基于單片機(jī)的紅外溫度計(jì)設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文

1、<p>　　xxxxxxxxx大學(xué)</p><p><b>　　學(xué)位論文</b></p><p>　　基于單片機(jī)的紅外溫度計(jì)系統(tǒng)</p><p>　姓 名：</p><p>　專 業(yè)：</p><p>　學(xué) 院：</p><p>　指

2、導(dǎo)教師：</p><p>　提交日期：2017年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，人們越來越重視身體健康，同時(shí)技術(shù)的進(jìn)步，各種現(xiàn)代化電子設(shè)備在各個領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣，電子計(jì)算機(jī)也越來越普及，在醫(yī)療領(lǐng)域，溫度計(jì)應(yīng)用非常廣泛，但是傳統(tǒng)的溫度計(jì)讀數(shù)不準(zhǔn)，溫度示數(shù)讀取不方便，特別是一些老

3、人，更是不能獨(dú)自使用傳統(tǒng)溫度計(jì)，針對這種情況，本課題設(shè)計(jì)研究了一款基于單片機(jī)的紅外溫度計(jì)。該系統(tǒng)的主要功能是通過紅外傳感器非接觸檢測人體溫度，根據(jù)軟件中對報(bào)警溫度的設(shè)置，檢測的溫度超過37度，蜂鳴器就會報(bào)警。系統(tǒng)的硬件組成部分主要包括單片機(jī)控制器，非接觸式TN901紅外測溫傳感器、lcd1602液晶顯示、蜂鳴器電路等部分。軟件部分是利用單片機(jī)C語言編程，C語言入門簡單，編程效率較高，方便移植，復(fù)用性良好，系統(tǒng)軟件編程均為函數(shù)化設(shè)計(jì)，方便

4、了功能邏輯實(shí)現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)開始工作時(shí)，傳感器采集的信號傳送到單片機(jī)中，單片機(jī)經(jīng)過處理后，將溫度信息顯示在液晶上。利用該系統(tǒng)能夠方便的檢測人體溫度，具有方便快捷的優(yōu)點(diǎn)，在電子設(shè)備迅速普及應(yīng)用的今天，該系統(tǒng)具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，在后期逐漸完善功能后，通過進(jìn)一步推廣，能夠帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　關(guān)鍵詞：紅外傳感器，單片機(jī)，蜂鳴器電路，液晶顯示</p><p><b>　

5、　ABSTRACT</b></p><p>　　With the social progress and development, people pay more and more attention to health at the same time, the progress of technology, modern electronic equipment used in various f

6、ields more and more widely, computer is more and more widely used in the medical field, the thermometer is widely used, but the traditional thermometer temperature allowed, shows the number of reads is not convenient, es

7、pecially some the old man is not alone, the use of traditional thermometer, in view of this situation,</p><p>　　Keywords: infrared sensor, MCU, buzzer circuit, liquid crystal display</p><p><

8、b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　目 錄III</b></p><p><b>　　第一章 引言1</b></p><p

9、>　　1.1 研究背景和意義1</p><p>　　1.2 體溫計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 本課題的研究內(nèi)容1</p><p>　　1.4 本文結(jié)構(gòu)2</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)方案3</p><p>　　2.1 主控芯片設(shè)計(jì)方案3</p><p>　　2.

10、2 顯示電路設(shè)計(jì)方案3</p><p>　　第三章 硬件電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5</p><p>　　3.2 主控芯片電路5</p><p>　　3.2.1 單片機(jī)概述5</p><p>　　3.2.2 單片機(jī)的構(gòu)成特性6</p><p>　　3.2.3 晶

11、振電路7</p><p>　　3.2.4 復(fù)位電路8</p><p>　　3.3 液晶顯示電路9</p><p>　　3.4 系統(tǒng)USB電源電路11</p><p>　　3.5 紅外傳感器電路12</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.1 主程序軟件設(shè)計(jì)

12、13</p><p>　　4.2 液晶顯示設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.2 紅外測溫軟件設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.3液晶驅(qū)動流程圖18</p><p>　　第五章 調(diào)試結(jié)果分析19</p><p>　　5.1 硬件調(diào)試19</p><p>　　5.1.1 排除元器件失效1

13、9</p><p>　　5.1.2 排除電源故障19</p><p>　　5.2 軟件調(diào)試20</p><p>　　第六章 結(jié) 論21</p><p><b>　　致 謝22</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><

14、p>　　附錄一 系統(tǒng)電路圖24</p><p>　　附錄二 主要程序代碼25</p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　1.1 研究背景和意義</p><p>　　人體溫度是身體健康的晴雨表，和日常生活聯(lián)系非常緊密，隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，人們越來越重視身體健康，同時(shí)技術(shù)的進(jìn)步，各種現(xiàn)

