［摘要］體溫作為人體健康的一個重要指標,體溫過高或過低均對人體健康帶來影響。隨著新冠病毒在全世界的肆意流行，體溫是判斷身體是否異常的一個最直觀的指標。目前人們對測溫儀的精度、可靠性和智能型要求越來越高。當(dāng)前市場上的非接觸式測溫儀雖種類繁多，但存在精度不足、顯示不穩(wěn)定和價格相對昂貴等缺點。本文將結(jié)合性能穩(wěn)定、成本低的STM32F103C8T6單片機和精度高、靈敏性強的MLX90614非接觸式紅外傳感器，通過了解實際使用需求，結(jié)合硬件設(shè)計及運行程序編輯，設(shè)計與制造一套精度高，使用簡便，成本較低的紅外測溫儀。最后通過驗證，結(jié)果表明本設(shè)計的紅外測溫儀精度高達±0.02℃，性能穩(wěn)定，符合預(yù)設(shè)目標。［關(guān)鍵詞］紅外測溫；單片機；STM32F103C8T6；MLX906141前言1.1課題研究背景及意義目前，常用的人體測溫有水銀體溫計、電子體溫計等設(shè)備,而電子體溫計有接觸式體溫計和非接觸式體溫計[1]。目前，隨著科技進步，醫(yī)療技術(shù)隨之迅速發(fā)展，其中醫(yī)療診治最基礎(chǔ)的體溫測量方法方式也有了改變，傳統(tǒng)的接觸式測溫技術(shù)已無法滿足當(dāng)前醫(yī)療需要，如今年爆發(fā)的新冠肺炎病毒一個很重要的指標就是體溫，然而新冠肺炎病毒傳染性極強，如果為檢測體溫而需要進行接觸式測溫，存在交叉?zhèn)魅镜娘L(fēng)險，若為避免測溫環(huán)節(jié)出現(xiàn)交叉感染，則需要經(jīng)常消毒接觸式測溫計或每人配備單獨測溫計，成本高且實現(xiàn)難度大。因此非接觸式測溫優(yōu)勢得到了體現(xiàn)，且得到了醫(yī)療系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，但市面上非接觸式測溫儀種類繁多，且基本都存在測量精度不夠，不穩(wěn)定的缺陷，直接影響溫度測量的結(jié)果[2]。為此，本課題研究主要針對目前國內(nèi)外醫(yī)用測溫儀的現(xiàn)狀，提出并設(shè)計一種非接觸式、高精度、高穩(wěn)定性和檢測迅速的紅外測溫儀。本文提出的基于STM32F103C8T6單片機的MLX90614非接觸紅外測溫儀系統(tǒng)，具有非常重要的意義。該系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)水銀體溫計的測溫方式，非接觸式紅外測溫儀使用便捷，無需繁瑣的測試程序，可迅速檢測出人體溫度，提升體溫檢測的效率，實現(xiàn)穩(wěn)定性強、精度高和測溫范圍廣的性能。本課題設(shè)計的紅外溫度檢測儀自動化、智能化水平高，符合醫(yī)用等公共場所的需求，具有良好的實用價值。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀經(jīng)過國外多年來的研究，外國紅外線溫度測定技術(shù)達到了較高技術(shù)水平。但是，國內(nèi)紅外溫度測定技術(shù)起步比較晚，與外國紅外測溫技術(shù)還有一定距離?，F(xiàn)階段國外紅外線測定技術(shù)水平要高國內(nèi)，但國內(nèi)，在市場及實際使用需求的推動下，經(jīng)過國家政策的支持及研發(fā)技術(shù)人員的努力，國內(nèi)紅外溫度測定技術(shù)水平正在不斷提高。生產(chǎn)的紅外測溫儀性能越來越好，測量精度不斷提升，功能越來越多樣化，逐步實現(xiàn)了LCD顯示、語音播報等多種功能。在科技高速發(fā)展的時代，紅外測溫技術(shù)正朝著高精度性、高穩(wěn)定性、功能多樣，價格低廉的發(fā)展方向。外國醫(yī)療器械制造企業(yè)生產(chǎn)的醫(yī)療用的紅外溫度計的特點是感知檢測速度快，準確度高、使用簡便，受到眾多國內(nèi)廠家的青睞。