由于醫(yī)學(xué)發(fā)展的需要，在諸多狀況下，一般的溫度計己經(jīng)滿足不

了迅速而又精確的測溫規(guī)定，例如車站和機場等人口密度較大的地方

進行人體溫度測量。雖然目前國外這種測溫的技術(shù)都比較成熟，不過

國內(nèi)這方面的技術(shù)還處在發(fā)展階段。因此，為了適應(yīng)醫(yī)學(xué)發(fā)展的需要，

有效地進行特殊環(huán)境下的溫度測量，從而有力地控制和防止諸如甲

流、非典之類型的特殊疾病的傳播，急需設(shè)計一種測溫速度快，精確

率高日勺測溫儀。

為了克服老式溫度計測量溫度口勺重要缺陷一一需要測量者與被

測目口勺近距離接觸和測量不以便，在顧及儀器測量高精度前提下，以

追求最低成本為原則，研制了非接觸式熱釋電紅外測溫儀，實現(xiàn)了對

物體表面溫度迅速精確的測量。紅外測溫儀的設(shè)計重要為適應(yīng)人體體

溫迅速無接觸測量的需要。

伴伴隨人們生活水平的I不停提高以及對生活質(zhì)量規(guī)定的提高，人

們對自身的健康狀況越來越關(guān)注，而人體的體溫、血壓、脈搏和呼吸

是鑒他人體健康狀況的重要參數(shù)，對這些生理指標的監(jiān)控與測量則可

以更好的體現(xiàn)人體自身的健康狀況，因此他們在醫(yī)療領(lǐng)域中占有十分

重要日勺地位，也為人民Ef、J生活帶來極大日勺以便。

本次設(shè)計重要圍繞體溫這畢生理指標展開，以AT89S52單片機

為控制關(guān)鍵對溫度進行實時采集，開發(fā)設(shè)計紅外測溫儀H勺全過程，根

據(jù)紅外線測溫儀日勺原理，通過關(guān)鍵器件的選擇以及溫度賠償?shù)淖詣诱{(diào)

整來提高紅外線測溫儀W、J精確度，設(shè)計了一種非接觸式人體體溫測試

，用于人體體溫的迅速測量。

本次設(shè)計的重要內(nèi)容是運用單片機和傳感器完畢人體體溫H勺非

接觸式測量。該系統(tǒng)重要應(yīng)用在人們的平常生活中，對人們理解自身

的健康狀況至關(guān)重要。整個系統(tǒng)的設(shè)計簡潔，精確，迅速，以便。設(shè)

計的關(guān)鍵部分選用AT89S52芯片和PM611紅外溫度傳感器。此夕卜，

軟件程序的設(shè)計包括數(shù)據(jù)采集程序，A/D轉(zhuǎn)換程序，顯示程序等。

紅外檢測是一種在線監(jiān)測（不停電）式高科技檢測技術(shù)，它集光電

成像技術(shù)、計算機技術(shù)、圖像處理技術(shù)于一身，通過接受物體發(fā)出的

紅外線（紅外輻射），將其熱像顯示在熒光屏上，從而精確判斷物體表

面的溫度分布狀況，具有精確、實時、迅速等長處。任何物體由于其

自身分子的運動，不停地向外輻射紅外熱能，從而在物體表面形成一

定的溫度場，俗稱“熱像”。紅外診斷技術(shù)正是通過吸取這種紅外輻

射能量，測出設(shè)備表面的溫度及溫度場的分布，從而判斷設(shè)備發(fā)熱狀

設(shè)計的目的與意義

生理參數(shù)是人體最重要、最基本的生命指標，對危重病人進行生

命指標參數(shù)的監(jiān)測是醫(yī)務(wù)工作者及時理解病情狀況日勺重要手段之一，

它有助于對有生命危險的傷病員進行及時有效的治療和急救處理，完

善病人的醫(yī)療護理以及研究人體對環(huán)境變化的反應(yīng)均有著重要H勺意

此設(shè)計的目日勺是在理論學(xué)習的基礎(chǔ)上，通過完畢一種波及MCS-51

單片機多種資源應(yīng)用，并具有綜合功能日勺小目日勺板的設(shè)計與編程應(yīng)

