人體紅外測溫儀電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)題目人體紅外測溫儀電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué)生姓名高凱學(xué)號(hào)所在學(xué)院專業(yè)班級(jí)通信1204班指導(dǎo)教師趙峰完成地點(diǎn)物理與電信工程學(xué)院試驗(yàn)室6月5日陜西理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書院(系)物理與電信工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)通信工程(通信1204)學(xué)生姓名高凱一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目人體紅外測溫儀電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)二、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作自年11月9日起至年5月18日止三、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn):物理與電信工程學(xué)院試驗(yàn)室四、畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成內(nèi)容及相關(guān)要求：設(shè)計(jì)內(nèi)容：研究非接觸式熱釋電紅外測溫儀原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體表面溫度快速準(zhǔn)確測量裝置。設(shè)計(jì)紅外測溫儀整體系統(tǒng)構(gòu)架。依照熱釋電原理，主要針對(duì)人體體溫測量進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)包含整體方案，硬件電路，單片機(jī)程序和主機(jī)程序。并利用設(shè)計(jì)出來紅外測溫儀在環(huán)境溫度30℃下對(duì)人體溫度和水溫進(jìn)行了測量，對(duì)人體溫度測量誤差低于0.5℃。設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)：（1）熟練應(yīng)用單片機(jī)進(jìn)行電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（2）掌握熱釋電紅外測溫原理，建立起測量溫度與輸出信號(hào)之間函數(shù)關(guān)系；（3）設(shè)計(jì)測溫電路系統(tǒng)，測溫距離大于10cm；（4）依照電路原理圖，制作電路板，完成樣品制作、調(diào)試、改進(jìn)；（5）系統(tǒng)測試與性能分析，分析存在技術(shù)問題，并提出改進(jìn)方法；（6）撰寫論文。六、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排：1.開題匯報(bào)截止日期：3月18日完成任務(wù)：（1）開題匯報(bào)撰寫，并于指定時(shí)間在系統(tǒng)中提交開題匯報(bào)。（2）完成在系統(tǒng)中下達(dá)外文翻譯原文并提交。2.論文(設(shè)計(jì))實(shí)施階段截止日期：5月18日完成任務(wù)：（1）查閱文件資料確定畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）綱領(lǐng)，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)、調(diào)查或文件綜述。（2）4月中旬必須在系統(tǒng)中提交中期檢驗(yàn)，教師審核后按照整改意見修改。（3）提交初稿，教師進(jìn)行初審，退回修改，直到初稿審核經(jīng)過，進(jìn)行定稿階段。3.評(píng)閱及答辯階段截止日期：6月13日完成任務(wù)：（1）定稿論文評(píng)閱，答辯PPT制作。（2）論文答辯，答辯后按照修改意見對(duì)論文進(jìn)行終稿定稿。指導(dǎo)教師署名趙峰專業(yè)責(zé)任人署名王戰(zhàn)備學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)署名熊曉軍同意日期-01-10人體紅外測溫儀電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)高凱（陜西理工學(xué)院物理與電信工程學(xué)院通信1204班級(jí)，陜西漢中723003）指導(dǎo)教師:趙峰[摘要]：傳統(tǒng)測溫技術(shù)操作方法用起來不太方便,測量時(shí)間也較長，而紅外測溫為測量人體表面溫度提供了快速，非接觸式伎倆，可廣泛，有效用于人們體表溫度測量。本文經(jīng)過介紹人體紅外測溫儀實(shí)現(xiàn)方法來進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合熱釋電原理，以STC89C52單片機(jī)為其關(guān)鍵控制部件及紅外測溫探頭TN901為基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，再經(jīng)過LCD把結(jié)果顯示出來，而且設(shè)置報(bào)警值。與傳統(tǒng)測溫方式相比，具備操作方便、響應(yīng)時(shí)間短、使用壽命長、非接觸等一系列優(yōu)點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在測溫距離不低于10cm情況下，對(duì)人體表面溫度測量誤差低于0.5℃。[關(guān)鍵詞]：STC89C52單片機(jī)紅外測溫非接觸式DesignandimplementationofaninfraredthermometercircuitsystemforhumanusesGaoKai(Grade,Class4,MajorofCommunicationEngineering,SchoolofPhysicsandTelecommunicationEngineeringofShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,Shaanxi)Tutor:ZhaoFeng[Abstract]:Traditionaltemperaturemeasurementmethodofoperationisnotconvenienttouseandthemeasurementtimeislonger,infraredthermometerprovidesafastandnon-contactmeansforthebodysurfacetemperature,canbeusedinpeoplebodysurfacetemperaturemeasurementwidelyandeffectively.Thispaperdescribestheimplementationofhumaninfraredthermometertomakeimprovements,combinedwithpyroelectricprinciple.theSTC89C52microcontrollerasitscorecontrolcomponentsandinfraredtemperaturemeasurementprobeTN901asthebasisfortheanalysisofthedata.ThenthroughtheLCDtodisplaytheresults,andsetthealarmvalue.Comparedwiththetraditionaltemperaturemeasurementmethod,themethodhasaseriesofadvantages,suchaseasyoperation,shortresponsetime,longservicelife,noncontactandsoon.Theexperimentalresultsshowthattheerrorofthehumanbodysurfacetemperaturemeasurementislessthan0.5degreesCelsiusinthetemperaturemeasurementdistanceisnotlessthan10cm.[Keyword]:TheSTC89C52SCMInfraredTemperatureMeasurementNoncontact目錄TOC\o"1-3"\h\u2455引言 1197911.紅外測溫儀背景及研究意義 2145171.1紅外測溫技術(shù)發(fā)展歷程 2322001.2紅外測溫儀研究意義 2225072.系統(tǒng)總體方案選擇 3204412.1紅外測溫模塊方案論證 335172.2電源模塊選取方案論證 3309712.3控制部分選擇 3180983.人體紅外測溫儀原理和特點(diǎn) 5298623.1人體紅外線測溫儀理論依據(jù) 554253.2人體紅外線測溫儀原理 595453.3人體紅外線測溫儀特點(diǎn) 633323.4影響溫度測量主要原因及修正方法 615934.人體紅外測溫儀硬件設(shè)計(jì) 8246024.1總體設(shè)計(jì) 8158524.2單元模塊設(shè)計(jì) 9282294.2.1紅外測溫模塊 969724.2.2紅外測溫模塊時(shí)序 10184404.2.3LCD1602顯示模塊 1075525.軟件設(shè)計(jì) 12257775.1主程序?qū)崿F(xiàn) 12263075.2紅外測溫模塊程序 1436595.3鍵盤掃描模塊程序 15123886.系統(tǒng)調(diào)試與分析 18230956.1系統(tǒng)調(diào)試 18240216.2結(jié)果分析 1931590致謝 2126211參考文件 2225483附錄A外文文件原文 2322057附錄B外文文件譯文 344801附錄C主程序 4426516附錄D元器件清單 5012663附錄E電路原理圖及實(shí)物圖 51引言在國內(nèi)發(fā)展紅外測溫儀起步還是比國外晚一點(diǎn),而且發(fā)展方向也有些不一樣方式,紅外波長0.76~100m之間，按波長限制，可分為近紅外，紅外，遠(yuǎn)紅外，超遠(yuǎn)紅外四種，它是無線電波，在最終位置，在電磁波頻譜可見位置之間。紅外輻射是最常見一個(gè)是電磁輻射性質(zhì)，它通常是基于環(huán)境中任意對(duì)象將改變分子元素和子元素原子不規(guī)則活動(dòng)，不停輻射紅外線能量，分子元素和原子元素活動(dòng)愈強(qiáng)烈，輻射能量愈大，反之，輻射能量愈小使用紅外輻射方法開始溫度檢測儀器是從單一到繁雜漸漸研發(fā)而成。紅外測溫儀是在一個(gè)點(diǎn)溫度限制為對(duì)象早期檢測，然后對(duì)檢測線溫度，并不能顯示物體形狀和表面溫度。直到第二十世紀(jì)五十或六十，因?yàn)榧t外探測器光子探測器快速提升和有效出來，造成試驗(yàn)，熱成像系統(tǒng)理論基礎(chǔ)。SARS暴發(fā)后，人們?cè)絹碓街匾暪残l(wèi)生和安全。非接觸、高精度醫(yī)用紅外溫度計(jì)研發(fā)，能夠讓在公共場所、大流量人群快速檢測具備首要意義。它不但具備強(qiáng)大商業(yè)價(jià)值，而且又具備主要社會(huì)價(jià)值。因?yàn)榧t外資源及傳感器范圍創(chuàng)新開發(fā)，新式測溫儀器正逐步替換傳統(tǒng)檢測手法。如今美、英等國正悉力于增強(qiáng)前視紅外系統(tǒng)信息處理本事(如智能人工目標(biāo)分類)，便攜式個(gè)人電腦機(jī)能夠?qū)崟r(shí)生成高分辨率圖像，以處理缺點(diǎn)方面研究和產(chǎn)業(yè)化。世界上除少許大型軍工企業(yè)企業(yè)(如美國Honeuwell企業(yè)、休斯飛機(jī)企業(yè))除外，極多大商業(yè)企業(yè)(如三菱電氣、日本橫河(株)、瑞典AGA企業(yè)、法國Pyro企業(yè)、Sofradier企業(yè)、HGH紅外系統(tǒng)工程企業(yè)等)也正在主動(dòng)地從事紅外測溫、熱成像能力科研及產(chǎn)品研發(fā)。在中國，近年來，伴隨中國工業(yè)快速發(fā)展加速、產(chǎn)品升級(jí)需求，越來越多溫度計(jì)，即使熱電偶（熱電阻）一類接觸感溫元件依然具備很大優(yōu)勢(shì)，但非接觸紅外測溫儀已被業(yè)界關(guān)注。經(jīng)過對(duì)非接觸式紅外測溫儀資料搜集，我們能夠看到，近年來主要發(fā)展趨勢(shì)是：非制冷紅外自動(dòng)測溫儀有了很大進(jìn)步。非制冷紅外傳感器研究進(jìn)展中能夠看出，紅外陣列傳感器應(yīng)用在過去，是量子型紅外探測裝置液氮冷卻，現(xiàn)在是用于非致冷紅外陣列傳感器使用，紅外自動(dòng)溫度統(tǒng)計(jì)儀具備小，重量輕，價(jià)格低特點(diǎn)。國內(nèi)外最近成功地研發(fā)了具備出色抵抗干擾等效溫差傳感器，它溫度統(tǒng)計(jì)精度在0.06℃～0.08℃,這是一個(gè)衡量毫米陣列式主動(dòng)紅外溫度統(tǒng)計(jì)儀熱輻射標(biāo)準(zhǔn)。近年來，紅外自動(dòng)溫度統(tǒng)計(jì)儀快速發(fā)展，使溫度檢測高分辨率，高精度、高速度成為可能。1.紅外測溫儀背景及研究意義1.1紅外測溫技術(shù)發(fā)展歷程在19世紀(jì)，英國天文學(xué)家赫歇爾F.W.發(fā)覺紅外線。20世紀(jì)70年代，熱成像系統(tǒng)和CCD成功應(yīng)用，這世紀(jì)末，焦平面陣列（FPA）紅外裝置已成功應(yīng)用，紅外技術(shù)關(guān)鍵是紅外探測器。具備光學(xué)，光電，量子結(jié)構(gòu)光子檢測器，熱探測器與熱敏電阻，熱電偶，熱電類型。從第一代紅外探測器和多臺(tái)設(shè)備上掃描成像到第四代快速發(fā)展，帶動(dòng)了相關(guān)技術(shù)和對(duì)應(yīng)紅外應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展，紅外材料，光學(xué)元件加工和涂層，冰柜，尤其信號(hào)電路處理，圖像處理，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)測試。仿真和測試技術(shù)，已經(jīng)形成了比較完整科研生產(chǎn)體系。紅外探測是一個(gè)高科技檢測技術(shù)在線監(jiān)控（不間斷）格調(diào)，它集光電成像技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，圖像處理技術(shù)于一身，因?yàn)槠浞肿舆\(yùn)動(dòng)任何對(duì)象，不停向外輻射紅外線熱，方便在物體表面，以形成一定溫度場，通常被稱為“圖像”。經(jīng)過接收對(duì)象發(fā)射紅外線（紅外線）時(shí)，屏幕上熱圖像顯示，紅外診療技術(shù)是經(jīng)過測量設(shè)備表面溫度和溫度場分布紅外輻射能量吸收，從而判斷加熱設(shè)備情況。確定表面溫度分布，準(zhǔn)精準(zhǔn)，實(shí)時(shí)，快速等特點(diǎn)。紅外測溫技術(shù)在生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測中，在機(jī)械故障診療和安全保護(hù)中發(fā)揮主要作用。在最近，技術(shù)非接觸式紅外測溫儀得到了快速發(fā)展，也不停提升性能，功效也不停增強(qiáng)，品種不停增多，適用范圍正在擴(kuò)大。比起接觸式測溫，紅外測溫有著響應(yīng)時(shí)間快，非接觸，安全性和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前，紅外診療技術(shù)檢測設(shè)備應(yīng)用程序，如紅外測溫儀，紅外熱電視和紅外熱成像儀等。如使用熱成像技術(shù)將這種看不到“熱”轉(zhuǎn)化為可見光圖像直接使測試結(jié)果紅外熱電視和紅外熱成像儀器，靈敏度高，可檢測熱設(shè)備微妙改變，準(zhǔn)確地反應(yīng)設(shè)備內(nèi)部，外部加熱，高可靠性，及時(shí)發(fā)覺設(shè)備隱患非常有效REF_Ref28557\w\h。1.2紅外測溫儀研究意義因?yàn)樾枰糜卺t(yī)學(xué)發(fā)展，在許多情況下，普通溫度計(jì)滿足不了快速和精準(zhǔn)溫度測量要求，諸如用于測量體溫火車站和機(jī)場在人口密度大地方。即使現(xiàn)在國外，這個(gè)溫度測量技術(shù)相對(duì)成熟，但技術(shù)仍處于發(fā)展階段。所以，為了適應(yīng)醫(yī)療發(fā)展需要，有效地為溫度測量特殊環(huán)境，從而有效地控制和預(yù)防諸如流，非經(jīng)典特殊疾病傳輸，有必要設(shè)計(jì)一個(gè)快速測定，高溫測量精度。通常工業(yè)用紅外線溫度計(jì)精度不夠高，我們依照紅外線溫度測量原理，經(jīng)過關(guān)鍵部件，其目標(biāo)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和自動(dòng)調(diào)整溫度賠償選擇，以提升紅外線精度溫度計(jì)，設(shè)計(jì)了一個(gè)用于場所人員密集和大流量快速體溫測量紅外溫度測量電路。非接觸式紅外溫度計(jì)能夠經(jīng)過使用最新紅外技術(shù)快速方便地測量物體表面溫度。與對(duì)象沒有機(jī)械接觸來進(jìn)行測量和快速測量溫度讀數(shù)。只需要在對(duì)象瞄準(zhǔn)進(jìn)行測量時(shí)，按下扳機(jī)，在液晶顯示讀數(shù)溫度數(shù)據(jù)。紅外線體溫計(jì)具備重量輕，體積小，便于使用，攜帶方便和熱，危險(xiǎn)或難以抵達(dá)對(duì)象準(zhǔn)確測量優(yōu)點(diǎn)，而不會(huì)污染或損壞待測定對(duì)象。每秒接觸溫度計(jì)測量將需要時(shí)間數(shù)分鐘，每秒紅外測溫儀能夠測量多個(gè)讀數(shù)。在溫度測量技術(shù)上紅外線溫度傳感器選擇是非常主要，不但在溫度測量使用紅外線溫度傳感器，大面積溫度測量也能夠使用紅外線溫度傳感器。此次設(shè)計(jì)就是使用紅外線溫度傳感器溫度測量技術(shù)，它具備高溫度分辨率，響應(yīng)速度快優(yōu)點(diǎn)，而不會(huì)干擾測量目標(biāo)溫度分布場，測量精度高，穩(wěn)定性好;還有更多類型紅外線溫度傳感器，發(fā)展非常快，技術(shù)比較成熟，這是由設(shè)計(jì)紅外溫度傳感器設(shè)計(jì)非接觸溫度測量儀是主要原因之一。2