國內(nèi)學(xué)者楊志巍和張朝龍在《基于單片機的紅外測溫裝置設(shè)計》文中提出，國外醫(yī)療器械公司意大利特尼美公司（Tecnimed）生產(chǎn)的Thermofocus非接觸式體溫計，精度和檢測速度均獲得了國際認可，可迅速篩選出大人群中體溫過高的病人，大大節(jié)省了人力。最近些年來該公司又設(shè)計、生產(chǎn)了具有數(shù)字顯示功能的紅外線溫度計Visisfocus06400，同時具有手動校準和自動校準兩種功能，較好的提升了目標測量位置自主選擇。同時，該款紅外體溫計可應(yīng)用于人體各個不同部位，如口腔、腋下等，使用范圍廣。Visisfocus06400紅外測溫儀雖功能強大，但其售價在國內(nèi)約為500元，價格相對昂貴[3]。在國內(nèi)，很多高新技術(shù)型企業(yè)已開始投入資源研究，開發(fā)紅外測溫技術(shù)，現(xiàn)階段雖已有進展，但仍然與國外的紅外測溫技術(shù)存在著一定的距離。因此，研發(fā)中國自主設(shè)計與制造的紅外測溫儀意義重大。白春麗、沈慧南和韓旭波在《基于單片機的智能紅外測溫系統(tǒng)》文中提出，國內(nèi)研發(fā)的紅外測溫儀缺乏新穎的功能，并且感知檢測速度慢，精準度較低。在國內(nèi)青島路博建業(yè)環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的LB-107門式熱成像測溫儀,在市面上得到了市場的廣泛應(yīng)用，在一些人流量大的學(xué)校、海關(guān)和機場等場所均有見到該儀器的身影。該款紅外測溫儀主要通過檢測人體額頭的紅外輻射來實現(xiàn)測溫，并裝配了自動報警功能，當(dāng)檢測到溫度過高時自動發(fā)出報警，提醒當(dāng)事人及時就醫(yī)。此款測溫儀價格昂貴，售價近五萬元，不適用于普通家庭使用[4]。綜上所述，研發(fā)一款精度高、檢測迅速和成本低廉的紅外測溫儀，具有極為重要的意義。選用價格相對較低的控制元件和測量元件，通過優(yōu)化和提高紅外線溫度探測控制算法以達到降低制造成本，提高測量精度的效果，是目前紅外測溫儀技術(shù)的研發(fā)方向。單片機作為核心控制器，控制功能強大，邏輯編程能力強，在多年發(fā)展下技術(shù)成熟，性價比高，在電子設(shè)備生產(chǎn)制造中占據(jù)著越來越重要的位置。結(jié)合多篇論文的研究，STM32F103嵌入式單片機相對于51/52等其他類型的單片機，功能更加強大，系統(tǒng)更加穩(wěn)定，價格相對低廉，該芯片在測溫系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛[5]。對比現(xiàn)在市場上的測溫模塊和依據(jù)確保避免交叉感染，得到結(jié)論，即Melexis公司所生產(chǎn)的MLX90614型號的非接觸測溫模塊是最符合要求的測溫模塊芯片，測量時只需在其距離范圍內(nèi)就可以測量，且避免了交叉感染，精確度高，外圍電路簡單，是一款性能好、價格低的紅外測溫傳感器[6]。因此，本課題以STM32F103單片機為控制元件，以MLX90614非接觸式測溫傳感器為溫度檢測元件，設(shè)計一款具有高穩(wěn)定性、高精度和低成本的紅外測溫儀。1.3課題研究目標及內(nèi)容本課題將結(jié)合性能穩(wěn)定、成本低的單片機和精度高、靈敏性強的非接觸式紅外傳感器，設(shè)計與制作一套低成本、精度高的紅外測溫儀。主要研究內(nèi)容如下：（1）研究市場上非接觸式紅外測溫儀的基本情況非接觸式紅外檢測儀朝著智能化的方向發(fā)展，從剛開始僅有溫度檢測與顯示的單一功能，逐漸發(fā)展為自動語音播報和報警的多樣化功能。市場上的紅外測溫儀雖種類繁多，但質(zhì)量參差不齊。溫度檢測迅速、精度高和穩(wěn)定性強的紅外測溫儀，往往價格昂貴，高達幾千甚至上萬元。而價格低廉的紅外測溫儀，往往溫度檢測不準確，影響人們健康體溫的判斷。（2）研究單片機和非接觸式溫度傳感器的原理及電路設(shè)計根據(jù)資料查閱，分析單片機和溫度傳感器各個端口的接線原理。