2022年非接触传感器单片机温度检测系统 .pdf
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1、非接触传感器的单片机温度检测系统单片机课程设计任务书题目非接触传感器的单片机温度检测系统1、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2、主要器件(不限,供参考)MCU STC89S52、非接触式温度传感器OTP-538U、集成运放 LM324、ADC0809 3、设计内容正确选择主要芯片、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;写出设计说明书,语言流畅简洁,文字不得少于3500 字。4
2、、主要参考文献 1 郭天祥.51 单片机 C语言教程入门、提高、开发、拓展全攻略.北京:电子工业出版社.2008 2 李玉峰、倪虹霞.MCS-51 系列单片机原理与接口技术.第一版.北京:人民邮电出版社.2004 3 周兴华.手把手教你学单片机.第一版.北京:北京航空航天大学出版社.2005 4 曾一江.单片微机原理与接口技术.第一版.北京:科学出版社.2006 5 吕泉.现代传感器原理及应用.第一版.北京:清华大学出版社.2006.6 王为青 程国钢.单片机 Keil Cx51 应用开发技术.第一版.北京:人民邮电大学出版社.2007 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页
3、,共 25 页 -非接触传感器的单片机温度检测系统2 前 言目前国内的测温手段主要依靠各种规格的热电偶和热电阻,它们均属接触式测温。在工业生产实际温度检测中,被检测物体有时处于运运状态,难以实现接触式测温,如钢轨及道岔尖轨淬火过程温度的检测,热电偶等测温手段就无法满足测温要求。医用测温中,一般地应用于测温仪,传统的测温计反应比较慢、使用前需要严格消毒,不适合对多人进行连续温度采集。非接触式测温计所需测温时间短,不需要与体肤接触,避免了病菌交叉感染,并且可以进行数据记录与判断,实时检测和记录系统,非常适合在大型集会或各类活动中使用。非接触传感器单片机测温系统设计主要包括主要芯片的选择及其功能简单
4、介绍、系统硬件电路和软件程序设计。当今世界,随着科学与技术的不断提高,各个领域对方便快捷的自动化的要求不断提高。所以,研制非接触温度检测系统,对工业中运动物体温度控制和医疗事业的发展具有重要意义。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页,共 25 页 -非接触传感器的单片机温度检测系统3 目 录前 言.1目 录.3摘 要.4第一章 主要芯片的选择.51.1 STC89C52单片机.51.2 非接触式温度传感器OTP-538U.61.3 LM324 四运放.71.4 ADC0809.71.5 1602 字符型 LCD.8第二章 系统硬件电路的设计.92.1 温度采集和放大电路.9
5、2.2 ADC 转换电路.102.3 液晶显示电路.102.4 键盘控制电路.112.5 报警电路.112.6 系统原理图.12第三章 系统软件系统的设计.133.1 程序流程图.133.2 源程序.13第四章 系统调试与性能.23结束语.24参考文献.25名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页,共 25 页 -非接触传感器的单片机温度检测系统4 摘 要本设计以 STC89S52 单片机为核心部件。利用集合非接触式温度传OTP-538U 对温度进行采样,通过微处理系统电路 AD 转换接口电路、数据采集接u电路、数码显示电路等主要组成电路,实现了非接触温度检测功能。本文所研究的
6、非接触传感器单片机测温系统由于对被测物体的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。关键词:STC89S52 非接触传感器 ADC0809 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页,共 25 页 -非接触传感器的单片机温度检测系统5 第一章主要芯片的选择1.1 STC89C52 单片机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
7、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,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。图 1.1 89C52 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
8、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名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页,共 25 页 -非接触传感器的单片机温度检测系统6 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”
9、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: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
10、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
11、反相放大器的输出端。1.2 非接触式温度传感器OTP-538U 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 545m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。红外窗口是一个带通滤波器,允许测量波长在5m至 14m之间。与电阻相互比较热敏元件总是存在白色杂讯。对应不同频率他都有一个稳定的讯号,直到频率极限,并正比于入射辐射。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页,共 25 页 -非接触传感器的
