温仪的分辨率越高，被测光斑尺寸也就越小。红外光学的最新改进是增加了硅透镜的近焦特性,可对小目标区域提供精确测量，还可防止背景温度的影响。

第二章硬件选择与设计

2.1 红外数据采集

1、运算放大器（OP07）

红外传感器输入电压为0~5V，经过电阻R10、R11、电位器V0分压变为0~4V ，再有OP07,送入4051数据选择器，采用OP07构成射极跟随器，电路结构简单，抗干扰性强，电容C3电阻R12，可以稳定输出电压。如下图2-1 OP07运算放大器。

图2-1 OP07运算放大器

2、数据选择器（4051）

由于max191只有一个模拟量输入接口我们的红外数据采集了六路模拟量4051是八选一数据选择器，讲输入的六路数据分别送入到MAX191中。如图2-2所示。

图2-2 4051数据选择器

2.2 89C52单片机介绍

89C52单片机是我们生活中最常用的系列,MCS-51系列单片机有4个并行口(P0,P1,P2,P3口),但对一个稍微复杂的应用系统来说,真正可供用户使用的并行口,只有P1口可用,况且常常因扩展I2C和SPI的器件需占用某些P1口,迫使用户不得不扩展并行口以满足实际的需要。习惯上,常用的并行口接口芯片有8255、8155,这两种芯片功能比较齐全,可以使用在相对比较复杂的系统中,但如是对一般的系统而言,这些功能往往闲置不用。那么就可以选用一些本来闲置不用的口线作为选通信号来进行并行口的扩展,这样就能充分利用单片机有限的I/O资源。

一、特点：

1．与MCS-51产品指令和引脚完全兼容

2．8K字节可重擦写FLASH闪存

3．1000次擦写周期

4．全静态操作：0Hz-24MHz

5．三级加密程序存储器

6．256X8字节内部RAM