15、代化電子設(shè)備在各個領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣，電子計(jì)算機(jī)也越來越普及，在醫(yī)療領(lǐng)域，溫度計(jì)應(yīng)用非常廣泛，但是傳統(tǒng)的溫度計(jì)讀數(shù)不準(zhǔn)，溫度示數(shù)讀取不方便，特別是一些老人，更是不能獨(dú)自使用傳統(tǒng)溫度計(jì)。針對這種傳統(tǒng)溫度計(jì)的缺點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一款紅外非接觸式測溫系統(tǒng)系統(tǒng)，將能很好的代替?zhèn)鹘y(tǒng)測溫儀器，彌補(bǔ)他們的不足與使用的不便。它的響應(yīng)時(shí)間快、非接觸、使用安全及使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，更適合兒童在平時(shí)的生活中獨(dú)立完成體溫測量，因此具有一定的實(shí)際意義。</p>

16、;<p>　　1.2 體溫計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1714年，德國物理學(xué)家華倫海特，初期研制的體溫表是把盛著酒精的玻璃管放在冰雪和鹽的混合物里，看玻璃管內(nèi)酒精降到哪里，刻上一條線，然后把表含入口中，看酒精升到哪里，又刻上一條線。把這兩條線作為固定點(diǎn)，再把兩條線之間分成0～96°。這就是初期的體溫計(jì)。后來，華海倫特把冰點(diǎn)定為32°，沸點(diǎn)為212°，發(fā)明了華氏溫標(biāo)。

17、1742年又發(fā)明了0～100°的攝氏溫標(biāo)，從此實(shí)現(xiàn)了體溫計(jì)的刻度標(biāo)準(zhǔn)化。1865年，英國的阿爾伯特發(fā)明了一種很有特色的體溫計(jì)，特點(diǎn)是儲存水銀的細(xì)管里有一狹道，當(dāng)體溫計(jì)接觸人體后，水銀很快升到人體實(shí)際體溫處，取出后水銀柱不下降，而是在狹道處斷開，使狹道以上部分始終保持體溫度數(shù)。這種溫度計(jì)受到了臨床的歡迎和普及應(yīng)用。但是隨著科技的進(jìn)步，如今，又出現(xiàn)了多種類型的體溫計(jì)，本課題研究的紅外非接觸溫度計(jì)是目前應(yīng)用較為廣泛的一種新型體溫，在

18、未來將會得到越來越廣泛應(yīng)用。</p><p>　　1.3 本課題的研究內(nèi)容</p><p>　　本課題主要研究系統(tǒng)的硬件組成路，軟件設(shè)計(jì)，同時(shí)了解系統(tǒng)的研究背景和意義，學(xué)習(xí)電子設(shè)計(jì)的硬件調(diào)試，軟件編程，電路焊接等知識。該系統(tǒng)的主要功能是通過紅外傳感器非接觸檢測人體溫度，根據(jù)軟件中對報(bào)警溫度的設(shè)置，檢測的溫度超過37度，蜂鳴器就會報(bào)警。系統(tǒng)的硬件組成部分主要包括單片機(jī)控制器，非接觸式TN90

19、1紅外測溫傳感器、lcd1602液晶顯示、蜂鳴器電路等部分，軟件部分是利用單片機(jī)C語言編程總之，通過對該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，了解單片機(jī)研發(fā)流程，初步積累項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。</p><p><b>　　1.4 本文結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　本文主要分六章介紹該系統(tǒng)設(shè)計(jì)，第一章介紹背景相關(guān)知識，中間二三章節(jié)介紹系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，電路方案選取以及詳細(xì)的電路模塊知識。第四章介紹

20、系統(tǒng)的軟件編程的內(nèi)容，第五章介紹系統(tǒng)的調(diào)試，六章介紹系統(tǒng)總結(jié)和未來展望。</p><p><b>　　第二章 設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的紅外體溫計(jì)系統(tǒng)時(shí)，主要考慮以下幾個方面。首先是系統(tǒng)的顯示問題，選擇顯示器件關(guān)系到整個系統(tǒng)的人機(jī)交互體驗(yàn)。其次是主要控制芯片的選擇，控制芯片是整個系統(tǒng)的核心，一切電路都是圍繞主控芯片設(shè)計(jì)的。最

21、后還包括其他一些傳感器電路，在本系統(tǒng)中使用到的是質(zhì)量傳感器。此外，各個元器件的價(jià)格，設(shè)計(jì)資料是否豐富，軟件編程難易也是考慮的因素。下面就各個電路模塊的選擇進(jìn)行詳細(xì)介紹。</p><p>　　2.1 主控芯片設(shè)計(jì)方案</p><p>　　對于紅外溫度計(jì)系統(tǒng)的控制模塊，主要兩種設(shè)計(jì)方案。方案一：使用ARM作為主控制器，方案二：使用單片機(jī)作為主控制器。</p><p>　

22、　以ARM為內(nèi)核的處理器最早是由英國技術(shù)人員設(shè)計(jì)的低功耗的RISC處理芯片，ARM的全稱是Acorn RISC Machine，它一般來說都是32位的，但同時(shí)也兼容16位的指令集，這種16位的處理器功耗更低，價(jià)格也很便宜，并且保留了幾乎32位的所有優(yōu)勢。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初主要考慮的就是這種16位的ARM芯片。單片機(jī)（Microcontrollers）是和ARM一樣，也是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)的控制芯片，單片機(jī)最早的應(yīng)用是在工業(yè)控制領(lǐng)域，

