第1章绪论

1.1研究背景与意义

畜禽养殖业是现代农业重要的组成部分，动物的体温变化能够直观反映机体健康状况，是疫病早期筛查最为关键的生理指标。规模化养殖模式不断发展，养殖密度持续提升，一旦动物出现体温异常，若无法及时发现处置，极易引发疫病扩散，造成大规模经济损失，因此动物体温的高效监测工作显得尤为重要。传统养殖大多依靠人工接触式测温，工作人员需要近距离接触动物，不仅测温耗时费力，工作效率低下，还极易引发动物应激躁动，既会影响测温结果准确度，也存在人畜之间交叉感染的隐患。

市面上部分红外测温设备大多面向人体测温场景，针对畜禽动物测温的专用设备较少，很多设备仅能够完成简单温度读取，缺少阈值自定义设置、语音提示、声光报警等配套功能，也无法实现数据向上位机传输记录，难以适配养殖场批量监测的使用场景。部分专业的养殖监测设备性能完善，但设备造价高昂，部署流程复杂，中小型养殖场受成本限制难以大规模投入使用。

在此背景下，本文设计基于单片机的非接触式动物红外体温测量系统，采用红外测温传感器实现无接触采集动物体表温度，无需和动物发生接触，减少动物应激反应，规避交叉感染风险。系统支持按键自定义温度报警阈值，搭配显示屏实时展示测温结果，当温度超出阈值时触发蜂鸣器与LED声光报警，同时借助语音模块播报温度信息，串口还可以把测温数据上传至上位机，方便工作人员统一查看、留存测温记录。

该系统硬件搭建简单，整体成本可控，操作门槛低，适合中小型养殖场景使用，能够简化动物体温监测流程，提升测温工作效率，帮助养殖人员快速发现体温异常个体，实现疫病早期预警。本设计也为小型非接触测温类嵌入式设备的研发提供实践参考，具备一定实际应用价值。

1.2国内外研究现状

国外在红外非接触测温与畜禽健康监测领域起步较早，红外传感与热成像技术发展成熟，不少研究将红外测温技术应用于牛羊、家禽等畜禽健康筛查，借助热成像设备采集动物体表温度，结合算法实现疫病早期识别，能够完成群体动物的非接触体温筛查，设备测量精度较高，多用于规模化大型养殖场与科研实验场景。但国外成熟设备大多为热成像成套仪器，硬件成本高昂，整体系统复杂，偏向大型成套装备，面向中小型养殖场景的低成本嵌入式测温终端较少，多数设备缺少阈值自定义、语音提示、声光报警这类贴合现场使用的配套功能，难以适配普通养殖场简易化作业需求。

国内畜禽养殖规模庞大，随着嵌入式技术快速普及，基于单片机的红外测温方案得到较多研究，很多设计采用红外测温传感器实现非接触温度采集，硬件成本低廉，适合中小型养殖场景使用。现有方案大多可以完成温度采集与屏幕显示，部分设计具备简单超限报警与串口数据上传功能。但多数设计功能较为零散，往往只完成测温与简单报警，缺少语音播报功能，很少同时集成阈值手动设置、语音提示、声光预警、上位机数据回传一体化功能。同时部分设计未针对养殖现场环境做适配处理，抗干扰能力有限，兼顾完整人机交互与多重预警功能的低成本非接触动物测温终端仍有进一步完善的空间。

1.3研究内容与方法

本文的研究内容主要围绕非接触式动物体温测量系统的整体开发与功能实现展开，结合畜禽养殖场景的测温需求，完成系统整体方案设计、硬件电路搭建与软件程序开发调试工作。研究过程中采用软硬件结合的开发方式，首先根据系统功能需求完成整体架构规划，确定各功能模块的硬件组成与连接逻辑，搭建完整的系统硬件电路，保障测温、交互、预警与数据传输模块稳定工作。在软件层面，完成系统初始化、温度数据采集解析、按键参数设置、屏幕实时显示、语音播报、声光预警以及串口数据上传等核心程序的编写与优化。通过对比实测温度与预设阈值实现智能预警功能，完成各模块功能的协同调试，解决数据采集偏差、指令响应延迟等问题。本研究通过方案设计、硬件搭建、软件编程、联合调试的完整流程，最终实现一套操作便捷、测温高效、功能完善的非接触式动物体温监测系统，满足日常养殖体温检测与异常预警的使用需求。