非接触人体红外测温-设计说明书
编号：
CP-51-2021-023-LW
设计摘要：
本设计以STC89C52单片机为核心的红外测温系统技术的研究。系统分为单片机最小系统、温度传感器DS18B20以及红外非接触MLX90614ESF测温模块电路、蜂鸣器报警电路、按键输入电路、显示电路和电源电路。本设计以温度为研究对象，以温度传感器DS18B20和MLX90614ESF红外非接触测温模块为输入信号，通过按键控制阀值大小会有异常报警以及显示屏实时显示采集的数据的系统。
关键词：单片机；实时显示；温度传感器；红外非接触测温
字数：10000+
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目录
摘要
Abstract
1 引言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 红外测温的特点
1.3 本文的研究方法
2 系统设计方案
2.1 整体设计方案
2.2 传感器方案选择
2.3 控制电路
2.3.1 单片机的选择
2.3.2 显示电路的选择
3 系统设计与分析
3.1 整体设计分析
3.2 输入电路分析
3.2.1 传感器电路分析
3.2.2 按键输入电路分析
3.3 输出电路分析
3.3.1 显示模块
3.3.2 报警电路
3.4 控制电路分析
3.4.1 单片机
3.4.2 复位和晶振电路
3.4.3 电源电路
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 系统调试
5.1仿真调试
5.1.1仿真总体设计
5.1.2环境温度和人体温度检测仿真测试
5.1.3设置人体温度最大值仿真测试
5.2实物制作与调试
5.2.1系统实物图
5.2.2环境温度、人体温度检测实物测试
5.2.3设置人体温度最大值实物测试
6 结论
参考文献
致 谢
附 录
附录A：原理图
附录B：PCB图
1 引言
1.1 选题背景及实际意义
自2019年12月以来,新型冠状病毒在湖北武汉爆发,并迅速传播与蔓延,引起全世界的关注。新型冠状病毒感染后以发热、乏力、干咳为主要临床表现,公共场所的体温检测是首选的非常重要的筛查措施。在临床医学中，通过体温的测量来判定病人的生理状态。传统水银温度计虽然价格便宜，但在使用时存在的问题是：水银温度计必须与人体接触，而且测温过程需要持续5到10分钟，而在温度表读数的次数上，容易因外界光线等因素而读数错误；水银温度计在测量体温或储存不当时容易破裂，人体接触汞会导致汞中毒。尤其在公共场所，特别是密集人群中，如若依然使用医院中的水银温度计进行测量，以达到监测和报警的作用，其耗费的时间、金钱、人力、物力都是庞大的，且还很难达到预防和示警的作用。
传统的测温方法需要与被测物体接触，测温速度慢，不适合在温度较高的地方进行测温。因此，非接触式红外温度计的设计快速、准确的反应对预防传染病的传播具有重要意义。温度是人类生理功能的外在反映，是人类健康的晴雨表。它对日常护理和疾病的检测具有重要意义。许多疾病都可以通过体温的变化来预测，因此温度计在医学领域起着非常重要的作用，红外温度计可以为我们提供监控防患于未然。人体温度计的应用范围不仅仅局限于医学领域，训练军事在消防过程中，应随时对培训进行监控，以提高培训效果。消防队员在灭火时必须了解体温，体温过高或心率过快时，应迅速撤离，以避免出现危险。因此，为了准确测量人体温度，在许多领域都需要这种测温仪。
在本文中，提出了一种基于非接触式测温仪，它基于使用红外辐射的温度感测。这类红外测温仪，数据感应是通过红外传感器完成的，红外传感器将这些射线投射到热探测器上，最后将其转换为电信号，电信号的幅度与投射射线的温度成正比。再通过单片的运算晶结果发送到液晶显示器。
1.2 红外测温的特点
在过去，接触式测量是一个主要的测量方式，但是接触式测量过程比较缓慢。进行温度测量时，需要保持热敏元件与物体表面接触，然后通过热传导的方式传递热量，从而进行温度测量。接触式测量存在很多不便：测量时间太长，测量效率低；当物体温度很高时，会造成热敏元件的损坏；当物体正在移动时，无法快速准确的测出物体的温度。
要了解红外温度计的好处，重要的是要了解它们的功能。所有物体都发出辐射能。一个物体越热，它的分子越活跃，它发出的辐射能就越多。位于红外测温仪内部的光学器件收集物体发射的辐射能，并将该能量聚焦到检测器上。然后，检测器将能量转换为电信号，该电信号被放大并显示为温度读数。红外测温仪的形状，大小和功能各不相同。但是，与以前的接触式温度测量技术相比，红外温度计都具有一些优势。这些优点包括可以进行非接触式测量，精度高，测量范围广以及响应时间短。
红外测温仪的最大优点是能够无接触地进行高温，危险或难以触及的物体的温度测量。使用标准的红外测温仪，可以在一米范围内进行测量。当物体较远时，红外测温仪通常与激光一起使用，可以测量范围更远的物体。
红外测温仪非常适合监视过热的设备的温度。红外测温仪有多种样式，主要有两种，一种是便携式手持式测温仪，手持式仪表通常是带有触发器的枪形，使其易于操作和对准目标。在线式固定测温仪，将测温仪固定在某个位置，然后通过测温仪对物体连续监测，并将数据显示在液晶屏上，或者传输至终端，用于对物体温度的实时监测。
红外测温仪的另一个共同特点是测量范围大。对于热电偶温度计，测量范围受所用仪表和探头的类型限制。例如，标准T型仪表的测量范围可达400°C。如果需要测量更高的温度，则用户将不得不切换到J型或K型仪表和探头。使用红外测温仪，基本设备可以测量高达538°C的温度，而专用的红外测温仪则可以测量高达3000°C的读数。
红外测温仪测量时间比仪表和探头的响应时间短。使用常规表面探针进行表面测量时，通常需要等待30秒或更长时间。基本的红外测温仪的响应时间低至半秒，用户只需瞄准并按下测量键即可接收实时的数据。
与传统的探头和仪表测量仪相比，红外温度计具有灵活性，易用性和先进性的特征。有可用于几乎任何场所的红外测温仪。借助专门的仪表，可以实现对高温、危险以及远距离的物体进行温度测量，相信红外技术将会成为温度测量的主要手段。
1.3 本文的研究方法
本设计非接触红外测温系统由单片机最小系统、温度传感器DS18B20以及红外非接触MLX90614ESF测温模块电路、蜂鸣器报警电路、按键输入电路、显示电路和电源电路等电路组成，可以实现以下功能：
1、通过MLX90614ESF红外测温可以实现人体温度测量；
2、通过DS18B20温度传感器可以实现环境温度测量；
3、通过LCD1602显示屏可以显示人体温度以及环境温度；
4、通过按键可以设置温度阈值；
5、当MLX90614ESF红外测温测量的温度超过设定的阈值时，蜂鸣器会发生报警。