23、極大地提高了工業(yè)的生產(chǎn)效率。單片機(jī)的由來也有一段歷史，最初的設(shè)計(jì)方案是將各式各樣的外圍電路或者設(shè)備等跟CPU集成到一起，集成化為一個最小芯片，從而可以讓計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從超大型進(jìn)化為小型集成化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)而可以非常方便地嵌入進(jìn)非常復(fù)雜的并且對體積要求很高的設(shè)備中，高效地控制協(xié)調(diào)各式設(shè)備。</p><p>　　顯然，就功能來說，二者都滿足設(shè)計(jì)要求。對比單片機(jī)和ARM芯片的價(jià)格以及入門難易程度，同時(shí)也考慮到本文設(shè)計(jì)的紅

24、外溫度計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。ARM入門較為難，一般需要單片機(jī)基礎(chǔ)知識，編程也比單片機(jī)更為復(fù)雜，價(jià)格也較貴，因此系統(tǒng)采用方案二，利用單片機(jī)作為主控制器。</p><p>　　2.2 顯示電路設(shè)計(jì)方案</p><p>　　顯示電路是本文所設(shè)計(jì)的紅外溫度計(jì)人機(jī)交互方式的重要組成部分。本文設(shè)計(jì)需要顯示的內(nèi)容是溫度值。顯示信息包含了由于數(shù)學(xué)符號，大小寫英文字母和計(jì)算后的心率值等輸出信息；目前設(shè)計(jì)中用于顯示

25、的顯示器件可以選擇液晶屏和數(shù)碼管來實(shí)現(xiàn)。下面對比兩種顯示方式，確定本設(shè)計(jì)顯示方案。</p><p>　　方案1：選擇數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管的特點(diǎn)是顯示內(nèi)容清晰、電路控制簡單，操作簡單而且價(jià)格便宜，能夠滿足大多數(shù)簡單場合的需要。</p><p>　　方案2： 選擇LCD1602液晶顯示。能夠顯示32個中英文字符及0~9數(shù)字。從顯示內(nèi)容看非常豐富，只要顯示中不需要顯示中文，LCD1602液晶都可以

26、滿足顯示的需要。</p><p>　　方案選擇：從顯示內(nèi)容看本設(shè)計(jì)需要顯示英文、數(shù)字和數(shù)學(xué)符號，數(shù)麻管不能滿足本次設(shè)計(jì)顯示要求，而且數(shù)碼管顯示的整體功耗高于液晶顯示。因此選擇方案2實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的顯示。</p><p>　　第三章 硬件電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　根據(jù)上述

27、電路模塊方案，紅外溫度計(jì)系統(tǒng)的主控電路選用單片機(jī)芯片，顯示部分采用液晶電路，外圍主要包括：TN9紅外傳感器模塊，報(bào)警電路，晶振電路電路組成，系統(tǒng)總體框圖如下所示。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.2 主控芯片電路</p><p>　　3.2.1 單片機(jī)概述</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的紅外溫度計(jì)系統(tǒng)采用的S

28、TC89C52單片機(jī)不是像FPGA一樣完成邏輯功能的CPU，而是把CPU以及其外圍的一些電路系統(tǒng)集成到一塊芯片上，換句話說，就是將計(jì)算機(jī)集成到單片機(jī)上。可以想象，一個非常微型的、重量非常輕的、價(jià)格非常便宜的計(jì)算機(jī)將有非常大的市場空間，其應(yīng)用范圍非常廣泛，既可以用在學(xué)習(xí)單片機(jī)上，又可以應(yīng)用在開發(fā)上?？傊瑔纹瑱C(jī)的價(jià)值是無法估量的。</p><p>　　單片機(jī)的由來也有一段歷史，最初的設(shè)計(jì)方案是將各式各樣的外圍電路或

29、者設(shè)備等跟CPU集成到一起，集成化為一個最小芯片，從而可以讓計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從超大型進(jìn)化為小型集成化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)而可以非常方便地嵌入進(jìn)非常復(fù)雜的并且對體積要求很高的設(shè)備中，高效地控制協(xié)調(diào)各式設(shè)備。從這種設(shè)計(jì)思想中INTEl誕生了Z80型號的微控制器，并且，從這個時(shí)間點(diǎn)開始，單片機(jī)跟專用處理器變開始朝完全不同的方向發(fā)展，成為兩種完全不同的處理器模塊。</p><p>　　在90年代早期，當(dāng)時(shí)的單片機(jī)的位數(shù)基本都是4位