.

系統(tǒng)總體方案選擇

2.1

紅外測溫模塊方案論證

方案一：

在這個(gè)方案中，該系統(tǒng)分為紅外溫度傳感器模塊，MCU模塊，按鍵模塊，報(bào)警（蜂鳴器）模塊，液晶顯示模塊和電源模塊模擬。所謂模擬傳感器輸出是一個(gè)傳感器是模擬，而不是能夠直接進(jìn)行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理，所以它需要經(jīng)過一個(gè)信號(hào)放大和AD轉(zhuǎn)換可被發(fā)送到微控制器用于處理。在這個(gè)方案中，要經(jīng)過紅外線溫度傳感器模擬接收人體發(fā)射紅外線，則對(duì)應(yīng)于經(jīng)過傳感器傳出感溫度電壓值輸出轉(zhuǎn)換后。經(jīng)過在液晶顯示模塊放大電路和AD轉(zhuǎn)換電路和發(fā)送到微控制器模塊進(jìn)行處理，然后將兩個(gè)紅外線溫度傳感器輸出以顯示對(duì)應(yīng)體溫。方案二：

這個(gè)項(xiàng)目標(biāo)第一個(gè)方案最大區(qū)分是：在該方案由TN901紅外溫度傳感器來取代模擬紅外溫度傳感器。因?yàn)門N901紅外線溫度傳感器內(nèi)部集成運(yùn)算放大電路，AD轉(zhuǎn)換電路，濾波電路和數(shù)字信號(hào)處理器，所以只能TN901傳感器直接傳遞到微控制器處理模塊和液晶顯示模塊顯示測定溫度數(shù)據(jù)傳感器數(shù)據(jù)接口。

方案對(duì)比和選擇：

兩種方案比較，相對(duì)較低方案，而是要設(shè)計(jì)要求和系統(tǒng)電路變得愈加復(fù)雜，從而使功率增加，以及效率將降低，在工作量增加，但也帶來了更多要求。兩種計(jì)劃比較，即使TN901模塊成本第二個(gè)計(jì)劃是高，但整個(gè)系統(tǒng)相對(duì)是比較簡單，傳感器和MCU能夠直接連接。它不但簡化了電路，而不是電源模塊帶來更多消費(fèi)，所以電源效率將提升到一個(gè)新水平。考慮到各方面問題，我認(rèn)為方案二更適合這種設(shè)計(jì)。2.2.電源模塊選取方案論證

方案一：

采取USB接口進(jìn)行供電。伴隨科技不停發(fā)達(dá)，電腦等產(chǎn)品不停升級(jí)，電子產(chǎn)品智能化，很多電子產(chǎn)品供電已經(jīng)開始慢慢轉(zhuǎn)向USB供電，USB供電不但即插即用，而且更環(huán)境保護(hù)、更方便、更普遍，更能跟上時(shí)代步伐。

方案二：

由電池供電。電池電源有著悠久歷史，并一直延續(xù)到現(xiàn)在，許多遙控器，手電筒等常見家電產(chǎn)品也已經(jīng)在使用電池供電，電池供電方便，易于更換電源。比較方案選擇：

電池供電與USB供電比起來愈加便攜，可是，在市場上電池種類繁多，比如干電池、鋰電池和紐扣電池等。電量都會(huì)很快消耗掉，而且USB供電更方便快捷、即插即用、更環(huán)境保護(hù)，而且能符合電子產(chǎn)品走勢(shì)，所以還是采取USB供電。

總而言之：本設(shè)計(jì)采取0.5米USB供電線作為電源模塊部分設(shè)計(jì)。2.3控制部分選擇

從ATS和STC單片機(jī)我們能夠了解到，51和52單片機(jī)占了大多數(shù)，但51單片機(jī)內(nèi)存小而且因?yàn)樵O(shè)計(jì)更高要求，所以對(duì)于初學(xué)者來說，我選擇52，價(jià)格低廉,具備較高價(jià)比。STC89C52是STC司生產(chǎn)種低功耗、高性能CMOS8位控制,具備8K在系統(tǒng)可編程Flash存放器。在單芯片上，因其擁有靈活8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash功效，使得STC89C52為很多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供了高效、靈活處理方案。STC89C52具備以下所表示標(biāo)準(zhǔn)功效：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中止結(jié)構(gòu)，全雙工串行口REF_Ref16581\w\h[1]。另外，STC89C52能夠降低到0赫茲靜態(tài)邏輯操作，支持兩種軟件可選省電模式。在空閑模式下CPU停頓工作，并允許RAM，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，串行口和中止系統(tǒng)工作。掉電保護(hù)模式,信息得以被保留，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)機(jī)器全部工作停頓，直到中止或硬件復(fù)位，最高工作頻率35MHz時(shí)，有6T/12T可選。P1口是8位雙向I/O口內(nèi)部上拉端口，P1輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。P1口，寫入“1”，內(nèi)部上拉端口電阻升高，這能夠被用作輸入。作為輸入，外部上拉引腳為低電平，因?yàn)閮?nèi)部輸出電流（IIL）阻力。另外，P1.0和P1.2分別定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2觸發(fā)輸入端口），在閃存編程和低8位地址接收字節(jié)在P1口。P2口是一個(gè)具備內(nèi)部上拉電阻8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)能夠作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低引腳因?yàn)閮?nèi)部電阻原因，將作為輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存放器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存放器（比如執(zhí)行MOVX@DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在此時(shí)，P2口使用很強(qiáng)內(nèi)部上拉電阻。在使用8位地址（如MOVX@RI）訪問外部數(shù)據(jù)存放器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和控制信號(hào)。