基于AlitumDesigner、ProtelDXP等設(shè)計電路的軟件，研究STM32F103系列的單片機紅外測溫系統(tǒng)的電源供電電路、時鐘電路、溫度檢測電路、顯示電路、復(fù)位電路和報警電路的連接及電路設(shè)計。（3）研究紅外測溫系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計的原理根據(jù)紅外測溫系統(tǒng)的功能，基于KeiluVision4單片機編程軟件，研究系統(tǒng)子程序模塊、測溫模塊、顯示模塊、報警模塊等各個部分的軟件編程設(shè)計。（4）研究紅外測溫儀的軟件仿真和實物焊接及調(diào)試技術(shù)根據(jù)紅外測溫儀電路原理圖，基于proteus仿真軟件，進行紅外測溫系統(tǒng)的仿真，實現(xiàn)仿真系統(tǒng)的功能。結(jié)合紅外測溫儀pcb設(shè)計圖，研究紅外測溫儀實物焊接的技術(shù)要點。實物焊接完畢后，進行相應(yīng)的功能調(diào)試，檢驗溫度檢測的精度和報警功能。2系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計2.1系統(tǒng)方案的選取與分析2.1.1單片機的選取方案1：STC89C52單片機STC89C52單片機是一款CMOS8位的微小型控制芯片，常用于功能較為簡單、I/O點數(shù)要求低的控制系統(tǒng)。該款單片機的性能比較穩(wěn)定，可靠性高、價格低廉、功耗低，具有可編程的Flash存儲器，內(nèi)存數(shù)據(jù)容量為8K。STC89C52單片機因其廉價性和穩(wěn)定性強的優(yōu)點，常用于大學(xué)生電子設(shè)計實訓(xùn)中。該款單片機嵌入式功能低，僅僅適用于功能簡單的系統(tǒng)，處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)往往會出現(xiàn)卡頓、發(fā)熱的現(xiàn)象。方案2：STM32F103C8T6單片機STM32系列是專門為要求性能優(yōu)越、成本低廉、功耗較低的嵌入式應(yīng)用設(shè)計的ARMCortex-M3內(nèi)核，廣泛適用于實現(xiàn)復(fù)雜功能的工業(yè)電子電路中。STM32F103C8T6是STM32中的增強型系列，功能更為穩(wěn)定，嵌入式功能更強大。其中改進的增強型系列時鐘頻率達到72MHz，是同級產(chǎn)品中性能表現(xiàn)最好的，從閃存執(zhí)行代碼，功耗為36mA，是32位市場上功耗表現(xiàn)最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5mA/MHz。綜合比較以上兩種方案，STM32F103C8T6單片機相對于STC89C52單片機，系統(tǒng)更穩(wěn)定，實現(xiàn)的功能更強大，符合復(fù)雜系統(tǒng)的需求。因此，選取STM32F103C8T6單片機作為本設(shè)計的控制芯片。2.1.2選取顯示屏方案1：LCD1602液晶顯示屏1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊(顯示數(shù)字和字符)。方案2：LED顯示屏LED數(shù)碼管顯示是要采用七段發(fā)光二極管封裝在一起組成"8"字型來實現(xiàn)數(shù)字的顯示的，需要結(jié)合驅(qū)動電路來實現(xiàn)。價格可能比較廉價，但是其功耗較高，清晰度相對顯示效果也較低。LED數(shù)碼管顯示屏展示一個數(shù)字需要的編程較多，使用較為復(fù)雜，往往適用于顯示功能要求較為簡單的系統(tǒng)。綜合比較以上兩種方案，LCD1602液晶顯示屏相對于LED數(shù)碼管顯示屏，能耗較低，能耗是LED的1/10。且LCD1602液晶顯示屏顯示功能更加強大，編程更簡單。故選擇方案1中的LCD1602液晶顯示屏作為本設(shè)計的顯示屏。