30、或者8位的，并且在當(dāng)時(shí)有一款芯片由于其簡單并且可靠性非常好而廣受好評，這款芯片就是INTEL的8031芯片。在這款芯片的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了各種各樣性能可靠、集成化非常好的單片機(jī)以及單片機(jī)系統(tǒng)。此后這個單片機(jī)系統(tǒng)便為各大廠商所青睞，并且迅速占領(lǐng)各大工業(yè)控制領(lǐng)域，一直到目前為止，該系統(tǒng)還在廣泛地應(yīng)用于各大工業(yè)控制領(lǐng)域。隨著科技地不斷進(jìn)步，工業(yè)上對于工業(yè)控制領(lǐng)域的要求也不斷提高，已有的4位或8位系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前工業(yè)控制要求，所以16位單片機(jī)系

31、統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。但是16位單片機(jī)在性價(jià)比上完全沒有4位或8位的單片機(jī)有優(yōu)勢，所以16位單片機(jī)未能占領(lǐng)各大工業(yè)控制領(lǐng)域。從90年代開始，全球的科技技術(shù)迸發(fā)式發(fā)展，單片機(jī)的技術(shù)也隨之極大地提高。INTEL公司開發(fā)出了32位的單片機(jī)，并且其性價(jià)比非常高，自然而然地取代了16位單片機(jī)的高端地位。32位單片機(jī)系統(tǒng)從次開始成為高端控制器系統(tǒng)。并且由于這個技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代，之前的八位和四位單片機(jī)的性能和可靠性也極大地提高了，比起八十年代剛出來地時(shí)候性能

32、提高了百倍有余，所以8位單片機(jī)的性價(jià)比優(yōu)勢再一次體現(xiàn)出來，在一些低端的工業(yè)</p><p>　　3.2.2 單片機(jī)的構(gòu)成特性</p><p>　　STC89C52單片機(jī)的組成大致包括以下幾大模塊：CPU、IO口、存儲器件、內(nèi)存。這些組成跟我們自己家庭使用的臺式電腦也非常相似，但是各個部分的性能肯定無法跟臺式電腦相媲美，畢竟價(jià)格上單片機(jī)便宜了好幾十上百倍不止。這些低端的單片機(jī)用在比較簡單的應(yīng)

33、用上已經(jīng)非常足夠了，像我們家里使用的自動洗衣機(jī)、抽油煙機(jī)、冰箱等等，都可以看到這些單片機(jī)。當(dāng)然，單片機(jī)的作用主要是核心的控制上，是作為一個系統(tǒng)的核心控制部分，也就是一個系統(tǒng)的簡單的大腦。單片機(jī)特性如下。</p><p>　　具有8位數(shù)據(jù)總線，16位地址總線的CPU；</p><p>　　具有布爾處理能力和位處理能力；</p><p>　　采用哈佛結(jié)構(gòu)，程序存儲器與數(shù)

34、據(jù)存儲器地址空間各自獨(dú)立；</p><p>　　具有相同地址的64KB程序存儲器和64KB數(shù)據(jù)存儲器；</p><p>　　128字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器；</p><p>　　32根雙向并可以按位尋址的I/O線；</p><p>　　兩個16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器(8052有3個。</p><p>　　STC89C52單片機(jī)的封裝

35、圖如下圖所示。</p><p>　　圖3-2 單片機(jī)電路</p><p>　　3.2.3 晶振電路</p><p>　　晶振電路是單片機(jī)中非常重要的一部分，晶振電路可以給單片機(jī)提供時(shí)鐘信號，時(shí)鐘信號是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)運(yùn)行的必不可少的一部分。單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個反相放大器，這個反相放大器是用來作為內(nèi)部振蕩器作用的。它有兩個引腳，分別為XTAL1和XTAL2，其中XTAL1為

36、該反相放大器的輸入端，XTAL2為輸出端。自激振蕩器是由這個反相放大器跟片外端石英晶體一起組成的。晶振電路的組成除了這個自激振蕩器外還需要外接兩個電容，將這兩個電容與放大器相連接就構(gòu)成了晶振電路。外接的這兩個電容的容量大小對晶振電路會有一定的影響，所以如果選取石英晶體作為振蕩電路的部分，電容的大小最好在這個范圍；如果選取陶瓷，那么電容的大小應(yīng)該在這個范圍。電容容量大小對晶振電路的影響：溫度的穩(wěn)定程度、震蕩頻率、震蕩電路的起振的難易以及穩(wěn)

37、定性。晶振電路圖如圖所示。</p><p><b>　　圖3-3 晶振電路</b></p><p>　　3.2.4 復(fù)位電路</p><p>　　復(fù)位電路也是單片機(jī)中非常重要的一部分，其基本原理很簡單，就是當(dāng)系統(tǒng)上電的時(shí)候，會提供一個復(fù)位信號給單片機(jī)系統(tǒng)，一直等到系統(tǒng)的電源穩(wěn)定下來的時(shí)候就撤銷復(fù)位信號。但是為了保險(xiǎn)起見，電源穩(wěn)定后也不能直接撤銷