綜合以上功效我選擇STC89C52作為方案控制部分單片機(jī)。

3.人體紅外測溫儀原理和特點(diǎn)3.1人體紅外線測溫儀理論依據(jù)全部自然界高于絕對(duì)零度(-273.15℃)物體，因?yàn)榉肿訜徇\(yùn)動(dòng)，在不停頓對(duì)周圍空間輻射紅外波段電磁波,經(jīng)過能量密度輻射溫度依賴性和對(duì)象本身與輻射法可得出紅外輻射理論，輻射定律為： （3.1）式中：為輻射出射度數(shù)，；為斯蒂芬―波爾茲曼常數(shù)；為物體輻射率；為物體溫度，單位；為物體周圍環(huán)境溫度，單位。測量出所發(fā)射，就可得出其溫度。這種測量不需要與要被測量物體接觸，所以它屬于非接觸測量。在不一樣溫度范圍和對(duì)象發(fā)射電磁波能量波長分布是不一樣，在室溫下范圍，能量主要集中在紅外和遠(yuǎn)紅外波長（0至100℃）。對(duì)于不一樣溫度范圍和在儀器不一樣測量對(duì)象，詳細(xì)設(shè)計(jì)也是不一樣。依照式（3.2）原理，儀器經(jīng)過紅外輻射測量：（3.2）式中：為光學(xué)常數(shù)，與儀表詳細(xì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)關(guān)于；為被測對(duì)象輻射率；為紅外溫度計(jì)輻射率；為被測對(duì)象溫度(K)；為紅外溫度計(jì)溫度(K)；它由一個(gè)內(nèi)置溫度檢測元件測出。輻射率是一個(gè)用以表示物體發(fā)射電磁波能力系數(shù)，數(shù)值由0至1.0。全部真實(shí)物體包含人體各部位表面，其值都是某個(gè)低于1.0數(shù)值。我們?nèi)梭w主要輻射波長約在9～10紅外線，經(jīng)過對(duì)人體本身輻射紅外能量測量，便能準(zhǔn)確地測定人體表面溫度。因?yàn)樵摬ㄩL范圍內(nèi)光線不被空氣所吸收，所以可利用人體輻射紅外能量精準(zhǔn)地測量人體表面溫度。經(jīng)過在紅外能量人體輻射測量能夠精準(zhǔn)地測量身體表面溫度。紅外測溫技術(shù)最大優(yōu)勢(shì)之一就是測試速度快，不到1秒就能夠完成測試。由光學(xué)系統(tǒng)，光電檢測器，信號(hào)放大器和信號(hào)處理，顯示輸出部件紅外線溫度計(jì)。3.2人體紅外線測溫儀原理紅外測溫儀溫度測量是基于黑體輻射定律，傳感器是測量溫度信息主要載體，經(jīng)過傳感器把經(jīng)過溫度信息放大到電路先轉(zhuǎn)換成為毫伏級(jí)電壓信號(hào)把弱電壓信號(hào)慢慢放大到單片機(jī)能夠自由處理可調(diào)控范圍之內(nèi),然后再經(jīng)過輸入A/D轉(zhuǎn)換器把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)然后再經(jīng)過對(duì)應(yīng)軟件把得到數(shù)字信號(hào)成功地輸入到主機(jī)中去。在使用單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集時(shí)候通常為了提升測量準(zhǔn)確度,必須要求在采樣同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波REF_Ref17955\w\h[2]。全部高于絕對(duì)零度物體性質(zhì)已輻射能量，物體向外輻射能量改變與按波長排布與它表面溫度有著相對(duì)貼切因質(zhì)，物體溫度越高，所發(fā)出紅外輻射能力越強(qiáng)。依照黑體光譜輻射亮度普朗克公式，即：(3.3)式中第一輻射常數(shù):,第二輻射常數(shù):QUOTE其中：-波爾茲曼常數(shù)；-普朗克常數(shù)；-電磁在真空中傳輸速度。3.3人體紅外線測溫儀特點(diǎn)人體紅外測溫儀是經(jīng)過接收人體發(fā)射紅外線能量大小來測量其體溫儀器。紅外測溫儀是利用紅外傳感器對(duì)被測目標(biāo)時(shí)熱輻射進(jìn)行采集，測溫儀內(nèi)部靈敏探測元件將采集能量信息輸送到單片機(jī)微處理器中進(jìn)行處理，然后轉(zhuǎn)換為溫度讀數(shù)顯示在LCD顯示器中。所以人體紅外測溫儀優(yōu)點(diǎn)有：測溫速度快：即響應(yīng)時(shí)間快。紅外探測器中靈敏元非常靈敏，只要接收到目標(biāo)―紅外輻射即可在短時(shí)間內(nèi)定溫。準(zhǔn)確度高：人體紅外測溫不會(huì)與普通測溫一樣破壞物體本身溫度分布，所以測量精度高。非接觸測量：它不需要接觸到人體，只需在額頭前方10厘米左右測溫即可，而且紅外探測器只需感應(yīng)人體輻射紅外線。所以，不會(huì)干擾人體，也不會(huì)為人體帶來損傷。測量范圍廣：因?yàn)槿梭w紅外測溫儀是非接觸式，所以測溫儀不會(huì)處于很高或很低溫度環(huán)境中，而是工作在正常溫度或測溫儀允許條件下進(jìn)行測量，所以測量范圍比較廣。體積小，方便攜帶。靈敏度高：只要人體溫度有微小改變，輻射能量就會(huì)有較大改變，輕易測出來。而且使用壽命長及使用安全。受外界環(huán)境溫度干擾較?。阂?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中所使用紅外探測器是帶賠償電路，所以它能夠賠償外界環(huán)境溫度高低起伏。3.4影響溫度測量主要原因及修正方法影響紅外人體測溫儀原因有：測量溫度時(shí)環(huán)境原因：測溫儀所處環(huán)境條件對(duì)測量結(jié)果有很大影響，所以應(yīng)該考慮進(jìn)去，檢測儀器接收到紅外輻射包含目標(biāo)本身紅外輻射和其它部位及周圍環(huán)境輻射，以及目標(biāo)對(duì)太陽和環(huán)境輻射反射與散射。所以為準(zhǔn)確對(duì)設(shè)備進(jìn)行紅外診療，則必須考慮環(huán)境背景輻射影響，本設(shè)計(jì)中正是利用了PM611熱釋電紅外線傳感器能夠賠償溫度起伏作用，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測溫。選擇被測物質(zhì)發(fā)射率：人體紅外測溫儀通常都是按黑體（發(fā)射率=1.00）來分度，而實(shí)際上，物質(zhì)發(fā)射率通常都小于1.00，在需要測量目標(biāo)真實(shí)溫度時(shí)，必須要設(shè)置發(fā)射率值。溫度測量范圍和測定對(duì)象大小之間關(guān)系：在不一樣距離，有效直徑D衡量目標(biāo)是不一樣，而且在靶測量應(yīng)注意到目標(biāo)距離。紅外線溫度計(jì)距離系數(shù)K定義是測量距離L與靶直徑D測量比，即,。目標(biāo)背景光測量：假如用一個(gè)明亮背景光來測量物體（尤其是受陽光直射或強(qiáng)光），測量精度會(huì)受到影響，所以能夠使用對(duì)象遮擋目標(biāo)直接光消除背景光干擾。溫度輸出功效：首先，我們模擬輸出信號(hào)-0?5V，1?5V，0?10V，0/4?mA會(huì)加入到閉環(huán)控制。其次，低報(bào)警，高報(bào)警，在控制溫度在一定范圍內(nèi)所需生產(chǎn)工藝可設(shè)置高低報(bào)警值。高報(bào)警：高報(bào)警設(shè)置為打開情況下，當(dāng)溫度低于上限報(bào)警值越高，對(duì)應(yīng)LED燈閃爍，繼電器接通蜂鳴器會(huì)響。如在溫度測量是在一個(gè)不確定環(huán)境下，所在外部環(huán)境將會(huì)對(duì)溫度測量以及測量誤差結(jié)果有一定影響，所以需要一個(gè)校正環(huán)境溫度。由節(jié)輻射公式可得出熱釋電傳感器響應(yīng)公式為： (3.4)式中：為與熱釋電響應(yīng)特征及物體表面發(fā)射率關(guān)于常數(shù)，為物體表面溫度，為環(huán)境溫度。依照表示式（3.5）能夠得到不一樣標(biāo)定公式：（1）簡單關(guān)系式，即（3.5）式中：，表中數(shù)據(jù)表明，不但與關(guān)于，還與關(guān)于。（2）多項(xiàng)式，即（3.6）令（3.7）其試驗(yàn)結(jié)果表明，測溫時(shí)環(huán)境溫度和物體表面溫度要在一定范圍內(nèi)，要使測溫儀滿足一定精度，如環(huán)境溫度=30℃，物體表面溫度超出180℃以上時(shí)，讀數(shù)誤差就會(huì)較大。從表3.1所表示：首先，它應(yīng)該是分段標(biāo)定物體表面溫度，因?yàn)闇y量范圍大，校準(zhǔn)系數(shù)差異，所以細(xì)分話影響也很大。實(shí)際應(yīng)用中以5℃為間隔，在10℃下對(duì)系數(shù)校準(zhǔn)，采樣電壓峰值在對(duì)系數(shù)選擇時(shí)間內(nèi)間隔下降。然后依照不一樣環(huán)境溫度和已被選定校準(zhǔn)系數(shù)，確保在不一樣環(huán)境溫度依然能夠精準(zhǔn)測量溫度。