2.1.3溫度傳感器的選取方案1：熱敏電阻溫度傳感器熱敏電阻溫度傳感器是根據(jù)周圍環(huán)境溫度變化而改變自身電阻溫度的溫度傳感器，依次在電阻兩端施加電壓和電阻傳送電流，通過A/D轉(zhuǎn)換模塊把模擬電壓和電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，再由微控制器傳送。若使用由10條線路組成的溫度感應(yīng)模塊，則需要增加A/D轉(zhuǎn)換模塊，且因為熱敏電阻的電阻與溫度之間的關(guān)系是高度分線性的，所以精度不高，僅為±0.2℃。熱敏電阻需要人體觸碰才能檢測出溫度，不符合公共場合使用。為實現(xiàn)熱敏電阻的精準測溫，需要增加PID控制，設(shè)計將變得較為復(fù)雜。方案2：MLX90614溫度傳感器MLX90614溫度傳感器是一款非接觸式的紅外測溫傳感器，直接輸出數(shù)字信號，精度高，能達到0.02℃，測溫范圍廣，在-20℃~120℃范圍內(nèi)。MLX90614溫度傳感器是Melexis公司生產(chǎn)的髙精度測溫芯片，精確度高，外圍電路簡單，是一款性能好、價格低的紅外測溫傳感器。該款溫度傳感器不需要人體接觸即可測量出體溫，反應(yīng)迅速，廣泛使用于各大公共場所中。綜合比較以上兩種方案，MLX90614溫度傳感器相比熱敏電阻，具有非接觸測溫的功能，連接較為簡單，無需復(fù)雜的數(shù)模轉(zhuǎn)換。因此，選取MLX90614溫度傳感器作為本設(shè)計的測溫傳感器。2.1.4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計在本系統(tǒng)的設(shè)計中，需要實現(xiàn)以下功能：人體在靠近測溫傳感器1~5cm范圍內(nèi)，能夠準確測量出人體的溫度，精度達到0.02℃；當(dāng)檢測出人體溫度高于上限或低于下限值時，測溫儀會發(fā)出聲光報警；能夠手動設(shè)置溫度報警的上限值和下限值。根據(jù)以上功能，設(shè)計紅外測溫儀的結(jié)構(gòu)框架圖如下圖2.1所示：STM32F103C8T6單片機按鍵設(shè)置報警上限/下限LCD1602顯STM32F103C8T6單片機按鍵設(shè)置報警上限/下限LCD1602顯示當(dāng)前體溫MLX9061MLX9061溫度傳感器聲光報警聲光報警圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖2.2主控電路部分的設(shè)計在本系統(tǒng)的設(shè)計中，以STM32F103C8T6單片機為主控芯片。接下來根據(jù)STM32F103C8T6單片機各個引腳的功能，連接電源電路、按鍵電路、顯示電路、數(shù)據(jù)采集電路和報警電路等。如下圖2.2所示為STM32F103C8T6單片機各引腳連接圖。硬件電路設(shè)計圖詳見附件A。圖2.2STM32F103C8T6單片機結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所示，STM32F103C8T6單片機各個引腳將連接不同的電路，實現(xiàn)以下功能：C13：連接報警電路8550三極管的基極，控制報警電路的導(dǎo)通；A1~A3：連接三個按鍵S1、S2、S3，按鍵分別實現(xiàn)報警值調(diào)增、調(diào)減和保持設(shè)置的功能；B0~B1：連接MLX90614溫度傳感器電路，實現(xiàn)溫度的采集；3.3V：連接電源3.3VDC；GND：系統(tǒng)接地；B5~B8：連接LCD1602液晶顯示屏的D5、D6、D7、D4，實現(xiàn)溫度數(shù)值和報警值的顯示；B12：連接LCD1602液晶顯示屏的RS端，實現(xiàn)指令數(shù)據(jù)的傳輸；B13：連接LCD1602液晶顯示屏的WR端，實現(xiàn)讀寫選擇；B14：連接LCD1602液晶顯示屏的WR端，實現(xiàn)使能輸入；2.3電源電路部分的設(shè)計電源電路部分的作用與功能是給整個系統(tǒng)供應(yīng)電源。