38、掉復(fù)位信號，而是要經(jīng)過延時(shí)后才能撤銷這個復(fù)位信號。這個延時(shí)動作主要是為了防止開啟電源的時(shí)候會抖動，導(dǎo)致信號不穩(wěn)定。每一種類型的單片機(jī)在剛啟動的時(shí)候都會需要經(jīng)過復(fù)位操作，這個復(fù)位操作主要是為了保證CPU跟其外圍電路處于確定的初始狀態(tài)。51系列的單片機(jī)的復(fù)位信號是通過芯片的REST引腳接入的，輸入到芯片內(nèi)部的觸發(fā)器中。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行的時(shí)候，這時(shí)給REST引腳傳送一個連續(xù)兩個周期的高電平信號，那么CPU則會響應(yīng)這個信號并將系統(tǒng)復(fù)位，這就是復(fù)位

39、電路的具體使用方法。單片機(jī)系統(tǒng)使用復(fù)位可以通過兩種方式來復(fù)位，一種是手動按鈕復(fù)位系統(tǒng)，另一種是上電復(fù)位系統(tǒng)。手動復(fù)位需要人工加入操作才能實(shí)現(xiàn)手動按鈕復(fù)位。具體的操作方法也很簡單，只需在REST復(fù)位引腳中接入高電平就可以復(fù)位，所以給復(fù)位引腳接上正電源，并在引腳和電源之間接一個按鈕。當(dāng)按下這個按鈕的時(shí)候，相當(dāng)于正電源直接接入到復(fù)位引腳，系統(tǒng)接收到這個高電平信號后</p><p>　　圖3-4 復(fù)位電路原理圖</

40、p><p>　　3.3 液晶顯示電路</p><p>　　LCD1602液晶屏能夠支持兩行顯示，每行可以顯示的最大容量是32個英文和漢字符十六個字符的顯示，由于但它的分辨率不能很好的滿足漢字的顯示要求，所以適合在英文和數(shù)字顯示的系統(tǒng)中使用。它可以用來顯示一些數(shù)字、字符、字母等簡單的文字，但是它無法顯示中文字符。因?yàn)橹形淖址容^復(fù)雜，而液晶顯示器的構(gòu)造主要是一些點(diǎn)陣，且大多是5*7或5*11的規(guī)

41、格。液晶里的每個點(diǎn)陣都能夠顯示一個字符，但是每個字符之間又不是連續(xù)的，而是中間有一個點(diǎn)陣在間隔的。并且每個點(diǎn)陣的上下左右都會有點(diǎn)陣間隔，這樣子就不會每個字符都連在一起分辨不出顯示的是什么東西，這種功能也就類似于word文檔文字編輯的時(shí)候的字間距和行間距一樣，可以很明朗地閱讀顯示的字符。但是這種功能也有一些缺點(diǎn)，比如顯示圖像的時(shí)候效果就不太好，有點(diǎn)像馬賽克一樣。1602只能顯示兩行的字符，并且每行只能顯示16個字符。</p>

42、<p>　　目前所生產(chǎn)出來的液晶絕大多數(shù)都是用HD44780芯片來制作的，并且它們的顯示原理也是一模一樣的。所以寫一個顯示控制程序可以基本適用于各種液晶，不需要每換一種液晶顯示器就要重新寫一次程序，兼容性非常地好。這款液晶模塊內(nèi)部的存儲模塊存儲了大量的字符圖形，用來直接給程序調(diào)用顯示使用，這些字符的數(shù)量大約有160個。這160個字符中包含了基本的符號（52個大小寫的英文字母，10個阿拉伯?dāng)?shù)字，還有標(biāo)點(diǎn)符號以及日文假名等等。并

43、且每個字符的標(biāo)志符都是固定的，所以當(dāng)我們需要顯示一個字符的時(shí)候，只需要調(diào)用對應(yīng)字符的標(biāo)志符就可以顯示出我們需要的字符。當(dāng)我們在編寫程序的時(shí)候我們還可以通過賦值的形式來操作。比如定義一個字符型常量Y，然后就可以將液晶存儲里的一個字符直接賦值給Y，比如將‘A’賦值給Y，可以直接這樣寫：Y＝‘A’，程序編譯的時(shí)候可以直接識別出這個是字符‘A’，這樣可以使用自定義的常量來操作，非常方便各能對應(yīng)的引腳如表所示：</p><p&

44、gt;　　表3-1 LCD1602液晶引腳功能介紹</p><p>　　LCD1062液晶對應(yīng)外功能引腳有16個，其中8個為數(shù)據(jù)線，3個為控制線，2個控制背景電源，2個控制液晶工作電源，1個用于控制液晶的偏壓。LCD1602液晶顯示是51單片機(jī)系統(tǒng)最常用的一種顯示器，是點(diǎn)陣型的液晶模塊。液晶電路圖如下所示。</p><p>　　圖3-5 液晶電路圖</p><p>