分析表3.1顯示，當(dāng)表面溫度較低（78℃）時(shí)，經(jīng)修改系數(shù)受環(huán)境溫度影響較大。校準(zhǔn)系數(shù)在這個(gè)溫度范圍對(duì)象必須對(duì)環(huán)境溫度修正。當(dāng)表面溫度較高時(shí)，修正系數(shù)基本上是由物體表面溫度來確定，這么系數(shù)無須依照環(huán)境溫度校正，這降低了校準(zhǔn)系數(shù)復(fù)雜性。下面表3.1是不一樣環(huán)境下溫度系數(shù)：表3.1不一樣環(huán)境下溫度系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)溫度（℃）環(huán)境溫度（℃）測量值（V）系數(shù)Ka（V/℃）34.0026.02.6123.06126.52.6052.87927.02.5782.70478.0026.02.96117.5826.52.94817.4827.02.93517.44120.0026.03.39227.7226.53.38727.4927.03.38427.484.人體紅外測溫儀硬件設(shè)計(jì)4.1總體設(shè)計(jì)下列圖4.1所表示是人體紅外測溫儀系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖。紅外紅外傳感器檢測系統(tǒng)信號(hào)處理部分LCD顯示模塊報(bào)警模塊按鍵模塊圖4.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖由上圖4.1能夠看出，紅外傳感器接收到人體發(fā)出紅外線后，經(jīng)過檢測系統(tǒng)確定后，再在信號(hào)處理模塊對(duì)所測得到信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、再進(jìn)行一系列計(jì)算，再由單片機(jī)處理傳送到顯示模塊顯示出溫度讀數(shù)。當(dāng)外界溫度超出或低于此溫度時(shí)，1腳會(huì)輸出高電平或低電平，完成對(duì)溫度判斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度控制或進(jìn)行報(bào)警，假如經(jīng)過處理后數(shù)據(jù)大于所設(shè)置預(yù)警數(shù)據(jù)，則蜂鳴器報(bào)警。假如檢測完信號(hào)后送達(dá)處理系統(tǒng)處理，所測數(shù)據(jù)有誤，則能夠經(jīng)過控制器（按鈕）來進(jìn)行重新檢測，直到顯示正確溫度。以下列圖4.2是電路電路原理圖處理模塊：圖4.2紅外人體測溫儀電路原理圖基于單片機(jī)STC89C52紅外測溫儀是當(dāng)前使用較多設(shè)計(jì)理念硬件設(shè)計(jì)一部分，整個(gè)系統(tǒng)分為五個(gè)模塊：紅外測溫模塊;MCU處理模塊;電源模塊;鍵盤模塊和液晶顯示模塊。能夠把一個(gè)復(fù)雜問題分解成一個(gè)較輕易處理模塊劃分方法，分別要處理，從而大大簡化了設(shè)計(jì)作品難度。紅外測溫儀是STC89C52單片機(jī)為關(guān)鍵器件，芯片模塊工作原理是：加載對(duì)應(yīng)程序STC89C52單片機(jī)紅外測溫模塊數(shù)據(jù)，送往液晶顯示器顯示。如上圖4.2中左是單片機(jī)處理模塊是經(jīng)過人工復(fù)位開關(guān)，只要RST引腳高電平超出10ms時(shí)，芯片進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，依照實(shí)際情況和選擇很輕易判斷復(fù)位溫度測量數(shù)據(jù)。使用振蕩電路儀器是一個(gè)晶體振蕩器電路，如上圖4.2在左側(cè)是詳細(xì)這部分電路一部分。使用晶體振蕩電路是因?yàn)樗l率穩(wěn)定性是良好，這是紅外溫度計(jì)非常主要一項(xiàng)技術(shù)要求。4.2單元模塊設(shè)計(jì)4.2.1紅外測溫模塊在TN901紅外測溫儀模塊，設(shè)計(jì)具備高精度、低功耗、高靈敏度特征，確保了采取MEMS熱電優(yōu)良特征，可準(zhǔn)確測量環(huán)境溫度，TN901紅外測溫儀用溫度賠償技術(shù)，使module.ZyTemp產(chǎn)品承受10℃熱沖影響，產(chǎn)品在溫度改變大環(huán)境具備良好精度。比如：在高達(dá)160℃環(huán)境溫度情況下，傳統(tǒng)紅外測溫儀溫度改變誤差，需要建立時(shí)間30分鐘。TN901產(chǎn)品錯(cuò)誤僅0.5℃，只需要很短時(shí)間。而相比TN901只需要3伏電源，大多數(shù)其它紅外溫度測量儀器需要一個(gè)9伏電源電壓，TN901詳細(xì)性能參數(shù)以下表4.1：表4.1TN901性能參數(shù)表測試條件-33~220℃/-27~428℉工作范圍-10~50℃/14~122℉精度Tobj=15~35℃,Tamb=25℃+/-0.5℃全范圍精度#AC+/-2%,2℃分辨力（-9.9~199.9℃）1/16°C=0.0625(fallrange)響應(yīng)時(shí)間(90％)1秒D:S1:1發(fā)射率0.01~1step.01刷新頻率1.4Hz尺寸12x13.7x35mm波長5um~14um重量9克電源3V或5V可選擇采取非接觸方式，處理傳統(tǒng)測溫接觸紅外測溫模塊問題，具備響應(yīng)速度快，測量精度高，測量范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。它經(jīng)過紅外線溫度傳感器掃描所述測定對(duì)象物，并經(jīng)過發(fā)送到MCU模塊口線傳輸對(duì)應(yīng)紅外輻射數(shù)據(jù)，下列圖4.3是紅外線溫度測量模塊電路圖：圖4.3紅外測溫模塊電路圖面對(duì)當(dāng)前眾多紅外檢測器件產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)中選擇適宜紅外檢測器已成為一個(gè)主要問題。在設(shè)計(jì)過程中選擇紅外線檢測器件時(shí)，首先考慮是器件以下性能原因: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)溫度。在深入研究混合高斯背景建?；A(chǔ)上,為提升人體目標(biāo)提取準(zhǔn)確性,研究了幾個(gè)邊緣算子,把邊緣算子引進(jìn)混合高斯背景建模對(duì)其進(jìn)行改進(jìn),人體目標(biāo)提取效果有所提升,最終有效實(shí)現(xiàn)人體目標(biāo)提取。本紅外測溫儀選取了凌陽企業(yè)生產(chǎn)型號(hào)為TN901紅外探測器作為測溫模塊，它是一個(gè)集成紅外探測器，內(nèi)部有溫度賠償電路和線性處理電路，所以簡化了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)REF_Toc21269\w\h[3]。4.2.2紅外測溫模塊時(shí)序紅外測溫模塊中，溫度測量需接收5個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù),這5個(gè)字節(jié)中:Item為0x4c表示測量目標(biāo)溫度,為0x66表示測量環(huán)境溫度。MSB接收溫度高八位數(shù)據(jù)；LSB接收溫度低八位數(shù)據(jù)；Sum為驗(yàn)證碼,接收正確時(shí)Sum＝Item+MSB+LSB；CR為結(jié)束標(biāo)志,當(dāng)CR為0xodH時(shí)表示完成一次溫度數(shù)據(jù)接收REF_Toc4147\w\h[4]。她們溫度計(jì)算方法都相同，不論測量環(huán)境溫度還是目標(biāo)溫度，只要檢測到Item為0x4cH或者0x66H同時(shí)檢測到CR為0x0dH就能夠了。計(jì)算公式：目標(biāo)溫度/環(huán)境溫度=Temp/16-273.15其中Temp為十進(jìn)制，當(dāng)把它轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制高八位為MSB，低八位為LSB；比如MSB為0x14H，LSB為0x2Ah，則Temp十六進(jìn)制時(shí)為0x142aH，十進(jìn)制時(shí)為5162，則測得溫度值為5162/16-273.15=39.475℃.4.2.3LCD1602顯示模塊1602LCD液晶屏顯示模塊具備微功耗，體積小，內(nèi)容豐富特點(diǎn)，在便攜式儀器和低功耗應(yīng)用中具備優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橄到y(tǒng)超薄，重量輕原因變得越來越被廣泛應(yīng)用。