用，并在進行有關(guān)課程設(shè)計基礎(chǔ)上進行的一次綜合設(shè)計。通過查閱資

料，接口設(shè)計，程序設(shè)計，安裝調(diào)試，整頓資料等環(huán)節(jié)，從而掌握工

程設(shè)計措施和組織實踐的基本技能，熟悉開展科學(xué)實踐的程序和措

施，為此后從事生產(chǎn)技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)，學(xué)會靈活運用已經(jīng)學(xué)

過的知識，并能不停接受新的知識，大膽發(fā)明發(fā)明的設(shè)計理念。

因此研制一套可應(yīng)用于個人家庭、以便攜帶、構(gòu)造簡樸、測量速

度快、實時性好的人體體溫測試儀尤為重要。人們可以足不出戶，在

家中可隨時對自己生理指標進行測試，監(jiān)測自己的身體狀況，做到提

前防止，提高生命質(zhì)量。

紅外基礎(chǔ)理論

紅外線的波長在0.76?lOOpn之間，按波長日勺范圍可分為近紅

外、中紅外、遠紅外、極遠紅外四類，它在電磁波持續(xù)頻譜中的位置

是處在無線電波與可見光之間的區(qū)域。紅外線輻射是自然界存在日勺一

種最為廣泛的電磁波輻射，它是基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會產(chǎn)生

自身日勺分子和原子無規(guī)則的運動，并不停地輻射出熱紅外能量，分子

和原子的運動愈劇烈，輻射日勺能量愈大，反之，輻射的能量愈小。

而紅外線測溫儀的性能指標包括：測溫范圍、顯示辨別率、精度、

工作環(huán)境溫度范圍、反復(fù)性、相對濕度、響應(yīng)時間、電源、響應(yīng)光譜、

尺寸、最大值顯示、重量、發(fā)射率等都是紅外線測溫儀的性能指標。

影響溫度測量的重要原因

影響紅外人體測溫儀的原因有：

1）測溫目H勺大小與測溫距離的關(guān)系：在不一樣距離處，可測H勺

目日勺日勺有效直徑D是不一樣日勺，因而在測量小目的時要注意目日勺距

離。人體紅外測溫儀距離系數(shù)K的定義為：被測目日勺日勺距離L與被

測目日勺的直徑D之比，即K=L/Do

2）選擇被測物質(zhì)發(fā)射率：人體紅外測溫儀一般都是按黑體（發(fā)

射率?=1.00）分度的，而實際上，物質(zhì)的發(fā)射率都不大于l.OOo因此,

在需要測量目日勺日勺真實溫度時，必須設(shè)置發(fā)射率值。物質(zhì)發(fā)射率可從

《輻射測溫中有關(guān)物體發(fā)射率的數(shù)據(jù)》中查得。

3）測量溫度時日勺環(huán)境原因：測溫儀所處的環(huán)境條件對測量成果

有很大的影響，應(yīng)予考慮并合適處理，否則會影響測溫精度。本設(shè)計

中正是運用了PM611熱釋電紅外線傳感器可以賠償溫度起伏的作用，

實現(xiàn)精確測溫。

4）強光背景里目的H勺測量：若被測目的有較亮背景光（尤其是

受太陽光或強燈直射），則測量日勺精確性將受到影響，因此可用物體

遮擋直射目的的強光以消除背景光干擾。

5）溫度輸出功能：首先模擬信號輸出——（）?5V,1?5V,（）?