45、　　3.4 系統(tǒng)USB電源電路</p><p>　　系統(tǒng)的USB電源電路是給整個系統(tǒng)供電的，包括單片機(jī)，傳感器，顯示電路等，都需要電源。隨著電子設(shè)備的普及，各類USB接口設(shè)備越來越多，如，電腦USB接口，手機(jī)充電器，移動電源，這些USB接口都可以用來作為穩(wěn)定的電源。因此為了簡化紅外溫度計(jì)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)采用USB供電方式。系統(tǒng)使用的USB供電方式為常見的手機(jī)，電腦接口，其并不是理想的穩(wěn)定5V，常常是一個

46、有微小波動的差值，因此在系統(tǒng)電源開關(guān)電路上，使用電容C1，C2對電壓雜波進(jìn)行過濾，使系統(tǒng)的供電更加穩(wěn)定。如圖所示的電源模塊電路。</p><p>　　圖3-6 電源模塊電路</p><p>　　3.5 紅外傳感器電路</p><p>　　面對目前眾多的紅外檢測器件產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)中選擇合適的紅外檢測器已成為一個重要問題。在設(shè)計(jì)過程中選擇紅外線檢測器件時(shí)，首先考慮的是器件

47、的以下性能因素:光譜響應(yīng)范圍、響應(yīng)速度、有效檢測面積、元件數(shù)量、制冷方式和檢測目標(biāo)的溫度。 本紅外測溫儀選用了凌陽公司生產(chǎn)的型號為TN9的紅外探測器作為測溫模塊，它是一種集成的紅外探測器，內(nèi)部有溫度補(bǔ)償電路和線性處理電路，因此簡化了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。  它的測量距離大約為30米，測量回應(yīng)時(shí)間大約為0.5秒。而且它具備SPI接口，可以很方便地與單片機(jī)（MCU）傳輸數(shù)據(jù)本系統(tǒng)采用的是TN9紅外模塊，該模塊不需要增加

48、另外的A/D轉(zhuǎn)換電路，使得硬件可以盡可能的簡單化，相比于其他紅外模塊，TN9產(chǎn)品只需要3伏電源供電。它是一種集成的紅外探測器，內(nèi)部有溫度補(bǔ)償電路和線性處理電路，使本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)得到了簡化。TN9紅外模塊接口如圖所示.</p><p>　　圖3-7 電源模塊電路</p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 主程

49、序軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境是KEIL，Kei1C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，編譯后生成的匯編代碼，到Kei1C51生成的目標(biāo)代碼效率非常高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解，在開發(fā)大型項(xiàng)目時(shí)非常理想。本設(shè)計(jì)的紅外測溫系統(tǒng)的軟件方面全部采用C語言編寫，以提高系統(tǒng)的可讀性和可移植性。其設(shè)計(jì)方法和硬件設(shè)計(jì)相對應(yīng)，采用模塊對應(yīng)進(jìn)行

50、編寫，將系統(tǒng)的硬件劃分為相應(yīng)的子程序模塊，分別進(jìn)行編寫、調(diào)試，使整個程序看起來簡潔，明了，在調(diào)試過程中也方便自己發(fā)現(xiàn)錯誤，提高了編程的效率。整個系統(tǒng)軟件主要包括主程序、紅外測溫模塊、功能按鍵模塊、顯示模塊等子程序。系統(tǒng)開始執(zhí)行后首先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，初始化主要包括對傳感器初始化。系統(tǒng)總體軟件流程如圖4-1流程圖所示。</p><p>　　圖4-1 軟件設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　4.2

51、 液晶顯示設(shè)計(jì) </p><p>　　在體溫時(shí)，利用液晶顯示體溫示數(shù)。液晶顯示流程圖如下圖所示。利用STC89C52單片機(jī)對液晶驅(qū)動需要遵循液晶的讀寫通信協(xié)議，一般可分為以下幾大步驟，首先是需要初始化液晶，初始化之后，由于液晶的處理速度比STC單片機(jī)慢，延時(shí)程序是必須的，不然液晶無法正常顯示。1602液晶一共上下兩行，一般都是首先設(shè)置第一行的顯示位置，結(jié)合上文介紹的液晶內(nèi)部地址進(jìn)行操作，然后將要顯示的數(shù)據(jù)在對應(yīng)位

52、置顯示，同理接著設(shè)置第二行顯示位置，最終完成整個顯示流程。在本文設(shè)計(jì)的指紋識別系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，將液晶顯示整體封裝在一個顯示函數(shù)中，方便了main函數(shù)調(diào)用，同時(shí)也使得程序邏輯更加清晰。液晶軟件操作流程圖如下所示。</p><p>　　圖4-2 液晶驅(qū)動流程圖</p><p>　　4.3 紅外測溫軟件設(shè)計(jì) </p><p>　　系統(tǒng)正常上電，開始初始化，判斷是否有功能按