系統(tǒng)的電源供應(yīng)模式?jīng)Q定電源的設(shè)計（例如，一種電源或多種電源方案）以及整個系統(tǒng)的功耗水平。在本文的系統(tǒng)中，選擇的單片機、傳感器、報警電路、LCD顯示電路所需電壓均為3.3VDC。因此，電源電路只要能達到提供3.3VDC電壓即可。為簡化電源電路的設(shè)計，采用外接3.3VDC電壓的方法實現(xiàn)電源的供應(yīng)，3.3VDC電源電壓可通過普通的手機充電器（電源適配器）即可實現(xiàn)。本系統(tǒng)的電源設(shè)計主要設(shè)計簡單的外接電源基座，如下圖2.3所示。圖2.3電源電路部分設(shè)計圖2.4測溫電路部分的設(shè)計在本系統(tǒng)的設(shè)計中，測溫模塊采用MLX90614溫度傳感器。該款傳感器擁有四個引腳，引腳俯視圖如下圖2.4所示。圖2.4MLX90614溫度傳感器引腳圖。MLX90614溫度傳感器各個引腳的功能如下表2.1所示。表2.1MLX90614溫度傳感器引腳功能表引腳名稱引腳定義SCL/VzSMBus串行時鐘輸入端PWM/SDA數(shù)字輸入端口/數(shù)字輸出端，在模式正常運行下，此引腳也作為負責(zé)測量溫度輸出脈寬調(diào)制（PWM）的輸出端；在SMBus模式下，此引腳則是作為自動設(shè)置為集電極開路模式。VDD接地端VSS電源輸入端根據(jù)表2.1中各個引腳的功能，設(shè)計測溫電路如下圖2.5所示。P3為MLX90614溫度傳感器引腳基座，1為VSS，連接3.3VDC；2為VDD，接地；3為SCL/Vz，連接單片機的B0端；4為PWM/SDA，連接單片機的B1端。圖2.5測溫電路設(shè)計圖2.5按鍵電路部分的設(shè)計在本系統(tǒng)的設(shè)計中，共設(shè)置了三個按鍵，按鍵電路如下圖2.6所示。其中，S1為報警值的調(diào)增設(shè)置，S2為報警值的調(diào)減設(shè)置，S3為報警值的完成設(shè)置。圖2.6按鍵電路設(shè)計圖2.6報警電路部分的設(shè)計本文所設(shè)計系統(tǒng)的報警電路部分設(shè)計圖如下圖2.7所示。通過在程序中設(shè)定的溫度的上下限，把溫度測量的實際結(jié)果和程序中設(shè)定的上下限進行對比，進而控制STM32F103C8T6單片機C13端口的高低電平。將C13端口與三極管（8550）的基極連接，進而控制HSD華聲蜂鳴器。當(dāng)檢測到測量的溫度實際結(jié)果大于設(shè)定的最高溫度時，C13端口輸出的高電平變成低電平，使三極管連通，使蜂鳴器開始啟動工作，發(fā)出報警聲并隨著光閃警示；反之則三極管不連通電流，蜂鳴器不能啟動工作，不發(fā)出聲光報警警示。圖2.7報警電路部分的設(shè)計圖2.7顯示電路部分的設(shè)計在本文設(shè)計的系統(tǒng)中，顯示模塊選用的是LCD1602液晶顯示屏。LCD1602液晶顯示屏的引腳對應(yīng)功能。液晶顯示屏LCD1602的各引腳對應(yīng)功能，如下表2.2所示。表2.2液晶顯示LCD1602的各引腳功能表引腳號引腳名稱引腳定義1GND接地2VCC接電源，3.3VDC3VO對比度調(diào)節(jié)4RS指令數(shù)據(jù)通道5WR讀寫選擇6E使能輸入7~14D0~D7數(shù)據(jù)線15A背光正極16K背光負極根據(jù)表2.2所示LCD1602液晶顯示屏各個引腳的功能，設(shè)計顯示電路圖如下圖2.8所示。其中RS、WR、E端分別連接單片機的B12、B13、B14端，D4、D5、D6、D7端分別連接單片機B8、B5、B6、B7端。