10V,（）/4?20毫安，可以加入閉環(huán)控制中。另一方面高報警、低報

警一生產(chǎn)過程中規(guī)定控制溫度在某個范圍里，可設(shè)置高，低報警值。

高報警：在高報警設(shè)置打開的狀況下，當溫度高于高報警值，對應(yīng)的

LED燈閃爍，蜂鳴器響，并有對應(yīng)繼電器接通或斷開。

紅外線測溫儀的特點

人體紅外測溫儀是通過接受人體發(fā)射日勺紅外線的能量的大小來

測量其體溫的儀器。測溫儀內(nèi)部日勺敏捷探測元件將采集日勺能量信息輸

送到微處理器中進行處理，然后轉(zhuǎn)換成溫度讀數(shù)顯示。因此人體紅外

測溫儀具有如下長處：

1）非接觸測量：它不需要接觸到人體，只需在額頭前方5厘米

左右測溫即可，并且紅外探測器只需感應(yīng)人體輻射日勺紅外線。因此，

不會干擾人體，也不會為人體帶來損傷。

2）測量范圍廣：由于人體紅外測溫儀是非接觸式測溫，因此測

溫儀并不處在較高或較低的溫度場中，而是工作在正常的溫度或測溫

儀容許的條件下進行測量日勺，因此測量范圍比較廣。

3）測溫速度快：即響應(yīng)時間快。紅外探測器中敏捷元非常敏捷，

只要接受到目的紅外輻射即可在短時間內(nèi)測溫。

4）精確度高：人體紅外測溫不會與一般測溫同樣破壞物體自身

溫度分布，因此測量精度高。

5）敏捷度高：只要人體溫度有微小變化，輻射能量就有較大變

化，易于測出，并且使用安全及使用壽命長。

6）體積小，以便攜帶。

7）受外界環(huán)境溫度干擾較小：由于本設(shè)計中所使用的紅外探測

器是帶賠償電路的，因此它可以賠償外界環(huán)境溫度H勺高下起伏。

紅外測溫儀的硬件設(shè)計

紅外測溫儀是運用紅外傳感器對被測目日勺時日勺熱輻射進行采集，

通過轉(zhuǎn)換電路將紅外傳感器采集到日勺光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再將電信

號通過放大電路，A/D轉(zhuǎn)換等單元電路處理后送到單片機中，最終單

片機將帶有數(shù)據(jù)信息日勺電信號進行分析處理，將電信號轉(zhuǎn)變成與之相

對應(yīng)大小日勺溫度值顯示輸出。其中要處理的問題有：體溫信號日勺非接

觸測量、微弱電壓信號日勺放大、傳感器的環(huán)境溫度賠償?shù)取Ｆ渲畜w溫

測量選用紅外熱釋傳感器PM611xLM324進行電壓放大、ADC0804進

行模數(shù)轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理等功能都用AT89S52單片機實現(xiàn)，

通過驅(qū)動共陰極LED數(shù)碼管進行顯示-紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電

探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出、報警電路等部分構(gòu)成。

在一種系統(tǒng)的）硬件設(shè)計中應(yīng)選擇合適型號日勺單片機后，進行系統(tǒng)

所需的擴展和配置。按照系統(tǒng)功能規(guī)定進行擴展和配置外圍設(shè)備。要

設(shè)計合適日勺接口電路，系統(tǒng)的）擴展和配置應(yīng)遵照如下原則：

D盡量選擇經(jīng)典電路，并符合單片機常規(guī)使用方法。為硬件

系統(tǒng)的）原則化、

模塊化打下良好日勺基礎(chǔ)。本次設(shè)計選用的是AT89S52單片機。

2）系統(tǒng)擴展與外圍設(shè)備的配置水平應(yīng)充足滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能

規(guī)定，并留有合適余地，以便二次開發(fā)。

3）系統(tǒng)中日勺有關(guān)器件要盡量做到性能匹配。

4）可靠性及干擾設(shè)計是硬件設(shè)計必不可少的一部分。

5）單片機外圍電路較多時，應(yīng)考慮其驅(qū)動能力。驅(qū)動能力局限

性時，系統(tǒng)工作不可靠，可通過增設(shè)線驅(qū)動器增強驅(qū)動能力或減少芯

片功耗來減少總線負載。

6）工藝設(shè)計必須考慮安裝、調(diào)試、維護的以便。

單片機的選型

為了硬件系統(tǒng)日勺原則化、模塊化、便于二次開發(fā)，本次設(shè)計

選用的單片機!

