便携式红外测温系统的设计
摘要
到目前为止，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STC89S52 单片机为核心部件。利用非接触式温度传OTP-538U对温度进行采样,得到的电信号经过四运放芯片（LM324）前置放大后送至A/D模块，A/D采用12位高精度的574芯片,数字信号传到主控芯STC89C52，并由微处理器完成数据采集和转换,实现温度实时测量并实时显示到LCD12864模块上，同时，控制器将是实时温度值与设定的温度上限值比较，如果满足报警条件，则开启声光报警。
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, our country's temperature measuring instrument is still a mercury thermometer mainly. This kind of measuring instrument has many shortcomings, such as low accuracy, measuring time long, unrest congruent. The subject of the infrared temperature measurement system can realize the body temperature close distance or distance measured accurately. The design for the STC89S52 single-chip microcomputer as the core components. Use contact-less temperature preach OTP-538-U 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 574 chip, digital signals to control STC89C52 core, and the microprocessor complete data collection and conversion, realize real-time temperature measurement and real-time display to LCD12864 module, at the same time, the controller will be real-time temperature and the temperature of the limits set on comparison, if meet the alarm conditions, the open sound and light alarm.
This paper studies the contact sensor single-chip microcomputer temperature measurement system because of the object to be tested for infrared radiation is the contact nondestructive measurement, the measurement process won't disrupt the measured part of the temperature field, fast response, temperature high resolution, good stability and long service life and a series of advantages, than traditional contact temperature measurement have more situations adaptability.
KEY WORDS: STC89C52, Non contact sensor, LM 324, Infrared radiation
目录
摘要............................................................................................................................... I ABSTRACT .................................................................................................................... I 第1章绪论 (1)
1.1 研究课题背景 (1)
1.2 红外测温仪概述 (1)
1.2.1 红外测温仪简介 (1)
1.2.2 红外线测温仪的优点 (2)
1.2.3 红外测温仪工作原理及测温方法 (2)
1.3 设计任务 (3)
1.4 本设计的主要工作 (3)
第2章系统的总体方案 (5)
2.1 总体方案概述 (5)
2.2系统硬件总体设计方案 (5)
2.3 系统软件总体设计方案 (6)
第3章硬件部分设计 (7)
3.1硬件设计概述 (8)
3.2主控芯片处理模块 (8)
3.2红外采集模块 (10)
3.2.1先进行对温度传感器的选择 (10)
3.2.2 LM324四运放 (10)
3.2.3 红外采集与放大模块电路图 (11)
3.3 AD转换模块 (11)
3.3.1 AD574芯片介绍 (11)
3.3.2 AD574的引脚说明： (12)
3.3.3芯片的工作原理 (13)
3.4 RS232串口通信模块 (13)
3.5无线传输模块 (14)
3.6 液晶显示模块 (15)
3.7 键盘模块 (16)
3.8 声光报警模块 (17)
3.9 环境温度检测模块 (18)
3.9.1 DS18B20的内部结构 (18)
3.9.2 DS18B20 的测温原理 (19)
第4章软件部分设计 (21)
4.1 软件设计概述 (21)
4.2主程序设计 (21)
4.2.1主程序设计概述 (21)
4.2.2 主程序流程图 (22)
4.3 OTP-538U红外测温程序模块 (22)
4.3.1 红外测温模块程序设计概述 (22)
4.3.2 红外测温模块程序流程图 (23)
4.4 无线蓝牙传输程序模块 (23)
4.4.1无线蓝牙程序设计概述 (23)
4.4.2 无线蓝牙程序流程图 (24)
4.5 键盘扫描程序模块 (24)
4.5.1 键盘扫描模块程序设计概述 (24)
4.5.2 键盘扫描模块程序流程图 (25)
4.6 液晶显示程序模块 (25)
4.6.1 液晶显示模块程序设计概述 (25)
4.6.2 液晶显示模块程序流程图 (26)
致谢 (28)
参考文献 (29)
附录.............................................................................................. 错误！未定义书签。
第1章绪论
1.1 研究课题背景
温度[1]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[2]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[4]。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[7]，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。
1.2 红外测温仪概述
1.2.1红外测温仪简介
红外测温仪是一种将红外技术与微电子技术结合起来的一种新型测温仪器，它通过将被测物表面发射的红外波段辐射能量通过光学系统汇聚到红外探测原
件上，使其产生一个电压信号，经过放大、模/数转换等环节处理，最后以数字
形式直接在显示屏上显示温度值。红外测温仪由光学部分和信号处理部分组成，其体积小，便于携带，操作简单，在各行各业中得到广泛应用。
1.2.2红外线测温仪的优点
与传统接触式温度计相比而言，红外线测温仪有着响应时间快、使用安全、非接触及使用寿命长等优点。
（1）精确。红外线测温仪精确，通常精度都是1度以内，这种性能在做预防性维护时特别重要。用红外测温仪，你甚至可快速探测操作温度的微小变化，在其萌芽之时就可将问题解决，减少因设备故障造成的开支和维修的范围。
（2）便捷。红外线测温仪的另一个先进之处是可快速提供温度测量，在用热偶读取一个渗漏连接点的时间内，用红外测温仪几乎可以读取所有连接点的温度。另外由于红外测温仪坚实、轻巧(都轻于10盎司)，且不用时易于放在皮套中。所以当你在工厂巡视和日常检验工作时都可携带。
（3）安全。安全是使用红外线测温仪最重要的好处。不同于接触测温仪，红外线测温仪能够安全地读取难以接近的或不可到达的目标温度，在仪器允许的范围内读取目标温度。非接触温度测量还可在不安全的或接触测温较困难的区域进行，像蒸汽阀门或加热炉附近，他们不需在冒接触测温时一不留神就烧伤手指的风险。高于头顶25英尺的供/回风口温度的精确测量就象在手边测量一样容易。红外测温仪具有激光瞄准，便于识别目标区域。