12、单片机温度检测系统7 热电堆传感器的特色在于与温度参考电阻器在同一块基座上。温度参考电阻是由外壳至接地。特点是非接触式温度探测、电压输出,便于检测、零功耗元件。1.3 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,“Vo”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Vo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Vo 的信号与该输入端的相位相
13、同。LM324的引脚排列见图 1.2。1.4 ADC0809 图 1.2 ADC0809 引脚图和内部结构功能和特性:8 路 8 位 AD 转换器,即分辨率8 位。具有转换起停控制端。转换时间是 100s。单个5V的 电源供电。模拟输入电压范围05V。正常工作温度范围为-4085 摄氏度。低功耗,只有约15mW。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页,共 25 页 -非接触传感器的单片机温度检测系统8 内部结构:ADC0809 是 CMOS 单片型逐次逼近式AD 转换器,内部结构如图5 所示,它由 8 路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8 位开关树型 D A 转换器、逐次
14、逼近,寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此,ADC0809 可处理 8 路模拟量输入,且有三态输出能力,既可与各种微处理器相连,也可单独工作。输入输出与TTL 兼容。ADC0809 的工作过程如下:1、送通道地址,以选择要转换的模拟输入;2、锁存通道地址到内部地址锁存器;3、启动 A/D 变换;判断转换是否结束;4、读转换结果;5、A/D转换完成数据的输送;6、A/D 转换后得到的是数字量的模拟量,这些数据应传诵给单片机进行处理。1.5 1602 字符型 LCD 1602字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD,目前常用 16*1,16*2,20*2 和
15、40*2 行等的模块。1602LCD 的基本参数及引脚功能液晶显示模块是一个慢显示器件,所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平,表示不忙,否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址,也就是告诉模块在哪里显示字符,图1.3 是 1602 的内部显示地址。图 1.3 1602LCD 内部显示地址在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式,在液晶模块显示字符时光标是自动右移的,不需要人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态,如果不是才可以输入。1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了 160个不同的点阵字符图形,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的
16、大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页,共 25 页 -非接触传感器的单片机温度检测系统9 第二章系统硬件电路的设计硬件系统可以分为:单片机控制模块,温度传感器模块,信号放大模块,ADC转换模块,液晶显示模块,键盘输入模块,报警模块,电源模块。该系统使用 STC89C52 单片机作为核心,由温度传感器采集环境温度和被测人员体温信号,通过放大和AD转换后,送单片机处理。由键盘输入被测人员编号,液晶显示系统提示和数据输出。单片机进行数据判断,如果超标则送信号给报警模块,开始报警。系统由电源模块供电。图 2.1 系统硬
17、件总体框架图2.1 温度采集和放大电路STC89C52 信号放大电路温 度 测 量 电路液 晶 显 示 电路键 盘 控 制 电路报警电路ADC 转换电路名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页,共 25 页 -非接触传感器的单片机温度检测系统10 2.2 ADC 转换电路2.3 液晶显示电路名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页,共 25 页 -非接触传感器的单片机温度检测系统11 2.4 键盘控制电路2.5 报警电路考虑到体积和功耗的因素,本设计使用了PNP三极管驱动蜂鸣器;用红色发光二极管作为发光报警。R1210KBZER9012PNPVcc名师资料总结
18、-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页,共 25 页 -非接触传感器的单片机温度检测系统12 2.6 系统整体电路名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页,共 25 页 -非接触传感器的单片机温度检测系统13 第三章系统软件系统的设计3.1 程序流程图上电后,系统先进行初始化,按下开始键后显示环境温度。单片机依次开始调用键盘扫描子程序、温度信号处理子程序,经过判断温是否正常和测量是否结束,来确定测量子程序是否循环运行。主程序流程图如图3.1 所示。图 3.1 软件流程图3.2 源程序#include#include#include 输入被测人员编号按下确定键显示体系统
19、初始化显示环境温度循环显示结果体温是否正常是否测量完毕报警是否是否名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页,共 25 页 -非接触传感器的单片机温度检测系统14 unsigned int data bai,shi,ge;unsigned long int idata temp,temp1,tp;unsigned char data dis5;unsigned char code table=0 x30,0 x31,0 x32,0 x33,0 x34,0 x35,0 x36,0 x37,0 x38,0 x39;unsigned char code w=0 x00,0 x01,0
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