型號是AT89S52o

AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS八位微控制器，具有8KB

的系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel企業(yè)高密度非易失性存儲器

技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。AT89s52具有

如下原則功能：8K字節(jié)Flash,256字節(jié)RAM,32位I/O口線，看

門狗定期器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定期器/計數(shù)器，一種6向量

2級中斷構(gòu)造，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。此外，AT89S52

可降至（）Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模

式下，CPU停止工作，容許RAM、定期器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)

工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保留，振蕩器被凍結(jié)，單片機

一切工作停止，直到下一種中斷或硬件復(fù)位為止。

1.AT89S52的重要特點是：

?與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容；

?8k可反復(fù)擦寫（＞100（）次）FlashROM；

?全靜態(tài)操作：0Hz?33Hz；

?三級加密程序存儲器；

?32個可編程I/O口線；

?3個16位定期器/計數(shù)器；

?8個中斷源；

?全雙工UART串行通道；

?低功耗空閑和掉電模式，掉電后中斷可喚醒;

?看門狗定期器及雙數(shù)據(jù)指針；

?掉電標識和迅速編程特性；

熱釋電溫度傳感器的選型

本設(shè)計日勺探頭使用H勺是紅外線傳感器，它能接受人體發(fā)射

出的紅外線并使之轉(zhuǎn)換成電壓信號。設(shè)計選用的是PM611單元熱釋電

傳感器，它是一種專門用于非接觸式測量體溫的器件，重要接受

5~14um之間的紅外線。被測物體的輻射能通過窗口和光闌聚焦在接

受元件（熱電堆）的受熱片上，受熱片上有60只串聯(lián)的熱電偶，每只

熱電偶的熱端在受熱片的中央部位圍成一圈，焊接在一起，從引線就

可以得到所有電偶的熱電勢之和。這種構(gòu)造設(shè)計具有較小日勺熱慣性和

較高H勺敏捷度，傳感器采用負溫度系數(shù)電熱調(diào)整器進行環(huán)境溫度賠

■

這種傳感器雖是單敏捷元，由于他采用一種接受元和二個并聯(lián)

時賠償元串接的構(gòu)造，故也能有效地賠償環(huán)境溫度起伏，振動等干擾

影響。他H勺工作溫度是-20℃——+100℃,尤其適合測量人體的溫度。

并且PM611各項指數(shù)都比很好，因此選用了它做溫度儀日勺探頭。

放大電路

由于傳感器探測到時人體紅外線信號較弱，當轉(zhuǎn)化為電壓后需要

通過放大器放大電壓信號。由于探測器測到日勺信號也許摻雜了外界環(huán)

境日勺某些原因，因此放大電路中要加入低通濾波電路把多出的雜信號

過濾掉。

■模數(shù)轉(zhuǎn)換電路

由于傳感器探測到紅外線后被放大的是模擬信號，然而需要在

LED上顯示出來，因此本設(shè)計運用模數(shù)轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)這個功能。由于

只用到了一種輸入信號，所認為了節(jié)省不必要的累贅，采用ADC0804

把有用H勺模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最終顯示出來。

ADC0804是用CMOS集成工藝制成日勺逐次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。

辨別率8位，輸入電壓范圍是0~5V,增長某些外部電路后，輸入模

擬電壓為±5V。此芯片內(nèi)有輸出鎖存器，當與計算機連接時，轉(zhuǎn)換電

路的輸出可以直接連接在CPU數(shù)據(jù)總線上，不用再加接口電路。

整體電路

本設(shè)計采用AT89S52系列單片機進行數(shù)據(jù)日勺采集存儲和處理。

由于信號只有一種輸入，為了防止不必要的消耗，本設(shè)計A/D轉(zhuǎn)換

器采用的是ADC0804。芯片的CLKIN端和CLKR端配合可以由芯片

自身產(chǎn)生時鐘脈沖。測量物體表面輻射能量日勺熱釋電傳感器選用日勺是

尼賽拉傳感器有限企業(yè)的PM611型熱釋電傳感器，它有效調(diào)整外界

環(huán)境日勺溫度起伏影響，顯示屏采用4片8，'立LED數(shù)碼管。

紅外測溫儀的軟件設(shè)計

主程序設(shè)計

設(shè)計的思緒是首先初始化系統(tǒng)，然后顯示子程序，開始測溫后復(fù)