1.2.3红外测温仪工作原理及测温方法
红外测温仪由光学系统、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，并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。
通过测量辐射物体的全波长的热辐射来确定物体的辐射温度的称为全辐射
测温法[3]；通过测量物体在一定波长下的单色辐射亮度来确定它的亮度温度的称为亮度测温法；通过被测物体在两个波长下的单色辐射亮度之比随温度变化来定温的称为比色测温法。
亮度测温法无需环境温度补偿，发射率误差较小，测温精度高，但工作于短波区，只适于高温测量。比色测温法的光学系统可局部遮挡，受烟雾灰尘影响小，测温误差小，但必须选择适当波段，使波段的发射率相差不大。本文选用全辐射
测温法来计算被测量物体的温度，全辐射测温法是根据所有波长范围内的总辐射而定温，得到的是物体的辐射温度。选用这种方法是因为中低温物体的波长较大，辐射信号很弱，而且结构简单，成本较低。
由普朗克公式[9]可推导出辐射体温度与检测电压之间的关系式：
V=RaεσT 4=KT 4
（1.1）
式中K=Raεσ，由实验确定，定标时ε取1
T —被测物体的绝对温度
R ——探测器的灵敏度
a ——与大气衰减距离有关的常数
ε——辐射率
σ——斯蒂芬—玻耳兹曼常数 因此，可以通过检测电压而确定被测物体的温度，上式表明探测器输出信号与目标温度呈非线性关系，V 与T 的四次方成正比，所以要进行线性化处理。线性化处理后得到物体的表观温度，需进行辐射率修正为真实温度，其校正式为： 4)
(T T T r ε= （1.2）
式中T r ——辐射温度(表观温度)
ε(T)——辐射率，取0.1～0.9 由于调制片辐射信号的影响，辐射率修正后的真实温度为高于环境的温度，还必须作环温补偿[8]，即真实温度加上环温才能最终得到被测物体的实际温度。
1.3 设计任务
（1）正确显示物件、人体和环境温度；
（2）键盘输入编号，实现编号与实际温度配对；
（3）精确显示实际测得温度，并根据温度显示情况自动判断，与设定目标温度比较，温度过高或过低自动报警，记录温度数据和相应的编号，并可以调出查看。
1.4 本设计的主要工作
正确选择主要芯片、元件，并介绍其结构和基本功能；设计绘出系统原理图；正确简洁的源程序；语言流畅简洁。并且根据要求，红外测温仪的要达到的设计技术参数指标如下:
(1)测温范围: 35-400C；
(2)温度分辨率: 0.010C；
(3)无线通信传输距离: 100m ；
(4)完成测量时间: <2s；
(5)工作温度: 150C-300C；
(6)工作电压: 5V。
第2章系统的总体方案
2.1总体方案概述
红外测温仪充分应用热电堆传感器、单片机、计算机、无线通信等电子技术，其总体设计方案如下:
通过安装在探头上的热电堆探测器TOP-538U[11]得到温度对应的电信号，电信号经过四运放芯片（LM324）前置放大后送至A/D模块，A/D采用12位高精度的574芯片,数字信号传到主控芯片STC89C52，并由微处理器完成数据采集和转换,最后将转换后的数据通过下位机的串行口送至无线单发模块发射，这样就与上位机无线单收模块建立起无线通信。同时下位机具有温度实时显示功能和功能选择键。在上位机中，单收模块收到的数据通过计算机的串行口送入CPU并进行解数据包，显示曲线，存储数据。
红外测温仪由上位机和下位机组成，其主要功能有以下几个方面:温度信号的放大和A/D转换;用LCD实时显示温度；按键扫描；数据的无线传输；数据存储；温度曲线的绘制。
2.2系统硬件总体设计方案
确定系统的硬件由单片机模块、OTP-538U温度传感器模块、AD转换模块、液晶显示模块、声光报警模块、HC-05蓝牙模块、键盘模块、RS232串口通信模块、声光报警模块、环境温度采集模块。硬件的流程是控制器通过不断的扫描键盘，当扫描到键值要求开始测温时，判断是测量环境温度还是目标温度，然后发送开始允许测温指令给OTP-538U，OTP-538U执行测温任务并把测量结果送往主控制器，主控制器处理温度后实时显示到LCD12864模块上，同时，控制器将是实时温度值与设定的温度上限值比较，如果满足报警条件，则开启声光报警，同时，控制器不断地扫描键盘，当发现有键值允许开启无线传输模块或经RS232电平转换模块传将实时温度值传至上位机，在上位机里面实现数据接收、数据显示、数据存储、数据查询、生成曲线报表等多项功能。
图2.1 红外测温系统的硬件方案设计框图 图2.1中，STC89C51主控制器是本系统的控制中心，它负责控制启动温度测量、接收测量数据、计算温度值、键盘控制、显示控制和无线传输数据控制；OTP-538U 模块负责温度数据的测量和采集，并将采集到的数据通过数据端口传送给STC89C51单片机；通过键盘模块可以方便地控制测温及无线传输；RS232转换电路模块可以使主控制器方便地同上位机进行串口通信，并可以同时接收或传送外部送来的资料；LCD 显示模块把测量的温度值直观地显示给观测者。
2.3 系统软件总体设计方案
按照系统的设计功能要求，本红外测温系统的设计采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力配合按键控制，来控制温度的检测、显示、报警、传输；并用上位机软件界面实现温度的存储、查询、曲线报表等功能。所以本测温系统的软件设计同样采用模块化的设计思想，它把整个系统分成若干模块分别予以解决，它包括主从控制器的主程序模块，红外测温模块，键盘扫描模块、声光报警模块、液晶显示模块、无线传输模块和上位机模块。
STC89C52红外测温OTP-538U 前置放大电路LM232A/D 转换电路AD574LCD12864液晶显示RS232串口通信声光报警
蓝牙无线传输模块四按键独立键盘环境测温DS18B20
图2.2 红外测温系统的软件方案设计框图
图2.2中，主程序模块主要完成系统初始化，温度的检测，串行口通信，键盘和显示等功能，其中系统初始化包括:串口通信中断的初始化、液晶显示的初始化，无线传输初始化；红外测温模块包括：获取温度数据，计算温度值。键盘扫描模块 ：获取按键信息，处理按键请求等；显示模块：获取并处理相应的温度数据；无线传输模块：将测量到的温度传到上位机进行处理。
主程序模块LCD 液晶
显示红
外
测
温键盘扫
描声光报
警
蓝牙无
线传输RS2332串口通信
CPU
蓝牙适配器接收
第3章硬件部分设计
3.1硬件设计概述
基于STC89C52单片机的红外测温系统的硬件设计采用模块化设计思想，将整个系统分成九大模块：主控单片机处理模块、红外测温模块、AD转换模块、RS232串口通信模块、无线传输模块、LCD液晶显示模块、键盘模块、声光报警模块、环境温度采集模块。通过划分模块的方法，可以把一个复杂的问题分割成几个相对容易解决的问题，然后分别予以解决，大大简化了设计的难度。
3.2主控芯片处理模块
经过选择，决定使用STC89C52单片机，STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC89C52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机的一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
图3.1 AT89C52引脚
P0 口：P0口是一个8位的双向I/O口。当它用作输出口时，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。
P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能够驱动4 个TTL 逻辑电平。当对P1 端口写“1”时，内部得上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部的上拉电阻就会把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。当我们对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用。在flash编程和校验时，P3口也可以接收一些控制信号。
RST: 是复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。如果看门狗计时完成，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash 编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。一般情况下，ALE 以晶振六
分之一的固定频率输出脉冲，这个脉冲可用来作为外部定时器或时钟使用。
PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，但是在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。
EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。
XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
3.2红外采集模块
3.2.1先进行对温度传感器的选择
方案一：采用红外线温度传感器IRTP。IRTP系列红外测温系统是一种集成专用信号处理电路以及环境温度补偿电路的多用途红外温度测量系统，它属于工业测温传感器。不能用作人体测温，故不选用此方案。
方案二：采用热释电红外线传感器D203S。热释电红外线传感器是80年代发展器起来的一种新型高灵敏度探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。但这个电压信号需要加以放大和加驱动控制电路。硬件上的复杂性决定了它的稳定性不高，且容易出故障，故也不选择此方案。
方案三：采用OTP- 538U红外温度传感器，OTP- 538U是一个典型的TO-46系列热电堆传感器。该传感器包含了116组串联的热接点，形成了一个直径545μm的感应区。涂黑的表面活性吸收热红外辐射，导致两输出端产生电压差。该传感器芯片采用了了一个独特的前表面微加工技术，使得尺寸更小，能更快速地响应环境温度变化的结果。它是非接触式温度探测、电压输出，便于检测、零功耗，故选择此方案。
OTP- 538U红外温度传感器输出电压0.77-1.44mv，所以要进行放大，将信号放大至能采样的范围，考虑经济性选择使用LM324四运放。
3.2.2 LM324四运放
LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。
每一组运算放大器有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V -”为正、负电源端，“V o”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端V o 的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端V o 的信号与该输入端的相位相同。
3.2.3
红外采集与放大模块电路图
图3.2 红外采集与放大模块接口电路
其中集成运放LM324中的4个运放用了3个，其电路图如图3.3 +
_+_+_+
+
V15
V215J1+VS11.3m J1J1J1J2
J2J2J2U4 OP07R2 1K
R1 1K R7 100K R8 100K R3 10K R4 1K
R5 10K
U1 OP07U2 OP07VF1 -2.73V 图3.3 LM324中运放连接电路
3.3 AD 转换模块
3.3.1 AD574芯片介绍
AD574是美国模拟数字公司（Analog ）推出的单片高速 12位逐次比较型A/D 转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等优点，而且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的 A/D 转换器，其主要功能特性如下:
分辨率：12位
非线性误差：小于±1/2LBS 或±1LBS
转换速率：25us
模拟电压输入范围：0—10V 和0—20V ，0—±5V 和0—±10V 两档四种 电源电压：±15V 和5V
数据输出格式：12位/8 位
芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式
AD574的引脚说明如图3.4
A D 574A 12345678910111213141516171819202122232425262728+V
12/8
CS
AO
R/C
CE
V+
REFOUT
AGND
REF IN
V-
BIPOFF
10V IN
20V IN DGND DBO/LSB DB1DB2DB3DB4DB5
DB6DB7DB8DB9DB10STS
图3.4 AD574引脚图
3.3.2 AD574的引脚说明：
[1]——+5V 电源输入端。
[2]——数据模式选择端，通过此引脚可选择数据纵线是12
位或8位输出。
[3]——片选端。
[4]——字节地址短周期控制端。用来控制启动转换的方式
和数据输出格式。须注意的是端TTL 电平不能直接
与+5V 或0V连接。
[5]——读转换数据控制端。
[6]——使能端。
3.3.3芯片的工作原理
现在说明AD574 的对其工作状态的控制过程。在CE=1、CS=0同时满足时，AD574 才会正常工作，在AD574 处于工作状态时，当R/C=0时A/D 转换，当R/C =1是进行数据读出。12/8和A0端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。A0=0时，启动的是按完整12位数据方式进行的。当A0=1时，按8 位A/D 转换方式进行。当R/C=1，也即当AD574 处于数据状态时，A0和12/8
控制数据输出状态的格式。当12/8=1时，数据以12位并行输出，当12/8=0时，数据以8 位分两次输出。而当A0=0时，输出转换数据的高8 位，A0=1时输出A/D 转换数据的低4 位，这四位占一个字节的高半字节，低半字节补零。
AD转换电路如图3.5
图3.5 AD转换模块接口电路
3.4 RS232串口通信模块
RS-232是现在主流的串行通信接口之一。通过RS232转换电路单片机可以非常方便的同PC机进行串口通信，可以同时接收或传送外部送来的资料。但是进行串行通讯时要满足一定的条件，因为RS232是用正负电压来表示逻辑状态
的，而TTL是用高低电平来表示逻辑状态的，因此，为了能够同PC机接口或终端的TTL器件连接，必须在RS232与TTL电平之间进行电平转换。实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。目前较为广泛地使用集成电路转换器件，本设计采用MAX232芯片，它可完成TTL到EIA双向电平的转换。MAX232C是RS232与TTL电平之间进行电平转换的工具芯片，它是MAXIM 公司生产、包括两路接收器和驱动器的IC芯片，适用于各种EIA-232C和V.28/V.24的通信接口。MAX232C芯片内部有一个电压变换器，可以把输入的+5V 电源电压变换成为RS232所输出电平所需的电压。所以，采用此芯片的串行通信系统只需单一的+5V电源就可以了。
RS-232C是串行数据接口标准，它规定了连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。RS-232被定义为一种在低速串行通信中增加通信距离的单端标准，它采取非均衡传输方式，即所谓的单端通信。典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，发送数据时，发送端驱动器输出正电平+5～+15V，负电平为-15～-5V。无数据传输时，线上为TTL。从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平，然后返回TTL电平。接收器典型的工作电平为+3～+12V与-12～-3V。由于发送电平与接收电平的差仅为2～3V左右，所以其共模抑制能力差。加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大约为15米，最高速度为20Kb/s。
图3.6 RS232转换电路
3.5无线传输模块
本系统采用设计了一个可控制的无线传输电路。此无线传输电路是通过单片机发出控制信号经过无线发射电路把温度数据发射出去，再由接收电路把信号接收到PC机进行解码得到温度值，从而达到中短距离控制的目的。
无线传输使用蓝牙可以使电路接线更加简洁，经过选择，此模块选用蓝牙HC-05。与单片机的接口设计如图3.7所示:
图3.7 蓝牙接口电路
下面对HC-05进行介绍
(1)采用CSR主流蓝牙芯片，蓝牙V2.0协议标准
(2)串口模块工作电压3.3V
(3)波特率设置为4800bps
(4)核心模块尺寸大小为：28mm x 15 mm x 2.35mm
(5)工作电流：配对中20～30MA，配对后8MA
(6)休眠电流：无休眠
(7)内置2.4GHz天线
(8)可以与蓝牙笔记本电脑、电脑加蓝牙适配器等设备进行连接
3.6 液晶显示模块
首先对芯片进行选择：
方案一：使用数码管显示。数码管具有耗能低、电压低、寿命长、对外界环境要求低，易于维护等优点，其电路复杂，占用资源较多，显示信息少，不宜显示大量信息，故不选用此方案。
方案二：我们设计的系统需要显示的信息直观，所以应选用显示功能更好的液晶显示，要求能显示更多的数据，增加显示信息的可读性，看起来更方便。而液晶LCD12864有明显的优点：微功耗，尺寸小，超薄轻巧，显示信息量大，字迹美观，视觉舒适，而且容易控制。所以选择本方案。