在該設(shè)計(jì)中，字符類型LCD模塊是一個(gè)5×7點(diǎn)陣圖形來顯示字符液晶顯示器，依照顯示容量能夠分為116個(gè)字符，2行16個(gè)字符，220個(gè)字等，這里是常見采取2行16個(gè)字來介紹它，method.1602是標(biāo)準(zhǔn)接口，標(biāo)準(zhǔn)14英尺（不需要背光源）或16英尺（帶背光）接口，每個(gè)引腳界面以下表4.2：表4.21602LCD引腳圖編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極在液晶顯示電路連接，LCD1602顯示模塊可直接與SCT89C52單片機(jī)直接接口相連，D0?D7端口液晶顯示器連接到P0.0?P0.7SCT89C52單片機(jī)端口，單片機(jī)P0口能夠作為通用輸入，輸出端口使用，在這個(gè)時(shí)候，假如要驅(qū)動(dòng)NMOS或其它拉伸負(fù)載電流，需要一個(gè)外部上拉電阻，以使高電平有效，所以中間連接10K電位器來決定顯示高電平和低電平是否顯示。因?yàn)閂型端與電源連接時(shí)，電源相對(duì)最弱，接地電源相對(duì)較高，過高會(huì)造成“重影”，對(duì)比度過低就會(huì)使屏幕含糊，所以在使用時(shí)候能夠經(jīng)過一個(gè)10K電位器來調(diào)整與P2.1端口單片機(jī)連接時(shí)RS注冊(cè)其contrast.LCD1602選擇端口，經(jīng)過軟件程序來確定存放器選擇。P2.2液晶RW端口直接連接到單片機(jī)，高功率時(shí)讀取輸入端口數(shù)字信號(hào)。電子端與P2.3單片機(jī)相連，開啟低功耗時(shí)將顯示讀數(shù)執(zhí)行情況。下列圖4.4是LCD1602液晶顯示器電路連接圖。圖4.4LCD顯示電路連接圖液晶顯示模塊是一個(gè)遲緩顯示裝置，因以前每個(gè)指令必須確認(rèn)從工作狀態(tài)到空閑狀態(tài)模塊，不然指令失敗。要顯示字符時(shí)先輸入地址顯示字符，那就是告訴模塊在哪里顯示字符，表4.3是DM-162內(nèi)屏地址。表4.31602內(nèi)部顯示地址12345678910111213141516序號(hào)000102030405060708090A0B0C0D0E0F第一行404142434445464748494A4B4C4D4E4F第二行1602液晶模塊內(nèi)部字符發(fā)生存放器（CGROM)已經(jīng)存放了160個(gè)不一樣點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母大小寫、常見符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定代碼。在軟件中設(shè)置溫度代碼是：30.0℃(00110011B，00110000B，00101110B,00110000B，01000011B)；37.0℃(00110011B，00110111B，00101110B，00110000B，01000011B)；60℃(00110110B，00110000B，01000011B)。5.軟件設(shè)計(jì)5.1主程序?qū)崿F(xiàn)依照所述室要求紅外線人體溫度測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)是在LCD1602MCU和顯示搜集數(shù)據(jù)，在LCD顯示溫度后MLX90615紅外線溫度傳感裝置。不在設(shè)定范圍內(nèi)任意一組數(shù)據(jù)時(shí)，該蜂鳴器報(bào)警之內(nèi)到傳感器設(shè)定溫度和濕度，感應(yīng)范圍內(nèi)，比設(shè)定值高或低時(shí)報(bào)警。實(shí)現(xiàn)以確定溫度和濕度滿足這些基本功效。人體目標(biāo)特征提取是進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別關(guān)鍵前提,特征序列好壞直接影響入侵探測系統(tǒng)人體目標(biāo)識(shí)別效果,本探測系統(tǒng)結(jié)合入侵探測實(shí)際,主要提取人體目標(biāo)輻射特征、不變矩陣特征以及人體形狀特征,利用基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),并優(yōu)化其網(wǎng)絡(luò)模型,實(shí)現(xiàn)人形目標(biāo)識(shí)別,識(shí)別準(zhǔn)確性得到提升,能有效降低虛警率REF_Ref7511\w\h[5]。設(shè)計(jì)思想是在第一系統(tǒng)初始化，并顯示子程序，每個(gè)端口溫度數(shù)據(jù)重置，按下開關(guān)，接通電源，以確定當(dāng)電源接通時(shí)A/D轉(zhuǎn)換器VIN（+）輸入放大后讀取和濾波計(jì)算從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)，片選CS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，WR讀出結(jié)束也被設(shè)置為低電平時(shí)，芯片本身產(chǎn)生脈沖，轉(zhuǎn)換就會(huì)開始。然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換CS，RD和0低電平時(shí)讀取轉(zhuǎn)換輸出數(shù)據(jù)，存放在模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器閂鎖裝置轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)，端口D0?D7是SCMP0口輸入到一個(gè)組成部分。讀取正確數(shù)據(jù)寫入EEPROMMCU內(nèi)存后閱讀三次。同時(shí)，計(jì)數(shù)器加1，繼續(xù)讀取下一組數(shù)據(jù)。假如取得數(shù)據(jù)后，讀滿三次不正確，MCU復(fù)位，重新閱讀后復(fù)位。中止INT0被設(shè)置為外部中止，之后讀出在EEPROM中數(shù)據(jù)中止，然后經(jīng)過液晶屏顯示，經(jīng)過讀出數(shù)據(jù)來判斷，AT89C52P3口是多功效I/O口或具備第二功效，其第二功效是作為控制口，所以此設(shè)計(jì)中使用P3.0串行端口輸入來控制報(bào)警系統(tǒng)中，假如數(shù)據(jù)大于人體，蜂鳴器報(bào)警表面溫度高，顯示溫度為30?60℃下，當(dāng)所測量溫度低于下限，或最高溫度和報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警更高范圍內(nèi)。一個(gè)二階操作信號(hào)中止子程序?qū)⒎祷睾髨?zhí)行。主程序流程圖在圖中，如圖5.1所表示。主程序主要實(shí)現(xiàn)以下功效：在給產(chǎn)品上電后時(shí)能自動(dòng)初始化設(shè)備，引導(dǎo)程序能夠正確執(zhí)行。保持環(huán)境溫度顯示同時(shí)，采樣覆蓋在熱釋電探測器視場物體表面紅外輻射數(shù)據(jù)，再對(duì)采樣進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并比較各值，直到它值為熱釋電探測器響應(yīng)峰值電壓為止。如圖5.1是軟件設(shè)計(jì)部分中止子程序流程圖，主要實(shí)現(xiàn)以下功效：當(dāng)紅外測溫儀上電后，STC89C52單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，開始運(yùn)行該程序。該程序首先對(duì)STC89C52初始化。然后給定引導(dǎo)顯示，然后判斷是否鍵輸入，假如沒有輸入鍵，則繼續(xù)判斷;假如按鍵輸入，判斷是紅外測溫。假如是要返回到引導(dǎo)顯示，是紅外線溫度測量，接收數(shù)據(jù)，并顯示溫度值計(jì)算，并等候溫度測量命令結(jié)束。判斷溫度測量結(jié)束是否，假如沒有繼續(xù)溫度，接收到最終命令返回顯示引導(dǎo)來判斷。讀取溫度超出高預(yù)警溫度或低于低程度值時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，沒超出直接顯示所測溫度。液晶顯示子程序完成最終溫度。圖5.1主程序流程圖主程序以下：voidmain(){ time_init();//初始化定時(shí)器Outside_Init();//外部中止初始化Init_LCD();//溫度顯示初始化 Init_T();//循環(huán)讀碼init_eeprom();//讀eeprom數(shù)據(jù) xianshi(); while(1) { if(Menu_Flag==0);//沒有菜單標(biāo)簽則顯示主界面 { if(flag_one==1) { qingping(); flag_one=2; Init_T(); xianshi(); } //讀取目標(biāo)溫度 TN_IRACK_UN(); TN_IRACK_EN(); TN_GetData(0x4c); MBTemp=Temp;Display(MBTemp); } if(Menu_Flag==1)//顯示控制界面 { if(flag_one==2) { flag_one=3; FMQ=1;//蜂嚀器不報(bào)警。 