53、鍵0按下，如果是，再次判斷首字節(jié)是否為4CH或者66H，最后一個字節(jié)是否為0DH，因?yàn)閱纹瑱C(jī)每一次讀取5個BYTE，當(dāng)?shù)谝粋€BYTE和最后一個BYTE分別同時(shí)為4CH（或66H）和0DH時(shí)，才認(rèn)為這是一個有效的數(shù)據(jù)，否則單片機(jī)將不停地進(jìn)行讀取。如果是，則進(jìn)行溫度的計(jì)算及溫度的處理，然后送LCD1602顯示，最后關(guān)閉TN901；如果不是，則繼續(xù)按下按鍵0，直到符合有效數(shù)據(jù)的要求，才進(jìn)行溫度的讀取。紅外傳感器模塊流程圖如圖所示。</p

54、><p>　　圖4-3 紅外測溫流程圖</p><p>　　第五章 調(diào)試結(jié)果分析</p><p>　　在紅外溫度計(jì)課題的設(shè)計(jì)過程中，從硬件電路設(shè)計(jì)到軟件編程，遇到了很多或大或小的問題，在系統(tǒng)的后期調(diào)試花費(fèi)的時(shí)間占據(jù)整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)間的1/3，由此可見，系統(tǒng)地調(diào)試工作量非常大，也非常重要。單片機(jī)系統(tǒng)的軟件和硬件調(diào)試是一致的，不可分開的。而且往往很多硬件錯誤都是在軟件調(diào)試過程

55、中發(fā)現(xiàn)解決的。但同時(shí)也必須首先排除非常明顯的硬件錯誤，否則軟件調(diào)試也無法進(jìn)行。總之，硬件調(diào)試是軟件調(diào)試的基礎(chǔ)，沒有硬件調(diào)試，軟件調(diào)試無從談起。</p><p><b>　　5.1 硬件調(diào)試</b></p><p>　　5.1.1 排除元器件失效 </p><p>　　硬件調(diào)試中，首先要進(jìn)行的是排除電路中的元器件失效。元器件失效主要分兩

56、種情況：一是元器件在焊接之前就已經(jīng)損壞，另外一個原因是在焊接過程中，由于某種失誤造成元器件損壞。因此，在購買存放元器件時(shí)，一定注意元器件的保存條件，避免高溫高濕度的環(huán)境，另外在焊接過程中，多多查看參考文檔，網(wǎng)絡(luò)資源，避免器件燒毀。</p><p>　　5.1.2 排除電源故障</p><p>　　電源對于整個系統(tǒng)及其關(guān)鍵，如果電源電路接錯，可能造成元器件燒毀，前功盡棄。嚴(yán)重的話還可能引起火

57、災(zāi)，燒傷等嚴(yán)重事故。因此在上電之前，一定要用萬用表仔細(xì)檢測VCC和GND，數(shù)字電壓表可以讀出不同電路的電壓值，如果VCC電路電壓在5V-4.5V之間，一般來說都是正常的。</p><p>　　在焊接與組裝過程中要注意一下七點(diǎn)：</p><p>　?。?）在進(jìn)行組裝之前，一定要測試各個元器件是否有用，其值是否準(zhǔn)確，以避免后面測試出現(xiàn)可以避免的錯誤。</p><p>　

58、?。?）組裝集成電路時(shí)，盡量保持其方向一致，以便能夠方便焊接，也更加清晰美觀。</p><p>　?。?）要清楚的了解元器件的正負(fù)極，在組裝過程中把標(biāo)志放置顯眼的地方，以方便進(jìn)行焊接和測試檢查。如果不注意這些細(xì)節(jié)，可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。</p><p>　?。?）在組裝完成后，要把地線連接在一起形成一個公共點(diǎn)。</p><p>　　（5）在焊接過程中，盡量把線整潔的排布

59、，不從元器件上面經(jīng)過。也要養(yǎng)成良好的習(xí)慣，相同的極用相同顏色的線來引出，以方便在測試過程中對電路的檢查。</p><p>　?。?）溫度在焊接過程中扮演很重要的角色，等上升到合適溫度以便元器件的引腳和焊盤出現(xiàn)金屬合金，焊接過程也應(yīng)該盡量保持整個板干凈整潔美觀。</p><p>　　（7）焊接的時(shí)間也要掌握，時(shí)間過長，可能會導(dǎo)致元器件損壞，時(shí)間過短，焊接可能不牢固。</p>&

60、lt;p><b>　　5.2 軟件調(diào)試</b></p><p>　　在調(diào)試之前，要熟悉當(dāng)前的軟件開發(fā)（調(diào)試）環(huán)境，本課題使用的是KEIL4平臺，在該平臺上，要熟悉這些概念：設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行。嘗試掌握更高級的調(diào)試如查看堆棧、查看單片機(jī)IO口的狀態(tài)等等操作，總之，要熟練掌握KEIL4編程平臺的基本調(diào)試的方法，并深刻了解這些概念的意義。</p><p>　　在調(diào)試時(shí)

61、，一個很重要的方法就是放慢程序的運(yùn)行速度。單片機(jī)的運(yùn)行速度一般都是在幾M到幾十M。 由于單片機(jī)的運(yùn)行速度過快，每秒都執(zhí)行幾十兆指令，可以利用單步運(yùn)行，調(diào)試延時(shí)和IO口的功能的時(shí)候，這個功能尤其有用。</p><p><b>　　第六章 結(jié) 論</b></p><p>　　本課題研究是以STC89C52單片機(jī)為核心，結(jié)合了紅外測溫傳感器設(shè)計(jì)的一套體溫計(jì)。硬件設(shè)