LCD12864液晶显示模块的概述
12864汉字图形点阵液晶显示模块，可以显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。
主要技术参数和显示特性:
(1)电源：VDD 3.3V~+5V(内置升压电路，无需负压)；
(2)显示内容：128列×64行
(3)显示颜色：黄绿
(4)显示角度：6：00钟直视
(5)LCD类型：STN
(6)与MCU接口：8位或4位并行/3位串行
(7)配置LED背光
(8)多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等
与单片机的接口设计如图3.8所示:
图3.8 液晶显示电路
3.7 键盘模块
人机之间对话最通用的方法就是通过键盘和LCD显示进行的，操作者通过键盘向系统发送各种指令或置入必要的数据信息。键盘模块设计的好坏，直接关系到系统的可靠性和稳定性。按键接门可分为独立式按键接口、行列式按键接口和专用芯片式等。行列式按键接口适应于按键数量较多，这种方式的按键接口由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。这种方式的优点就是相对于独立接
非接触式测温仪设计与制作
非接触式测温仪的设计与制作 田云，黑龙江农业经济职业学院 本文介绍一种采用凌阳公司生产的TN9红外测温传感器来实现红外测温，控制器采用大家熟悉的51单片机。所有物体都会发出红外线能量。物体越热，其分子就愈加活跃，它所发出的红外线能量也就越多。红外线温度仪包括有光学装置，可以收集来自物体的辐射红外线能量，并把该能量聚焦在探测器上。能量经探测器转化为电信号，并被放大、显示出来。红外测温打破了传统的接触式测温模式，它根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，具有不扰动被测物体温度分布场，温度分辨率高、响应速度快、测温范围广，稳定性好、可同时测量环境温度和目标温度的特点。近年来在汽车电子、航空和军事上得到越来越广泛的应用。 一、红外测温传感器TN9 红外测温传感器选用凌阳科技公司生产的TN9红外测温传感器，可测量目标温度和环境温度。它采用非接触测温手段，解决了传统测温中需要接触的问题，具有回应速度快、测量精度高、测量范围广以及可同时测量目标温度和环境温度的特点。红外测温模块根据大气状况最远测温距离约 30m，测量回应时间大约为 0.5s，而且，它具备 SPI接口，可以很方便地与单片机传输数据。外型如图1所示，它的基本特性如表1所示。 量程-33-220℃/-27-428℉ 工作温度-10-50℃/14-122℉ 精度±0.6℃ 反应时间1sec 重量8g 电压范围3V- 5V 图1 TN9红外测量传感器外型
1、红外测温传感器引脚 红外测温模块的引脚如图2所示。其中V为电源电压引脚VCC，VCC一般为 3V到 5V之间的电压；D为数据接收引脚，没有数据接收时D为高电平；C为 2KHz Clock输出引脚（这里需要注意，只有为TN9供上电源，C脚就有2KHz的方波信号输出）；G为接地引脚；A为测温启动信号引脚，低电平有效。 图2 TN9红外测温传感器引脚 2、红外测温模块的工作时序 TN9红外模块的工作SPI时序如图3所示。 从时序图可以看出： TN9红外传感器向单片机发送一帧数据共有5个BYTE组成，每个BYTE位的含义如下： Item ：如果为4CH代表此帧测量为目标温度，为66H代表此帧测量为环境温度。 MSB ：数据高八位 LSB ：数据低八位 SUM ：校验位 SUM=Item+MSB+LSB CR ：0DH为结束码 单片机在CLOCK的下降沿接收数据，一次温度测量需接收 5 个字节的数据，这五个字节中：Item为 0x4c表示测量目标温度，为 0x66 表示测量环境温度；MSB为接收温度的高八位数据；LSB为接收温度的低八位数据；Sum为验证码，接收正确时Sum=Item+MSB+LSB；CR 为结束标志，当CR为 0x0dH时表示完成一次温度数据接收。
红外测温方法的工作原理及测温..
红外测温方法的工作原理及测温仪 (北京化工大学信息科学与技术学院) 摘要：本文从黑体辐射原理出发分析了红外测温的工作原理，从发射率、距离系数、环境等几个方面，探讨和分析了测温误差的原因，以及基于红外测温技术的测温仪的简单的概述,并对红外测温仪的分类、性能、选择及应用简要的说明。 关键词：黑体辐射、红外测温仪、温度测量 Infrared Thermometer and the working principle of Infrared Temperature measurement (College of Science and Technology， Beijing University of Chemical Technology) Abstract: In this paper, the theory of infra-red temperature measurement was analyzed according to the principle of blackbody radiation. We discussed the main factors for measurement accuracy, such as reflectance, distance coefficient and environment.Based on infrared temperature measurement technology, we make a simple overview of infrared thermometer, and a brief description of its classification, performance, selection and application. Key words: Blackbody radiation; infrared thermometer; temperature measurement 0引言 在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的,温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。目前，红外温度仪因具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。表1列出了常用的测温方法和特点，其中红外测温作为一种常用的测温技术显示出较明显的优势。 表1常用测温方法对比 测温方法温度传感器测温范围（°C）精度（%） 接触式热电偶-200～1800 0.2～1.0 热电阻-50～3000.1～0.5非接触式红外测温-50～33001其它示温材料-35～2000<1
非接触式红外测温仪
毕业设计（论文） 题目非接触式红外测温仪 学生姓名：李林 指导教师：李宏升 理学院应用物理学专业061 班
非接触式红外测温仪 学生姓名：李林 所在专业：应用物理学班级：061 指导教师：李宏升 申请学位：学士 论文提交日期：20xx -xx-xx 论文答辩日期：20xx -xx-xx 学位授予单位：青岛理工大学
摘要：本文结合国内外红外技术的发展和应用，简绍了红外技术的基础理论，阐述了红外热像仪的工作原理、发展和分类。以及红外测温仪的原理和实现。 关键词：黑体辐射、红外测温仪、普朗克定律、热像仪。 目录 内容摘要 第一章概述 第二章红外基础理论 2.1 扫像仪原理 2.2热像仪的发展 2.3 热像仪分类 第三章红外测温仪的原理及实现 3.1红外测温仪的种类 3.2红外测温仪的工作原理 3.3红外测温仪的性能 第四章红外测温仪的选择 4.1确定测温范围 4.2确定目标尺寸 4.3确定距离系数（光学分辨率） 4.4确定波长范围 4.5确定响应时间 4.6 信号处理功能
4.7环境每件考虑 4.8 红外测温仪的优点 4.9 红外测温仪的缺点 4.10 使用注意事项 第五章结束语 参考文献 第一章概述 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，非接触红外测温仪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。非接触红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列，并备有各种选件和计算机软件，每一系列中又有各种型号及规格。在不同规格的各种型号测温仪中，正确选择红外测温仪型号对用户来说是十分重要的。 红外检测技术是“九五”国家科技成果重点推广项目，红外检测是一种在线监测(不停电)式高科技检测技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线(红外辐射)，将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度分
便携式红外热像仪与在线式红外热像仪的区别_