baojinxianshi1(); write_com(0x80+0x40+4); write_date('T'); write_date('H'); write_date(':'); write_date('0'+tempH/10); write_date('0'+tempH%10); write_date('.'); write_date('0'); } key(); } if(Menu_Flag==2) //顯示控制界面 { if(flag_one==3) { flag_one=1; FMQ=1;//蜂嚀器不報(bào)警。 baojinxianshi2(); write_com(0x80+0x40+4); write_date('T'); write_date('L'); write_date(':'); write_date('0'+tempL/10); write_date('0'+tempL%10); write_date('.'); write_date('0'); } key(); } } 5.2紅外測溫模塊程序該紅外線溫度測量模塊和一個(gè)脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)輸出信號(hào)分別與單片機(jī)P1.0和P1.1端口，溫度控制端P1.2訪問端口相連。其程序流程圖如圖5.2，該模塊首先定義一個(gè)字符陣列，用于讀出存放到數(shù)據(jù)幀，然后開始測量溫度并讀出數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是在沿輸送機(jī)脈沖下降。數(shù)據(jù)五個(gè)字節(jié)讀到后，判決后第一個(gè)字節(jié)是0x4c0x66還是0X0D，并計(jì)算溫度返回值，或繼續(xù)讀數(shù)據(jù)。圖5.2紅外測溫模塊流程圖測溫模塊獲取溫度程序以下：voidxianshi(){//讀取目標(biāo)溫度 TN_IRACK_UN(); TN_IRACK_EN(); TN_GetData(0x4c);//確定第一個(gè)字節(jié)是否是0x4c; MBTemp=Temp;Display(MBTemp);/延時(shí)10ms; write_com(0x80+0x40+3);write_com(0x80+0x40+11);write_date(':'); write_date('0'+tempL/10);//顯示十位上數(shù)字; write_date('0'+tempL%10);//顯示個(gè)位數(shù)字; write_date('.'); write_date('0'); }5.3鍵盤掃描模塊程序鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用中不可缺乏一部分。本鍵盤設(shè)計(jì)采取3位獨(dú)立按鍵，在固定極短時(shí)間內(nèi)對(duì)鍵盤列線進(jìn)行掃描，進(jìn)而判斷是否有鍵按下，有鍵按下再判斷是哪個(gè)鍵按下從而依照按鍵值在程序中做出深入判斷，它程序流程圖以下列圖5.3：圖5.3鍵盤掃描程序按鍵程序以下：voidkey(){if(!K1){ delay_LCD(20);//延時(shí)去抖 if(!K1){ tishiyin(); if(Menu_Flag==1){ tempH+=1;//每按下一次，數(shù)值加1 if(tempH>=100){tempH=99;} write_eeprom();//保留數(shù)據(jù) flag_one=2; } if(Menu_Flag==2){ tempL+=1;//每按下一次，數(shù)值加1 if(tempL>=100){tempL=99;}write_eeprom();//保留數(shù)據(jù) flag_one=3; } } while(!K1);//等候按鍵彈起屏蔽此句，能夠?qū)崿F(xiàn)按鍵按下不放開時(shí)，連加技術(shù)功效， } if(!K2)//按下按鍵 { delay_LCD(20);//延時(shí)去抖 if(!K2) { tishiyin(); if(Menu_Flag==1){ tempH-=1;//每按下一次，數(shù)值加1 if(tempH<=0){tempH=0;}write_eeprom();//保留數(shù)據(jù) flag_one=2; } if(Menu_Flag==2){ tempL-=1;//每按下一次，數(shù)值加1 if(tempL<=0){tempL=0;}write_eeprom();//保留數(shù)據(jù) flag_one=3; } }while(!K2);//等候按鍵彈起//等候按鍵彈起屏蔽此句,能夠?qū)崿F(xiàn)按鍵按下不放開時(shí)，連加技術(shù)功效， delay_LCD(50); }}因?yàn)橄到y(tǒng)采取機(jī)械接觸，它們是獨(dú)立鍵，它具備鍵開關(guān)抖動(dòng)不穩(wěn)定問題，按后5?10ms時(shí)間，我們?nèi)庋凼遣豢捎X察抖動(dòng)瞬態(tài)過程，高速運(yùn)行CPU能夠覺察，所以抖動(dòng)原因影響正確按鈕微控制器。下面圖5.4是按鍵抖動(dòng)示意圖：圖5.4按鍵抖動(dòng)示意圖單片機(jī)正確讀取P1.3端口上數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)按鍵作為回應(yīng)，我們必須采取方法，以消除抖動(dòng)。一樣使用軟件設(shè)計(jì)方式，延遲來消除抖動(dòng)，抖動(dòng)瞬變過程中，10ms延遲執(zhí)行程序后，然后讀取穩(wěn)定關(guān)鍵數(shù)據(jù)。假如在P1.3口被按壓出高電平，此時(shí)不能立刻確定鍵被按下，在P1檢測10毫秒延時(shí)功效后執(zhí)行。3個(gè)端口，假如依然是低，是指鍵盤被按下。這消除了按下按鈕抖動(dòng)對(duì)單片機(jī)正確判斷關(guān)鍵影響。6.系統(tǒng)調(diào)試與分析6.1.系統(tǒng)調(diào)試該系統(tǒng)設(shè)計(jì)是在KEILC環(huán)境，KEILC軟件支持C語言編程和調(diào)試開發(fā)，使用方便，是做C語言畢業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)師首選。它靠近傳統(tǒng)C語言語法來發(fā)展，在功效，結(jié)構(gòu)，可讀性C語言相比，維護(hù)方面具備顯著優(yōu)勢(shì)，很輕易使用，大大提升了工作效率和項(xiàng)目開發(fā)周期，她能夠嵌入裝配時(shí)，你能夠嵌入在關(guān)鍵位置，KEILC51標(biāo)準(zhǔn)C編譯器為8051微控制器軟件開發(fā)提供了C語言環(huán)境，同時(shí)保留匯編代碼高效，快速特點(diǎn)。C51編譯器，你能夠更貼近CPU本身，及其它衍生products.C51已經(jīng)完全融入uVision2集成開發(fā)環(huán)境，集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目經(jīng)理中，UVision2IDE能夠?yàn)樗齻兲峁┮粋€(gè)靈活開發(fā)環(huán)境，KeilC程序運(yùn)行如圖6.1所表示：圖6.1keilC運(yùn)行圖圖6.2程序燒錄運(yùn)行圖在完成對(duì)程序調(diào)試及燒錄之后，還需要把程序燒錄到板子上，把開發(fā)板與電腦連上，設(shè)置好對(duì)應(yīng)接口，完成供電及下載。開始供電后、稍等幾秒后LCD1602液晶屏能正常顯示當(dāng)前溫度了之后，然后觀察當(dāng)前測得溫度改變。我們能夠用手放在紅外探頭傳感器前面，看看溫度是否發(fā)生了改變，假如LCD屏上顯示超標(biāo)，測試能否達(dá)成報(bào)警，再和手持式紅外測溫儀進(jìn)行對(duì)比測試，假如溫度準(zhǔn)確而沒有報(bào)警說明是報(bào)警模塊問題，假如顯示不了溫度，則是顯示問題或提取傳感器溫度時(shí)出現(xiàn)問題，經(jīng)過測試，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)完全可行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度簡單控制。6.2結(jié)果分析數(shù)據(jù)分析主要是對(duì)對(duì)測量結(jié)果精度驗(yàn)證，經(jīng)過與手持式測溫儀體溫做比較,來驗(yàn)證實(shí)際精度和預(yù)想要精度一致。