圖2.8顯示電路部分設(shè)計圖3系統(tǒng)軟件部分設(shè)計智能系統(tǒng)由硬件與軟件組成，要使得智能系統(tǒng)成功運行，需完善多種功能，在基本的硬件結(jié)構(gòu)之外，還需要軟件也就是驅(qū)動器，要整合硬件和軟件結(jié)構(gòu)的全面統(tǒng)籌運行，本文設(shè)計的系統(tǒng)是根據(jù)硬件回路結(jié)構(gòu)的體溫檢測、按鍵設(shè)置信號，利用軟件驅(qū)動程序，輸出體溫顯示、聲光報警的功能。軟件是用C語言編程，程序完成后，計算機只能識別機器語言，因此經(jīng)過編譯軟件后，C語言將變?yōu)闄C器可辨識語言。該軟件可通過模塊式編程的方法制作成C語言，以便于接下來進行相應(yīng)各個系統(tǒng)的程序設(shè)計。3.1系統(tǒng)主程序部分流程圖在本文設(shè)計系統(tǒng)中的主程序設(shè)計須滿足溫度檢測及報警的所有要求，系統(tǒng)主程序設(shè)計的流程，如下圖3.1所示。第一，設(shè)置系統(tǒng)的溫度上限值和下限值，第二，接收測溫傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)，第三，將采集的實際溫度數(shù)據(jù)與上限值和下限值分析比較。若溫度傳感器采集到的實際溫度數(shù)據(jù)高于一開始設(shè)置的溫度上限值或低于一開始設(shè)置的溫度下限值，系統(tǒng)均發(fā)出聲光報警。開始開始開始開始保護現(xiàn)場保護現(xiàn)場串口初始化串口初始化中斷開口清零中斷開口清零NN液晶初始化中斷接收數(shù)據(jù)標志位液晶初始化中斷接收數(shù)據(jù)標志位打開終端開關(guān)打開終端開關(guān)YY液晶顯示液晶顯示主循環(huán)恢復(fù)現(xiàn)場主循環(huán)恢復(fù)現(xiàn)場結(jié)束結(jié)束結(jié)束結(jié)束圖3.1主程序部分的主流程圖3.2系統(tǒng)讀出溫度部分程序的設(shè)計圖3.2為系統(tǒng)讀出溫度顯示部分的程序流程圖。在這個程序中，使用MLX90614傳感器感知溫度，主要感應(yīng)溫度感知能力集中在RAM中，字節(jié)將會在RAM隨機存儲器中讀取出來。9個字節(jié)能存儲并讀取該字節(jié)的溫度信息，CRC檢測后讀取溫度數(shù)值。讀取MLX90614的內(nèi)部數(shù)據(jù)時時間要求嚴格遵守MLX90614。第一，將MLX90614重放，便于讀取溫度。接到指令信號后，MLX90614立即利用單片機將裝有溫度信息的字節(jié)利用STM32F103芯片傳送出去，使用高位狀態(tài)的傳輸方式，是12字節(jié)的整數(shù)，其中包括7個整數(shù)和4個質(zhì)數(shù)。最后，MCU整合分析并處理這些數(shù)據(jù)，將在LCD1602液晶顯示屏界面顯示檢測的溫度數(shù)值。圖3.2系統(tǒng)讀出溫度顯示部分的程序流程圖3.3系統(tǒng)按鍵控制部分程序的設(shè)計如圖3.3所示為系統(tǒng)按鍵控制部分程序流程圖。按鍵程序設(shè)計是為了實現(xiàn)用戶與檢測設(shè)備相互溝通，通過檢測設(shè)備的按鍵操作，實現(xiàn)用戶對檢測設(shè)備溫度上限值和下限值的設(shè)置，滿足使用功能。在按鍵程序流程中，第一是在定時器界面上實時掃描“設(shè)置”S3按鍵。使得只要按下“設(shè)置”S3按鍵，定時器立即能感應(yīng)到；如果不按“設(shè)置”S3按鍵，檢測設(shè)備系統(tǒng)將處于正常溫度測量模式和模式0。如果按下“設(shè)置”S3按鍵，檢測設(shè)備系統(tǒng)將會以設(shè)定模式1和溫度上限的狀態(tài)啟動，然后再按“Set”鍵。進入設(shè)定模式2和低溫下限設(shè)定狀態(tài)，再按“配置”按鈕就會恢復(fù)正常狀態(tài)。當(dāng)按下“+”鍵時，與“+”鍵連接的單片機IO端口將會全部關(guān)閉。這一狀態(tài)下單片機就決定了這一模式的設(shè)置。