便携式红外热像仪与在线式红外热像仪的区别_ 根据不同的使用形式，可以将红外热像仪分为在线式红外热像仪跟便携式红外热像仪。今天我们就来说说这两款热像仪以及它们之间的区别所在。 一、不同点 1、供电方式不同 便携式红外热像仪都带有电池，而在线式红外热像仪则需要外部实时供电； 2、使用方式不同 便携式红外热像仪带有手柄，使用灵活，开机即可使用，走到哪用到哪。而在线式红外热像仪需要固定安装使用，一般只能看到固定区域内的红外热图像。当然了，如果选配武汉永盛科技的云台和手动或电动调焦镜头，会观测到更大的区域。 3、应用领域不同 便携式红外热像仪一般用于不需要每天24小时连续使用的场合，如日常巡检、故障排查、品质检测、执法巡逻等等。而在线式红外热像仪一般用在需要24小时连续监测的场合，如石油炼制、化工生产、安防等等。 4、PC机数据处理软件不同 与便携式红外热像仪不同，一般在线式红外热像仪的PC软件功能更强大、
更丰富，如在线式红外热像仪不仅能实时显示红外热图，还能实时显示热图中高或低温度点变化曲线。 便携式红外热像仪是一款外形比较小巧，结构紧凑、轻巧便携的红外热像仪器，而且配有电池，可以很大程度的满足不同工作场合的使用。是建筑围护、改修和修缮、检查以及屋面应用的好工具。便携式红外热像仪这款高性能、全辐射成像仪是专门用来针对恶劣的工作环境而优化设计的，适用于电气安装、机电设备、过程设备、HVAC/R设备及其它更多应用的排障工作。能提供快速发现故障所需的清晰、锐利图像的热灵敏度可用于发现很多细微的可能预示着故障问题的温度差异。而且便携式红外热像仪的使用简单，操作直观，用一个大拇指即可轻松的实现导览，无需携带纸笔仅需讲话即可记录发现的所有细节，大大方便我们的试验操作。 在线式红外热像仪在线式热像仪不同于手持式热像仪的一点就是，在线式的要固定在被监测对象的周围，好的的在线式红外热像仪几乎可以安装在任何地方，监控关键设备或其他重要资产。它可帮助您保护生产现场，监测现场状况，使您提前发现异常情况，从而避免财产损失、停工，并保障工人的安危。在线式红外热像仪主要应用于：石油炼制及开采，石化工厂: 甲烷的处理、运输和储存、储存区域防火、监控耐火材料衬里、检查火焰、生产过程质量控制。
手持式测温仪操作规程
手持式测温仪操作规程 编制: 审核: 批准:
目的 二、手持式测振仪是常见的一种设备温度检测工具，也可以辅助检修进行设备故 障判断，目前，包化公司主要用于泵、压缩机、风机、电机等设备的检测，具有方便、快捷、便携等特点，为使设备处于良好的工作状态，特制订本使用规程。 二、工作原理 红外测温仪是一种专业型的手持式非接触红外线测温仪，有使用简易，设计坚实，测量准确度高，测温量程范围宽等特点。它具有激光瞄准、带背光灯的LCD 最大值、最小值、差值、平均值、数据保持、高低温报警、发射率可调及自动关机等功能，该手持式红外测温仪可以用来测量传统的接触式红外测温仪很难测量的物体表面温度。（如：移动的物体、带电的物体、不易接触的物体等）测量物体表面温度，测温仪的光学元件将发射的、反射的以及透射的能量会聚到探测器上。测温仪的电子元件将此信息转换成温度读数，并显示在测湿仪的显示面板上。测温仪的激光仅作瞄准之用。 三、仪器功能（外形如图1） 该测温仪具有以下功能。 1. 环形激光瞄准 2. 发射率可调 3. 咼、低温报警 4 .最大值/最小值/平均值/差值显示 5. 数据存储 6. 扳机锁定 图1 7. 背景光显示 8. 接触探针插孔 9. 硬盒和腕带 四、操作使用方法 握住仪表手柄将红外线感温器对准被测物体。仪表能自动补偿环境温度变化时引起的误差，但当测量环境温度变化太大或者先测量过一个高温再去测一个低温的物体时，仪表需要在一个稳定的环境中进行30分钟的热平衡，才能进行下一次的测量扣动扳机以开机测量。如果电量充足显示器会亮，若不亮或电池能量不足显示则请
更换电池； 释放扳机LCD 显示屏将出现“ HOLD ”表示以示数据已经记录.在HOLD 莫式下,按UP 键可启动或者关闭激光,按DOW 键则可启动或者关闭背光； 放开扳机大约7秒后仪表将自动关机.（除非该仪表被锁定），要测量温度，请将测温 仪对准物体并扣动扳机。务必考虑距离和测量点的比例和视物。激光只作瞄准之用。 环形激光瞄准（如图2） A ）背景光标准 B) C/F 标志 C ）咼、低温报警标志 D ） 温度最大值 MAX 、最小值 MIN 、差值DIF 、平均值AVG 、高 温报警值HAL 、低温报警值LAL 0 E ） MAX 、MIN 、DI F 、AV G 、HAL 、LAL 、PRB F ） LOG 图标表示数据存储模式 G ） 当前温度值 H ） S CAN 或 HOLD 标志 I ） 发射率标志和发射率值 J ） 电池不足，锁定和激光开启标志 按钮（如图4） A ） SET 按钮（设置高温、低温报警和发射率） B ） 向上向下按钮 C ） M ODE 按钮（用于设置各种功能） D ） 激光/背景光开/闭按钮（扣动扳机按下按钮以激活激光/背 E ） LOG 按钮（用于存储数据） 环形激光为八个激光点形成的环状激光，环形区域为被测区域，在光线 较暗的条件下，会有更高的光点出现在激光环的周围，这些光点不能用于瞄 准目标，只能用激光环来瞄准。 用户界面显示（如图3） f i
红外测温仪开题报告
毕业设计（论文）开题报告表 学生姓名学号090201042 所在学院信息学院专业、班级 指导教师指导教师单位 指导教师指导教师单位 毕业论文题目基于单片机红外测温仪的设计 开题报告内容 选题依据（选题经过，国内、国外研究现状，初步设想及突破点等）红外测温仪在工业领域广泛应用，但由于医用红外测温仪的特殊要求。1989 年以来，热释电耳道式测温仪才成功的用于体温测量，1991 年以后该产品已遍及欧美市场。我国在这方面的起步较晚。 2003 年，由中科院物理研究所王树铎教授研制的“非接触、口腔式红外线电子体温仪”才获得专利授权。在此之前，完全不与人体接触、又满足医疗测量精度要求的体温计还没有面世。 随着医疗技术的快速发展，人们对非接触、快速有效测温技术的需求越来越大，传统的接触式人体测温仪已经不能满足现代医用领域的测温需求。红外测温仪具有安全、可靠、非接触、快速、准确、方便、寿命长等方面不可替代的优势，已被越来越多的医疗行业认识和接受。 2003 年我国遭受非典型肺炎传染性疾病(SARS)，2009 年全球甲型H1N1 流感的肆虐，这些事件的发生，使人们越来越注重公共卫生安全。非接触、高精度医用红外测温仪的研究，对于公共场合、大流量人群的快速检测具有重要的意义，它不仅具有巨大的商业价值，而且具有重大的社会价值。本次设计初步设想是设计一种基于51 单片机的热释电红外测温仪。它以黑体辐射定律作为理论基础，是光学理论和微电子学综合发展的产物。红外信号经过光学系统聚焦在热释电探测器上并转变为相应的电信号，此信号经过放大、滤波、A/D 转换，再送到单片机中进行数据的处理、补偿，最后送到液晶显示单元显示。红外测温仪是一种将红外技术与微电子技术结合起来的一种新型测温仪器，它通过将被测物表面发射的红外波段辐射能量通过光学系统汇聚到红外探测器件上，使其产生一个电压信号，该信号经过放大、滤波、模/数转换后送到微控制器中进行温度补偿与数据处理，最后将目标温度值以数字形式显示在显示屏上。
TI300便携红外测温仪使用说明书
TI300系列 红 外 测 温 仪 使 用 说 明 书 北京时代之峰科技有限公司
目录 一概述 (3) 1.1 工作原理 (3) 1.2 功能特性 (3) 二主要技术参数 (3) 三仪器配置 (4) 四仪器使用 (4) 4.1 用户界面 (4) 4.2 基本操作 (5) 4.3 辐射率设定 (6) 4.4 辐射率的确定 (6) 4.5 高低温报警 (7) 4.6 时间设置 (7) 4.7 日期设置 (8) 4.8 数据存储 (8) 4.9 数据查看 (8) 4.10数据删除 (9) 4.11数据清除 (9) 4.12自动关机 (9) 4.13电池电量显示 (9) 4.14报警 (10) 五故障解决 (10) 六注意事项 (10) 七仪器维护 (11) 附录1：辐射率表 (11)
一 概述 TI300系列红外测温仪是一种用途广泛的非接触式测温仪，操作简便、 测量迅速、使用安全、携带方便，测温范围从400摄氏度到1500摄氏度。 仪器体积小、重量轻、操作简单、使用可靠。可广泛应用于石油、电力、 化工、冶金、塑料、金属加工，节能等行业快速非接触地测量物体的温度。 1.1 工作原理：任何物体当它的温度高于绝对零度时，都向外辐射红外线。 红外线也是一种电磁波，具有很强的温度效应，其能量的大小与物体表面 的温度有着十分密切的关系。红外测温仪由光学系统，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，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该 信号再经微处理器处理、换算转变为被测目标的温度值，液晶屏显示该温 度。 1.2 功能特性： 1) 实时值、最大值、最小值、差值、平均值显示 2) 同轴激光秒瞄准功能 6）显示保持功能 3）高/低温报警功能 7）日历显示功能 4）华氏、摄氏转换功能 8）数据存储功能 5）液晶背光功能 9）电量显示功能 二 主要技术参数 技术参数 TI300 测温范围400～1500℃ 测量精度±1% 重复精度±0.5% 距离系数50:1(95%的能量) 工作波段8～14μm 响应时间≤1000ms 显示分辨率0.1℃或0.1℉ ℃/℉转换√ 液晶背光灯√ 显示保持√ 高低温报警√ 工作温度0℃～50℃ 辐射率0.01-1.0可调 激光瞄准 同轴 最大、最小、差 √ 值和平均值显示 储存数据个数 20 相对湿度非凝结状态下， 达到40℃时为10%～90% 储存温度-20℃～+60℃ 电源AAA 1.5V电池（3节） 连续工作时间50小时（不开背光和激光） 背光功耗≤10mA 激光功耗≤30mA 尺寸192m×192mm×50mm 重量 445g