在環(huán)境為22.6℃情況下,用手持式測溫儀和本紅外測溫儀分別對(duì)一人體額頭進(jìn)行測量，其結(jié)果以下表6.1所表示：數(shù)據(jù)12345678910紅外測溫儀34.534.334.434.434.534.634.534.434.534.5手持測溫儀34.734.634.834.734.834.934.934.834.934.8表6.1采集數(shù)據(jù)試驗(yàn)表明,測溫距離大于10cm時(shí)，設(shè)計(jì)出來紅外測溫儀在與手持測溫儀測量下對(duì)人體表面進(jìn)行了對(duì)比測量，測量誤差低于0.5℃。

總結(jié)經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我體會(huì)到了理論與實(shí)踐相結(jié)合主要性，光有理論知識(shí)是不夠，只有將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，從理論上得出結(jié)論，活學(xué)活用，才能真正為社會(huì)服務(wù)，這次使用Keil軟件設(shè)計(jì)也大大提升了我編程與調(diào)試能力。經(jīng)過手持式紅外測溫儀與我設(shè)計(jì)對(duì)比，測得人體表面溫度，設(shè)計(jì)上還是有一定誤差，需要加強(qiáng)，也需在方面做深入工作。這次設(shè)計(jì)讓我愈加靈活使我對(duì)理論知識(shí)有深入了解，提升了我動(dòng)手能力，以及理論聯(lián)絡(luò)實(shí)際能力。對(duì)于未來學(xué)習(xí)和工作打下了良好基礎(chǔ)，同時(shí)也顯著感覺到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用還有一定差距，有些地方需要完善和加強(qiáng)。比如，經(jīng)過語音控制，但仍有誤差，所以在今后工作中，也不停地學(xué)習(xí)，掌握更多技能。爭取能夠依照設(shè)計(jì)更先進(jìn)，功效更強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)更簡單智能儀表。致謝此次畢業(yè)設(shè)計(jì)己經(jīng)結(jié)束了，經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。我以為自己要在以下幾個(gè)方面加以注意：第一，要將專業(yè)課知識(shí)理論聯(lián)絡(luò)到實(shí)際。注意將書本上知識(shí)應(yīng)用到日常操作中，真正做到學(xué)以致用。只有這么，才能做到目標(biāo)明確，才能有足夠?qū)W習(xí)動(dòng)力學(xué)習(xí)。其次，在學(xué)習(xí)過程中要多與同學(xué)進(jìn)行交流，在一起討論所碰到問題并處理。在討論中處理問題，會(huì)節(jié)約很多時(shí)間，經(jīng)過交流我們能夠?qū)W到更多東西。而且我深深體會(huì)到集體智慧與力量是個(gè)人所無法比擬。同時(shí)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)帶也給我很多體會(huì)，在以后學(xué)習(xí)中要不?？偨Y(jié)，不停改進(jìn)，使自己成績有更大提升。最終要感激趙峰老師給予我們理論知識(shí)上指導(dǎo)以及在設(shè)計(jì)過程中給我提供了大量寶貴意見，在處理問題同時(shí)還重視鍛煉我們本身思維能力、動(dòng)手能力，老師待人和氣，對(duì)我們提出問題有問必答，而且引導(dǎo)我由淺入深思索，給我這個(gè)知識(shí)更多了解以及最終實(shí)現(xiàn)以極大幫助，我相信畢業(yè)設(shè)計(jì)期間老師給我?guī)椭且还P使我長久受用寶貴財(cái)富。在此，我衷心向指導(dǎo)老師表示感激！對(duì)在整個(gè)研究過程中幫助我老師及同學(xué)表示真心感激！