位各個端口，想下開關(guān)，接通電源，確定打開電源后A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換

器Vin(+)輸入端讀取通過放大濾波計算后的數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，

CS片選端、TVR寫入端同步設(shè)置成低電平，當芯片自身產(chǎn)生一種脈沖

時，啟動轉(zhuǎn)換。然后A/D轉(zhuǎn)換器的CS、RD同步為低電平。時讀取轉(zhuǎn)

換輸出的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入模數(shù)轉(zhuǎn)換器自身的鎖存器里，由輸

出端口DCTD7輸入到單片機的P0口中。讀取三次數(shù)據(jù)，滿三次后讀

數(shù)對日勺的寫入單片機EEPROM存儲器。同步計數(shù)器加1,繼續(xù)讀取下

一組數(shù)據(jù)。假如讀數(shù)滿三次后數(shù)據(jù)不對日勺，則要對單片機進行清零，

復(fù)位后重新測量讀數(shù)。

主程序重要實現(xiàn)如下功能：

1）開機或復(fù)位時能自動初始化設(shè)備，引導(dǎo)程序?qū)Φ膱?zhí)行。

2）開機或復(fù)位之后啟動A/D轉(zhuǎn)換，對環(huán)境溫度進行采樣，并在

顯示屏上顯示目前環(huán)境溫度。

3）保持環(huán)境溫度顯示的同步，對覆蓋熱釋電探測器視場日勺物體

表面日勺紅外輻射進行轉(zhuǎn)換和采樣，并比較各采樣值，直到采樣值為熱

釋電探測器響應(yīng)出J峰值電壓為止。

子程序

重要實現(xiàn)如下功能：

1）A/D采樣子程序完畢對熱釋電傳感器放大電路輸出信號的采

樣。要實現(xiàn)精確測溫就必須得到輸出信號口勺峰值，但在實際電路中，

由于探測器響應(yīng)延時不盡相似，且電路的延時也很難精確計算，因此

要精確采集到峰值是十分困難的。為此，我們只有對輸出信號不停地

進行采樣，并比較各樣值，取其中的最大者作為峰值日勺近似值

2）數(shù)據(jù)處理子程序完畢對采樣值的計算處理。中間又通過了

ADC0804數(shù)模轉(zhuǎn)換器將成果轉(zhuǎn)換為可供LED顯示日勺代碼。

3）讀取溫度時超過預(yù)警溫度，蜂鳴器報警，沒超過直接顯示所

測溫度。

4）顯示子程序完畢最終的溫度顯示。

系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)硬件調(diào)試

繪制完畢原理圖之后，根據(jù)原理圖焊接電路板。焊接完畢后，首

先目測焊點是有虛焊或漏焊現(xiàn)象，再用萬用表測量各個芯片間連接和

電源與地間的連接與否對的，系統(tǒng)硬件調(diào)減措施如下：

1)對印刷電路板質(zhì)量檢查、測試，與否同印刷制電路板圖一

致。對所用的

元器件質(zhì)量檢查。兩者無誤后進行下一步。

2)按照印刷電路板上的器件名稱、表識焊接好各個元器件。

3)采用萬用表、示波器、信號發(fā)生器等一般調(diào)試工具和測試軟

件對硬件電

路電氣性能測試，看與否能正常工作。

系統(tǒng)軟件調(diào)試

軟件調(diào)試采用模塊化調(diào)試措施，每一模塊逐一調(diào)試，然后再將所

有模塊組合一起，進行整體調(diào)試。軟件的調(diào)試重要有語法錯誤和邏輯

錯誤兩類。系統(tǒng)軟件調(diào)試措施如下：

1)軟