红外测温仪设计方案
红外测温仪设计方案 红外测温仪已被证实是检测和诊断电子设备故障的工具。可节省大量开支，用红外测温仪，你可连续诊断电子连接问题和通过查找在DC电池上的输出滤波器连接处的热点，以检测不间断电源（UPS）的功能状态，你可检验电池组件和功率配电盘接线端子，开关齿轮或保险丝连接，防止能源消耗；由于松的连接器和组合会产生热，红外测温仪有助于识别回路中断器的绝缘故障。或监视电子压缩机；日常扫描变压器的热点可探测开裂的绕组和接线端子。 目录 1.红外测温仪的原理构造 2.红外测温仪的分类 3.红外测温仪的技术参数 1.红外测温仪的原理构造 红外测温仪是把从被测物接收的红外线，由透镜经过滤波器聚焦
在检波器上，检波器通过被测物辐射密度的积分，产生一个与温度成比例的电流或电压信号，在此后相连接的电器部件中，把此温度信号线性化，发射率区域的修正，及转换成一个标准的输出信号。原理上有便携式测温仪和固定式测温仪两种，因此，在选择合适的红外测温仪用于不同的测量点时，以下的特征将是主要的：1、瞄准器瞄准器有此作用，测温仪所指的测量块或测量点可以看见，大面积的被测物可以经常不要瞄准器。在小的被测物和较远的测量距离时，瞄准器以透光镜形式带有仪表板刻度或激光指向点是值得推荐的。2、透镜透镜确定测温仪的被测点，对大面积的物体来说，一般带有固定焦距的测温仪足够可以。但在测量距离远离聚焦点时，测量点边缘的图像将不清楚。为此，采用变焦镜更好，在所给予的变焦范围内，测温仪可调整测量距离，新的测温仪带有变焦的可替换镜头，近透镜和远透镜可不需校准复检进行更换。
2.红外测温仪的分类 红外线测温仪三大分类：（1）人用红外线测温仪：额温型红外线体温计（以下简称额温计）是一种利用红外接收原理测量人体的测温计。使用时，只须方便的将探测窗口对准额头位置，就能快速、准确的测得人体温度。（2）工业红外测温仪：工业红外测温仪测量物体的表面温度，其光传感器辐射、反射并传输能量，然后能量由探头进行收集、聚焦，再由其它的电路将信息转化为读书显示在机上，本机配备的激光灯更能对准被测物及提高测量精度。（3）畜牧业动物红外测温仪测温仪：兽用红外线非接触体温计根据普朗克原理，通过准确测定动物体表特定部位的体表温度，修正体表温度与实际温度的温差，便能准确显示出动物的个体体温。
红外测温系统电路设计
红外测温仪系统 1. 引言 温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。因此，实现对温度的实时测定就显的十分重要。然而，传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。但是，在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm 的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的。因此，红外测温仪具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。 图1 红外测温仪的测温图 2. 红外测温仪系统原理 2.1红外测温原理 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。 黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。 由于黑体的光谱辐射功率Pb(λΤ)与绝对温度Τ 之间满足普朗克定理： ()1 ex p 251-= -T c c T P b λλλ （1） 其中，Pb(λΤ)—黑体的辐射出射度； λ—波长； T —绝对温度；
非接触式红外测温仪设计
非接触式红外测温仪设计 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。 红外测温仪是以黑体辐射定律作为理论基础，是光学理论和微电子学综合发展的产物。与传统的测温方式相比，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。 本文介绍了红外测温仪测温的基本原理和实现方法，提出了以STC89C51单片机为其核心控制部件的红外测温系统。详细介绍了该系统的构成和实现方式，给出了硬件原理图和软件的设计流程图。该系统主要由光学系统、光电探测器、显示输出等部分组成。光学系统汇集其视场内目标的红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。STC89C51单片机负责控制启动温度测量、接收测量数据、并按照单片机中的温度值计算算法计算出目标的温度值再通过LED把结果显示出来。 关键词: STC89C51单片机，红外测温，LED显示
THE DESIGN OF NON－CONTECT INFRARED THERMOMETER ABSTRACT The technology of temperature measurement is used widespread, and it also important in the modern equipment failure examination field. But in some application domains, we needn’t the 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. Infrared thermomter, it uses the blackbody radiation laws as the theories foundation, it is the outcome that the optical theories and micro-electronics learn a comprehensive development. Compared to the way of traditional temperature measurement, it has a series of merits, such as short in response time, non-contact, noninterference to temperature field, long useful time and convenient operation, etc. The paper introduces the basic principle of infrared thermometer and the method of realization, puts forward infrared trermometer system with the STC89C51 MCU as the CPU. The paper introduces the composing and the method of that system in detail, and gives the hardware principle diagram and the design flow chart of the software. The system formed by the optical system, photoelectron detector,display and output partially. The optical system collects the infrared radiation energy of the object in its field of view, the infrared energy focusing on the instrument and transforms to the corresponding electrical signal. The STC89C51 MCU is used to start the temperature survey, data receive, count the value of the object temperature based on the arithmetic with in MCU and the result is displayed on LED.