系統(tǒng)按鍵在程序流程圖中，通過上述的設(shè)計，使按鍵能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：每點擊一次“+”，實現(xiàn)溫度設(shè)置值增加0.01℃；每點擊一次“-”，實現(xiàn)溫度設(shè)置值減少0.01℃。圖3.3系統(tǒng)按鍵設(shè)置子程序流程圖3.4系統(tǒng)液晶顯示部分程序的設(shè)計在本文系統(tǒng)設(shè)計中，液晶顯示屏顯示部分的程序流程圖如下圖3.4所示。液晶顯示屏LCD1602的通信協(xié)議采用8位并聯(lián)通信協(xié)議。第一個是初始化(LCD1602)，將溫度信號數(shù)據(jù)填寫，發(fā)出指示命令，緊接著再設(shè)定一個能索引本文設(shè)計系統(tǒng)中檢測到的溫度的整個字體的標示坐標，調(diào)用對應(yīng)文字的代碼，再在標示畫面中顯示該文字。如果第一個字符被標記出來，將按照同樣的提示原則顯示出來，當(dāng)下一個字符被標記為全部文字時，停止顯示。圖3.4系統(tǒng)液晶顯示子程序流程圖3.5系統(tǒng)溫度報警部分程序的設(shè)計在本系統(tǒng)設(shè)計中，溫度報警部分程序設(shè)計流程圖如下圖3.5所示。系統(tǒng)對接收到溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)，與設(shè)置的溫度上限值及下限值相比較。若溫度傳感器采集到的溫度高于一開始設(shè)置的溫度上限值或低于一開始設(shè)置的溫度下限值，則輸出聲光報警。圖3.5系統(tǒng)溫度調(diào)控程序流程圖4系統(tǒng)的制作與調(diào)試本文設(shè)計的基于單片機的紅外測溫系統(tǒng)，經(jīng)過前期設(shè)計、模塊的選取、通過焊接制作后，以實物的形式如下圖4.1所示。實物焊接完成后，將進行系統(tǒng)目標功能調(diào)試。實物的系統(tǒng)目標功能調(diào)試中，主要分為硬件結(jié)構(gòu)部分調(diào)試、軟件驅(qū)動部分調(diào)試和功能實驗調(diào)試。圖4.1紅外測溫儀實物圖4.1實物上電調(diào)試硬件結(jié)構(gòu)部分調(diào)試調(diào)試分為2步，分別為供電觀察和靜態(tài)測試。第一步是供電觀察，給線路提供電源，檢查硬件結(jié)構(gòu)是否有冒煙、燒損、異味等不正常的現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象則立即切斷電源，等到故障問題解決時再打開電源繼續(xù)觀察。第二步是靜態(tài)測試，在信號輸入中添加了固定等級的信號，進行DC測試，并使用萬用表測驗各個地點的電位，然后與理論推測值相比較，與電路分析原理相結(jié)合，確保電路DC正常工作，對發(fā)現(xiàn)的受損電路組件及時更換組件，使得電路啟動時能滿足整個設(shè)計的要求。通過以上硬件結(jié)構(gòu)部分的調(diào)試步驟，各步驟均能滿足要求。在上電觀察中，電源能夠正常供電，未有煙霧、異味等異常情況；在靜態(tài)調(diào)試中，用萬用表測得的各個地點的電位均與理論推測值一致，滿足設(shè)計要求。實物的軟件驅(qū)動部分調(diào)試時，將編譯的程序應(yīng)用到硬件結(jié)構(gòu)前測試，通過手動或編譯程序進行事前測試，以便于修改語法和邏輯錯誤。在軟件驅(qū)動部分調(diào)試時，主要分為以下步驟：第一步：根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計的要求，編制影響的程序，檢查主程序有無語法等錯誤時，若有則及時修改，若無語法錯誤則把程序燒錄到已經(jīng)焊接完畢的單片機芯片中。第二步：根據(jù)實際使用的功能要求，利用軟件模擬不同的溫度信號，查看單片機程序是否能夠做出相應(yīng)的動作。經(jīng)過以上步驟的軟件驅(qū)動調(diào)試，未發(fā)現(xiàn)因軟件編輯問題