发布时间 : 星期一 文章红外体温计的设计 - 图文更新完毕开始阅读58e963466c175f0e7cd137b9
江苏理工学院毕业设计说明书（论文）
第2章 系统总体设计
2.1系统整机设计方案
2.1.1整体设计原理
本次课题设计是利用红外传感器来测量体温的非接触式体温计，红外测温的原理是：每一个测量物体本身的温度是不一样的，用红外传感器对物体发射红外辐射线，由于物体本身的不同反射的红外辐射线的波长是不同的，但是温度值确实恒定的。红外传感器是将发射的红外辐射线的能力转换为电信号，根据电信号的大小来确定物体本身的温度。本次设计正是利用这一个原理来实现的，利用红外传感器来测量人体体温，红外传感器对人体发射红外信号，将红外信号转换为电信号在传感器内部经过A/D转换成为数字信号，将数字信号发送到单片机中，单片机经过一定的操作后将数字信号经LCD液晶显示屏进行数字显示。本设计还存在报警功能，当人体的温度超过一定的温度之后则进行LED报警功能。
2.2 系统方案的设计与比较
2.2.1方案的设计
对于本次设计的原理，采用红外传感器、单片机系统、显示系统来实现红外测温，能够达到测量范围是35.5℃~42℃，测量距离为5~15cm，5s自动关机。现针对本次设计进行方案设计与选择。
方案一
在本方案的设计中，电路的组成模块为：模拟红外传感器、放大电路、A/D转换电路、单片机控制模块、数码显示电路、LED报警电路。其原理是通过模拟红外传感器采集信号并输出模拟信号，模拟信号经放大电路放大再经过A/D转换电路进行信号处理，将模拟信号转换为数字信号送入单片机中，单片机将信号送至数码管进行数值显示。在显示结果的处理上，当显示的人体温度没有超过人体
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的正常体温报警电路不工作，不进行报警功能；当显示的人体温度超过人体正常体温的报警范围，报警电路工作，LED显示灯亮。如图2-1设计框图。
图2-1方案一设计框图
方案二
本方案的组成模块为：数字红外传感器、单片机控制系统、LCD显示电路、LED报警电路。该方案的工作原理是利用数字红外传感器进行信号采集，将采集到的电信号经过传感器内部的放大和转换功能转换为数字信号送入单片机，单片机将送来的数字信号送至LCD液晶显示屏进行数值显示。在显示结果的处理上，当显示的人体温度没有超过人体的正常体温报警电路不工作，不进行报警功能；当显示的人体温度超过人体正常体温的报警范围，报警电路工作，LED显示灯亮。。如图2-2设计框图。
图2-2 方案二设计框图
2.2.2方案的比较
?传感器部分
传感器分为模拟传感器和数字传感器两种选择。方案一是模拟传感器，这类
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传感器的成本相对而言比较低，但是对于电路的设计来说比较复杂。模拟传感器采集到的信号只是模拟信号需要经过一定的电路进行放大和数据处理再转换为数字信号。方案二是数字传感器，这类传感器相对于模拟传感器而言成本较高，其内部存在放大和数据处理模块，无需外加电路对信号进行处理，使得电路更加的简单并且大大提高了集成度从而减小了功耗，因此采用方案二设计。
?显示部分
显示通常有LED数码管显示和LCD液晶显示两种。本次的设计是进行体温的设计，需要显示的是体温，一般人体正常的体温是37℃左右，采用方案一的设计加上传感器一些外在的影响需要采用5个数码管进行显示。在显示的数据较多的时候采用数码管不能很好的并且直观的显示出所测得的数据，还会存在一些客观的因素，但是LCD液晶显示就可以很好的直观的显示数据，所以方案二则考虑到这点采用LCD液晶显示屏进行数据的显示，因此采用方案二的设计。
2.3元器件的选择
2.3.1单片机的选择
在很多的课程设计中，一般采用的单片机为STC89C51/89C52单片机。这一类单片机的特点是内部存在8KB的FLASH ROM和256B的内RAM，提供电源为5V。而为了满足本次电路的设计需要提供的电源为3V,为了满足电源的需要则无法采用这类单片机，而需采用STC89LE52单片机。STC89LE52单片机与STC89C52单片机相比，STC89LE52单片机提供的电压范围为2.0V‐3.8V；STC89C52单片机提供电压范围为4.5V‐5.5V。所以为了电路提供的需要选择STC89LE52的单片机。
2.3.2传感器的选择
针对于这次设计，测量的是人体的体温，距离范围是3~5cm。将模拟传感器和数字传感器进行比较，数字传感器更方便，为了保证测量的准确度，采用
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MLX90615红外传感器进行人体体温的测量。MLX90615传感器的特点：测量的温度范围是-40‐85℃；测量的范围是3‐5cm的距离；测量精度为0.5℃；0.02℃的分辨率；3V的提供电源。所以针对以上一些特点选择MLX90615传感器进行人体体温的测量。
2.4方案的最终选择
结合上面的方案简介，本次的设计采用方案二的比较合理。按键作为触发测量，用来提供3V的电源提供给单片机和液晶显示屏，使他们正常的供电。采用MLX90615数字红外传感器人体发射红外信号并进行信号的采集。采用STC89LE52单片机作为整体控制系统，对红外传感器的处理后的数字信号再次进行处理，将最终处理后的信号送至LCD5110液晶显示屏进行数值显示，显示正常的人体体温，当到达所设置的上限值时候进行报警，通过LED显示灯显示高温报警。硬件电路和软件电路相互配合，从而很好的完成本次的设计。具体在第二、第三章介绍。
2.5系统整机设计框图
本次设计是基于单片机的非接触式体温计设计，主要是由红外传感器、A/D转换电路、单片机系统、显示电路、报警电路模块组成。系统整体设计框架如图2-3所示。
图2-3总体设计框图
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