手持式红外测温仪说明与维护
手持式红外测温仪说明 与维护 Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】
手持式红外测温仪说明与维护 一，操作面板说明 测温范围 -25℃--900℃ 测温精度读数值的±1%或±1℃ 工作温度 -10℃～60℃ 存储温度 -18℃～60℃ 重复精度读数值的±0.5%或±1℃ 响应时间小于200ms 工作波段 8um --14um 温度分辨率 1℃或1℉ 辐射率修正 0.10—1.00可调，步长0.01 1．按下仪器测温开关，通过红色同轴激光点瞄准目标，激光点应打在被测目标的中心，此时仪器显示器显示的即为被测目标的瞬时温度。 2．辐射率设置 按下仪器测温开关，仪器显示器上显示有辐射率符号“ε=”和辐射率值。按压面板上的“∧”键，显示器显示的辐射率值应增大，按压面板上的“∨”键，显示器显示的辐射率值应减小，辐射率值调整范围为0.1～1.00 。 3.上/下限温度报警的使用和报警温度的设置 按下仪器测温开关，连续按压两次面板上的MENU键，当显示器显示闪烁的“HI”符号及“on”或“oFF”时，仪器便进入上限报警设置状态，按压面板上的“∧”键可打开报警状态，此时显示器显示“on”；按压“∨”键可关闭报警状态，此时显示器显示“oFF”。在打开状态下，按住测温开关，第三次按压面板上的MENU键，此时显示器显示闪烁的“HI”符号和报警上限温度值，按压“∧”键和“∨”键可设置报警上限温度值。 在使用过程中，如上限报警处于打开状态，当目标温度超过上限温度值时，仪器的蜂鸣器将鸣叫同时显示器显示闪烁的“ HI”符号。
红外测温系统设计-毕业设计说明
摘要： 在当今的生活中，传统的水银温度计有着很多大大小小的缺点，虽然它价格低、性能稳定，但是它精度低、测量时间长、不安全等缺点，给我们带来了众多麻烦和不便。红外线测温仪集快速、准确、安全、方便可靠等众多优点于一身，很快便被越来越多的人们所认知和接受。 本文根据红外线测温的原理，以STC89C52单片机作为核心控制部件，控制系统运行，结合TN901红外测温模块，搭配液晶显示器实现测温。本文大致介绍了这套系统的构成和实现方式，给出硬件、软件方面的设计流程。此系统主要由光电探测部分、系统运行部分和显示输出部分等组成：由TN901进行红外辐射采集，传入单片机，经由单片机处理转换为电信号，并在液晶模块中显示出来。 关键词：红外线测温 STC89C52 TN901
Abstract In today's life, the traditional mercury thermometer has many large and small faults, although its price is low, performance is stable, but its low precision, measurement time, uneasy congruent faults, brings us many troubles and inconvenience. Infrared thermometer set rapid, accurate, safe, convenient and reliable, and many other advantages in one, soon cognitive and accepted by more and more people. This paper according to the principle of infrared temperature measurement, STC89C52 single-chip computer as core control unit, control system, combined with TN901 infrared temperature measurement module, match LCD to realize temperature measuring. This paper Outlines the composition and implementation of the system, gives the hardware and software aspects of the design process. This system is mainly composed of photoelectric detection system is running, and display output sections such as: infrared radiation by TN901 collection, introduced into single chip microcomputer, processed by single-chip microcomputer is converted to electrical signals, and displayed in the LCD module. Keywords Infrared temperature measurement STC89C52 TN901
便携式红外测温仪简介及使用指引
便携式红外测温仪简介及使用指引 一、仪器简介 1、仪器名称：雷泰ST60红外测温仪 2、仪器介绍 Raytek（雷泰）公司于2000年推出新ST系列测温仪，该系列使用方便，测温速度快，是一种应用最广泛的红外测温仪，共有ST20、ST30、ST60、ST80四种型号。新ST系列性能更高、价格更佳。 新ST系列测温范围扩展至-32～760°C，并且系列中所有型号都带有激光瞄准方式，测温精度为+1%，光学分辨率从12：1至50：1，ST60/80发射率可调，并具有最小、平均、差值显示。 3、技术数据 温度范围：-32℃—600℃ (-25—1100oF) 光学分辨率：30:1 精度：±1% 或±1℃ (±2oF), 两者中较大的为准 重复精度：±0.5% 或±1℃ (±2oF), 两者中较大的为准 反应时间：0.5秒 光谱灵敏度：8–14μm 发射率：数码可调，步长0.01 工作温度：0℃—50℃ (32℃—120oF) 相对湿度：10–90% RH 存放温度：-20℃—0℃ (-13oF—158oF) 重量/尺寸：320 克；200 x 160 x 55 毫米 电源：9V 碱性或镍镉电池(带) 激光类型：10小时－20小时
显示保持（7秒）：8点环束 数据记录12点 LCD 背景：是 显示温度：℃或oF 可选 显示精度：0.1℃(0.1oF) 三角架安装标准：1/4－20 UNC 其它选件：说明书、保修卡、塑料保存箱 4、雷泰ST60红外测温仪的应用 （1）诊断和预防电系统和设备故障的工具 在电系统和设备维修检查中，红外线测温仪证明是节约资金的诊断和预防工具。Raytek（雷泰）全线长红外线测温仪的精度是读数的1-4%，而且根据型号不同可以从180英尺的远处进行测量。这些仪器重量轻，表面有粗糙防滑纹，使用方便。 （2）测量电器设备 非接触红外线测温仪可以从安全的距离测量一个物体的表面温度，使其成为电器设备维修操作中不可缺少的工具。 （3）电设备方面的应用 在如下应用中，雷泰红外测温仪可以有效防止设备故障和计划外的断电事故的发生。 ◇连接器----电连接部位会逐渐放松连接器，由于反复的加热（膨胀）和冷却（收缩）产生热量、或者表面脏物、炭沉积和腐蚀。非接触测温仪可以迅速确定表明有严重问题的温升。 ◇电动机----为了保持电动机的寿命期，检查供电连接线和电路断路器（或者保险丝）温度是否一致。 ◇电动机轴承----检查发热点，在出现的问题导致设备故障之前定期维修或者更换。 ◇电动机线圈绝缘层----通过测量电动机线圈绝缘层的温度，延长它的寿命。 ◇各相之间的测量----检查感应电动机、大型计算机和其它设备的电线和连接器各相之间的温度是否相同。 ◇变压器----空冷器件的绕组可直接用红外测温仪测量以查验过高的温度，任何热点都表明变压器绕组的损坏。
基于A2TPMI的高精度红外测温系统设计