62、計(jì)中選擇STC89C52作為處理芯片件，采用TN901實(shí)現(xiàn)對人體脈搏信號的測量，利用LCD1602作為顯示裝置，利用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)了報(bào)警的輸出提示。</p><p>　　本設(shè)計(jì)首先提出了設(shè)計(jì)目標(biāo)，并根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)建立整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，完成硬件和軟件設(shè)計(jì)，并制作了系統(tǒng)的實(shí)物，對脈搏測量功能、報(bào)警上下限設(shè)置能進(jìn)行實(shí)際的測試。從實(shí)物運(yùn)行結(jié)果可以看出，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對測試者體溫測量，并能在測值超過設(shè)置時(shí)，發(fā)出報(bào)警提示。從設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功

63、能來看，達(dá)到預(yù)期的效果。</p><p>　　著眼未來，在這里對本設(shè)計(jì)以下幾個方面需要改進(jìn)的地方進(jìn)行說明：</p><p>　　第一，需要人機(jī)交互方面提高系統(tǒng)的功能，本次設(shè)計(jì)體溫測量儀顯示是唯一的人機(jī)交互界面，總體來說，人機(jī)交互界面單一、智能程度低。在今后的設(shè)計(jì)中準(zhǔn)備加入語音控制著語音播報(bào)的功能，使系統(tǒng)的在人機(jī)交互功能上更加健全和完善。</p><p>　　第二，數(shù)

64、據(jù)的處理方式過于單一，不適合統(tǒng)一的管理。本次設(shè)計(jì)中所有的采集數(shù)據(jù)都是在液晶上完成顯示，未能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)交互，這就直接影響了設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍，使設(shè)計(jì)的實(shí)物不能利用電腦對其進(jìn)行多機(jī)的控制，不能將多個設(shè)備的數(shù)據(jù)在電腦上進(jìn)行顯示。因此，數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程通信是設(shè)計(jì)以后需要解決的問題，只有加入了通信功能，設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍和使用靈活性，也將大大提升。通過后期的不斷完善，該系統(tǒng)一定能夠方便易用，若能夠推向市場，會帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。</p>&l

65、t;p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在完成基于單片機(jī)原理的紅外溫度計(jì)的過程中得到了很多老師和同學(xué)的幫助，在此我要感謝我的指導(dǎo)老師XX老師，X老師教學(xué)認(rèn)真負(fù)責(zé)，在做設(shè)計(jì)過程中，對我要求嚴(yán)格，對于我不懂的問題，都會耐心解釋。從設(shè)計(jì)的開題報(bào)告，到中期檢查，到論文的一稿，二稿，定稿，X老師每次都會認(rèn)真審閱，幫我修改和完善。完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，也是四年大學(xué)生活結(jié)束的時(shí)候，在

66、此我還要感謝陪伴了我四年的同窗同學(xué)，在四年生活中，我們共同學(xué)習(xí)，共同生活，共同解決學(xué)習(xí)生活中的問題，在這次設(shè)計(jì)中，同樣也得到了這些同窗好友的幫助，他們幫助我調(diào)試程序，修改論文格式，在此表示感謝。同時(shí)也十分感謝各位答辯老師對我的指導(dǎo)。總之，這次設(shè)計(jì)，使我學(xué)會了如何和同學(xué)老師有效溝通，共同合作解決問題，這對于以后自己的成長也有著巨大的幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></

67、p><p>　　[1]李響,張岷等.一種新型紅外測溫方法研究[J].天津理工大學(xué)學(xué)報(bào):2010,26(01):58-61.</p><p>　　[2]鄭文瑤,孟慶義.體溫測量的研究進(jìn)展[J].河北醫(yī)學(xué):2008,14,(01):103-106.</p><p>　　[3]任婷婷,張雯,梁志華.淺談紅外體溫測量法[J].計(jì)量與測試技術(shù):2008,35(12)：44-46.

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72、<reg52.h></p><p>　　#include "LCD1602.h"</p><p>　　#include "MLX90614.h"</p><p>　　sbit Speaker_Pin=P2^0;</p><p>　　void delay200ms(void) //?? 0

73、us</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char a,b,c;</p><p>　　for(c=67;c>0;c--)</p><p>　　for(b=142;b>0;b--)</p><p>　　for(a=9;a>0;a--);&l

74、t;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　MLX90614_Initial();</p><p>　　InitLcd();</p><p><b&

75、gt;　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay200ms();</p><p>　　MLX90614_Memread();</p><p>　　Lcd_1602_word(0x80,12,"Temperature:");</

76、p><p>　　Lcd_1602_word(0xc8,8,MLX90614_Temp_View);</p><p>　　if(MLX90614_Temp>=3700)</p><p>　　Speaker_Pin=0;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　Speake