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Liu

andJun

Liu\o"Emailauthor"EmailauthorAbstract:Thisarticlepresentsafeature-specificinfraredsensingparadigmanditsapplicationinbuildingalightweighthumanbiometricdetectionsystemforwirelesssensornetwork(WSN).Theproposedparadigmexploitsthenoveluseofpyroelectricinfrared(PIR)sensorarraysinpursuitofunifyingmotiondetectionandbiometricsensingwithaceilingviewbasedfashion.ThreePIRsensorswithcompound-eyestructuredfieldofview(FOV)areusedtoorganizethebiometricfeatureacquisition.Theapplicationoftheproposedsensingparadigmtolightweightbiometricsensingisaddressedinthecontextofthepath-constrainedwalkerrecognitionwiththevectorquantization(VQ)method.Experimentalstudiesareconductedtovalidatetheproposedmethod.IntroductionWirelesssensornetworks(WSNs)havecomeintoviewasanimportanttoolbothinsurveillanceapplicationsandtheinternetofthings(IoT).Theyhaveprovidedflexiblesensingcapabilitiesforthehumanmovementunderstandingindiverseenvironments.Humanmotionacquisition,detectionandbiometricrecognitionarefundamentalproblemsinthesesystems.Thehigherlevelunderstandingfortheenvironmentcanbededucedfromthesefundamentalclues.However,thechallengesinWSNarehowtoacquireandprocessthesensordataefficiently,whichdesiderateslow-powerandinexpensivesensornodes,lowcommunicationcostandrealtimedataprocessing.ThedevelopmentsofrecentsurveillanceapplicationsneedtheWSNtoprovidethefunctionalitiesofdetectingthehumanmotionsandreportingtheirattributes(e.g.,location,identity).Thisisusefulforinformation-associatedhumantrackingandbehavioranalysi.Fingerprint,irisandfacebasedidentificationtechniqueshavebeendemonstratedasthemostpowerfulmethodsforrepresentinghumanidentity.However,thesefeatureacquisitionsbelongtoinvasivefashionandtheuseisnotflexibleintheWSN.Walkingfeaturebasedbiometricsensingasanon-invasivetechniqueplaysaninfluentialroleinrepresentinghumanidentity.Inaddition,thewalkingfeaturehastheinherentadvantagesofbeinghardtohideanddisguise.Althoughthewalkingfeatureisnotastrongtrustandrobustidentity,comparedtothesophisticatedidentificationrepresentation,thelightweightidentityplaysanimportantroleinthesmallgroupcircumstances.ThisarticlefocusesonthelightweightbiometricsensingandwalkerrecognitionfortheWSNandIoT.Recentadvancesinimagingtechnologiesandmicro-electro-mechanicalsystemshaveprovidednewopportunitiestosensewithsmall,low-power,andlow-costimage/videodevices.Visualinformationacquisitionandhumangaitbasedbiometricsensingmaybeattractedbecauseoftheplentyresearchofvisionbasedgaitrecognition.However,visualsensorbasedWSNsuffersfromtheimbalancesamonginformationacquisition,transmissionandutilization.Ontheonehand,high-resolutionvideo-ratedatastreamsareacquiredandthencompressedwithvariousalgorithmstosendtothecenterstation.Whilethecenterstationneedstodecodethesecompressivedatastreamstorecovertherawimageorvideo.Ontheotherhand,thesceneisrecordedasanimagerepresentationbyahigh-resolutionvisualsensor,whiletheinterestoractionableareasareoftensparse.Ingeneral,theimagerepresentationsarehigh-dimensional,whichmakesthefollowinganalysiscomputationallymoreexpensive.Researchersprefertoseekamorecompactandstablefeaturepresentationbyprojectingtheimagerepresentationintoalowerdimensionalspace.Inaddition,image-basedgaitmethodsneedtorecordimages,whichisaviolationofhumanprivacyandmaynotbeaccepted.Figure

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showsadetailedvisionbasedinformationprocessingframeworkforconventionalgaitsensingandrecognition.Usually,thefirststepofvisualprocessingmethodistodetectthehumantargets.Thebackgroundmodelingandmotionopticalflowextractionarethemostusedmethodsforhumandetection.However,howtodetectthesilhouetteofapersonfromareferencebackgroundisstilladifficultproblem,whichmayneedcompleximageprocessingalgorithms.Also,opticalflowbasedmethodsaresusceptibletothenoise,whichisunstableinthepracticalenvironments.Andtheestimationofopticalflowiscomplexandintractableinreal-time.Thesecondstepisthemotionmodelingandtoextractthefeaturesaccordingtovariousmotionrepresentationsfromthetargetregion.However,thedimensionoftheextractedmotionfeatureisstillhigh.ItisinflexibleanddifficultforrealtimeapplicationsespeciallyinWSN.Figure1Conventionalimagebasedfeatureacquisitionframework.Inthisarticle,wepresentanewceilingviewb