基于A2TPMI的高精度红外测温系统设计 温度测量主要有两种方式：一种是传统的接触式测量，另一种是以红外测温为代表的非接触式测量。传统的温度测量不仅反应速度慢，而且必须与被测物体接触。红外测温以红外传感器为核心进行非接触式测量，特别适用于高温和危险场合的非接触测温，得到了广泛的应用。本文将详细介绍如何设计基于SOC级微处理器的高精度红外测温系统，及其在电力温度检测、设备故障诊断方面的应用。 1．红外测温仪的工作原理 自然界一切温度高于绝对零度的物体，都在不停地向外发出红外线。物体发出的红外线能量大小及其波长分布同它的表面温度有密切关系，物体的辐射能量与温度的 4 次方成正比，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合普朗克定律。因此我们通过测量物体辐射出的红外能量的大小就能测定物体的表面温度。微小的温度变化会引起明显的辐射能量变化，因此利用红外辐射测量温度的灵敏度很高。实际物体的辐射度除了依赖于温度和波长外，还与构成该物体的材料性质及表面状态等因素有关。只要引入一个随材料性质及表面状态变化的辐射系数，则就可把黑体的基本定律应用于实际物体。这个辐射系数，就是发射率ε，或称之为比辐射率，其定义为实际物体与同温度黑体辐射性能之比，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0和1的数值之间。 红外测温仪的工作原理 (原文件名:图1红外测温仪的工作原理.jpg) 引用图片 红外测温仪的工作原理如图 1所示：被测物体辐射出的红外能量通过空气传送到红外测 温仪的物镜，物镜把红外线汇聚到红外探测器上，探测器将辐射能转换成电信号，又通过前置放大器、主放大器将信号放大、整形、滤波后，经过A／D转换电路处理后输入微处理器。微处理器进行环境温度补偿，并对温度值进行校正后驱动显示电路显示温度值。同时，微处理器还发出相应的报警信号，并且接受
完整版红外测温传感器
《传感器原理》课程读书报告 红外光电传感器测温仪红外测温传感器结构1 器目标制冷 前置红光学成像外
大放测探扫描系统路 同 放主处信显示号理步换录记转 红外测温仪由光学系统、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，并按照仪器内的算法和目标发射率校正后转变 红外测温传感器工作原理2 在自然界中，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量。 根．
《传感器原理》课程读书报告 据基尔霍夫定律、普朗克定律、维恩公式这三大辐射定律，物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与其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。
三大辐射定律均是以“黑体”作为研究对象分析得出的。但是，自然界中存在的实际物体都不是黑体，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、制备方法以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为了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0-1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。物体表面发射率主要决定于材料性质和表面状态（如表面氧化情况，涂层材料，粗糙程度及污秽状态等）。 当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在，就会不断的向四周辐射电磁波，其中的红外线在给定的温度和波长下，物体发射的辐射能有一个最大值，这种物质成为黑体，其他的波段的最大值成为灰体。事实上，自然界中并不存在黑体，只是为了获得红外线的分布规律才提出的，从而导出了普朗克黑体辐射定律。 普朗克黑体辐射定律是用于描述在任意温度下从一个黑体中发射的电磁辐射的辐射率与电磁辐射的频率的关系公式。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用公式可表达为： E=δε（T-To） E是辐射出射度．单位是W／m3； δ是斯蒂芬一波尔兹曼常数，5．67x10-8W／（m2·K4）； ε是物体的辐射率： T是物体的温度（K）； To是物体周围的环境温度（K）。 红外测温仪电路比较复杂, 包括前置放大, 选频放大, 温度补偿, 线性化, 发射率ε （比辐射率）调节等。目前已有一种带单片机的智能红外测温仪, 利用单片机与软件的功能, 大大简化了硬件电路, 提高了仪表的稳定性、可靠性和准确性。 红外测温仪的光学系统可以是透射式, 也可以是反射式。反射式光学系统多采用凹面玻璃反射镜, 并在镜的表面镀金、铝、镍或铬等对红外辐射反射率很高的金属材料。 3红外测温理论基础 3.1红外辐射（红外线、红外光） 红外线是电磁波谱中，波长0.76μm-1000μm范围的电磁辐射，位于红外光与无线电波之间。与可见光的反射、折射、干涉、衍射和偏振等特性相同。同时具有粒子性。对人的眼睛不敏感，要用对红外敏感的探测器才能接收到。红外辐射的本质是热辐射，热辐射包括紫外光、可见光辐射，但是在0.76μm-40μm红外辐射热效应最大。 自然界中一切温度高于绝对零度的有生命和无生命的物体，时时刻刻都在不停地辐射红外线。辐射的量主要由物体的温度和材料本身的性质决定；特别热辐射的强度及光谱成份取决于辐射体的温度。 3.2黑体辐射规律 黑体红外辐射的基本规律揭示的是黑体发射的红外热辐射随温度及波长的定量
手持式红外测温仪说明与维护
手持式红外测温仪说明与维护 一，操作面板说明 测温范围 -25℃--900℃ 测温精度读数值的±1%或±1℃ 工作温度 -10℃～60℃ 存储温度 -18℃～60℃ 重复精度读数值的±0.5%或±1℃ 响应时间小于200ms 工作波段 8um --14um 温度分辨率 1℃或1℉ 辐射率修正 0.10—1.00可调，步长0.01 二，仪器信息显示的原因及解决办法 二，仪器使用说明 1．按下仪器测温开关，通过红色同轴激光点瞄准目标，激光点应打在被测目标的中心，此
时仪器显示器显示的即为被测目标的瞬时温度。 2．辐射率设置 按下仪器测温开关，仪器显示器上显示有辐射率符号“ε=”和辐射率值。按压面板上的“∧”键，显示器显示的辐射率值应增大，按压面板上的“∨”键，显示器显示的辐射率值应减小，辐射率值调整范围为0.1～1.00 。 3.上/下限温度报警的使用和报警温度的设置 按下仪器测温开关，连续按压两次面板上的MENU键，当显示器显示闪烁的“HI”符号及“on”或“oFF”时，仪器便进入上限报警设置状态，按压面板上的“∧”键可打开报警状态，此时显示器显示“on”；按压“∨”键可关闭报警状态，此时显示器显示“oFF”。在打开状态下，按住测温开关，第三次按压面板上的MENU键，此时显示器显示闪烁的“HI”符号和报警上限温度值，按压“∧”键和“∨”键可设置报警上限温度值。 在使用过程中，如上限报警处于打开状态，当目标温度超过上限温度值时，仪器的蜂鸣器将鸣叫同时显示器显示闪烁的“ HI”符号。 按住测温开关，连续按压面板上的MENU键，当显示器显示闪烁的“LO”符号和“on”或“oFF”时，仪器便进入下限报警设置状态，按压面板上的“∧”键可打开报警状态，此时显示器显示“on”；按压“∨”键可关闭报警状态，此时显示器显示“oFF”。在打开状态下，按住测温开关，再次按压“∧”键和“∨”键可设置报警下限温度值。 在使用过程中，如下限报警处于打开状态，当目标温度低于下限温度值时，仪器的蜂鸣器将鸣叫同时显示器显示闪烁的“ LO”符号， 4.最大值功能设置 按住测温开关，按压一次面板上的MENU键后，连续按压面板上的“∧”键或“∨”键来选择功能状态，当显示闪烁的“MAX”符号时，仪器进入最大值功能状态，仪器测温时同步显示测量温度的最大值。 5.最小值功能设置 按住测温开关，按压一次面板上的MENU键后，连续按压面板上的“∧”键或“∨”键来选择功能状态，当显示闪烁的“MIN”符号时，仪器进入最小值功能状态，仪器测温时同步显示测量温度的最小值。 6.平均值功能设置 按住测温开关，按压一次面板上的MENU键后，连续按压面板上的“∧”键或“∨”键来选择功能状态，当显示闪烁的“AVE”符号时，仪器进入平均值功能状态，仪器测温时同步显示测量温度的平均值。 7.温差功能设置 按住测温开关，按压一次面板上的MENU键后，连续按压面板上的“∧”键或“∨”键来选择功能状态，当显示闪烁的仪器与目标之间允许存在一般的空气介质，如果仪器与目标之间存在玻璃、塑料、大量的水蒸汽等物质，将会影响测量精度。 8．激光辐射对人眼是有害的。使用时不要将激光束直接对着人的眼睛。 9．仪器应避免接触过热物体，带有强磁、强电的物体，脂类、酮类、乙烯及二氯化物等腐蚀性物体。 三，注意事项 1．环境温度对测温的影响： 环境温度的较大变化将影响红外测温仪的测量精度，当将仪器从一个环境拿到另一种环境温度相差较大的环境中使用时，将会导致仪器精度的暂时降低，为得到最理想的测量结果，当仪器所处的环境温度发生改变时，应将仪器与环境温度平衡一段时间再使用。 2．温度测量与目标大小和测量距离之间的关系：