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摘要： 提出了一種基于TN9 紅外溫度傳感器的紅外測(cè)溫儀設(shè)計(jì)思路，采用STC89C51 單片機(jī)為主控芯片，選用TN9 紅外溫度傳感器作為溫度的檢測(cè)元件，可用于日常生活中多種場(chǎng)合溫度測(cè)量，并具有數(shù)字顯示、語音播報(bào)功能。
一、研究背景
紅外測(cè)溫技術(shù)在工業(yè)控制、農(nóng)牧業(yè)環(huán)境監(jiān)控以及日常生活測(cè)溫中應(yīng)用廣泛，傳統(tǒng)的溫度計(jì)需要被測(cè)者與溫度計(jì)良好接觸，且被測(cè)溫度場(chǎng)易受溫度計(jì)影響，降低了測(cè)溫精度。相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)溫方法，它具有非接觸測(cè)量、測(cè)量范圍廣、測(cè)溫速度快、準(zhǔn)確度高、靈敏度高、使用安全及壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)[1]。
二、紅外測(cè)溫基本原理
自然界中的任何物體，只要其本身溫度高于絕對(duì)零度（-273.15℃），就會(huì)不斷地輻射紅外線，物體溫度越高，發(fā)射的紅外輻射就越多，因此可利用紅外輻射來測(cè)量物體的溫度[2]。
紅外輻射測(cè)溫首先把被測(cè)目標(biāo)物體發(fā)射的紅外輻射能量會(huì)聚到經(jīng)黑化處理的探測(cè)器的感溫敏感元件上，吸收了紅外輻射能后溫度升高，該感溫敏感元件將溫升轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出[3]，經(jīng)過放大、濾波等信號(hào)處理后，完成溫度顯示。
三、整體設(shè)計(jì)思路
1.總體電路設(shè)計(jì)
該設(shè)計(jì)以STC89C51 單片機(jī)為控制核心，數(shù)字式紅外測(cè)溫傳感器TN9將溫度的變化轉(zhuǎn)為電信號(hào)，由于其內(nèi)部集成了所有紅外測(cè)溫系統(tǒng)硬件，所以不必再加外圍信號(hào)處理電路，可以直接與單片機(jī)相連，總體電路包括紅外測(cè)溫模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵模塊、語音播報(bào)模塊、LCD1602 液晶顯示模塊、電源模塊、LED 指示模塊等七個(gè)部分。
2.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖
四、硬件設(shè)計(jì)
1.TN9 傳感器模塊
TN9 紅外溫度傳感器模塊集成所有測(cè)溫系統(tǒng)硬件，組成了紅外片上系統(tǒng)，具有高靈敏度、高精度、低功耗的特點(diǎn)，具有優(yōu)良特性。可以在寬范圍溫度變化環(huán)境中保持精度，溫度變化引起的誤差僅0.7℃，僅需7 分鐘的穩(wěn)定時(shí)間，測(cè)溫范圍為-33℃～220℃。它具備SPI 接口，可以很方便地與MCU傳輸數(shù)據(jù)。
2.數(shù)字顯示模塊
數(shù)字顯示模塊采用LCD1602 芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用單+5V 電源供電，外圍電路配置簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有很高的性價(jià)比。其與單片機(jī)連接電路如圖2。
3.語音播報(bào)模塊
語音播報(bào)模塊采用美國(guó)ISD 公司出品的ISD1420 語音錄放芯片，其錄音數(shù)據(jù)永久保存、音質(zhì)好、耗電小，采用直接存儲(chǔ)模擬信號(hào)。一個(gè)最小的錄放系統(tǒng)由一個(gè)麥克風(fēng)、一個(gè)喇叭、兩個(gè)按鈕、一個(gè)電源、少數(shù)電阻電容組成。其應(yīng)用電路如圖3。
五、軟件設(shè)計(jì)
由TN901 紅外傳感器采集溫度信息并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其內(nèi)部信號(hào)調(diào)理電路將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)按鍵控制LCD 顯示溫度并播報(bào)溫度值，同時(shí)將測(cè)得的溫度值存入單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。程序流程圖如圖4：
六、結(jié)語
設(shè)計(jì)對(duì)紅外溫度傳感器的原理進(jìn)行介紹和分析，提出了多功能紅外測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)思路，并實(shí)現(xiàn)了語音播報(bào)和數(shù)字顯示功能，單片機(jī)靈活控制，使得紅外測(cè)溫非常方便，測(cè)溫儀可實(shí)現(xiàn)日常生活中多場(chǎng)景的溫度測(cè)量。從本設(shè)計(jì)思路出發(fā)，選用不同測(cè)量范圍的傳感器，以不同型號(hào)的單片機(jī)為核心，配合其它電路，可以實(shí)現(xiàn)多樣化的測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)
[1]鄭子偉.紅外測(cè)溫儀概述[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù), 2006, 33(10):22-23.
[2]張傳友，張一.現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)及儀表[M]北京：高等教育出版社，2012.
[3]劉君華，郝慧敏，林繼鵬，白鵬.傳感技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例[M]北京：電子工業(yè)出版社，2008.
[4]趙亮.跟我學(xué)51 單片機(jī)（七）—LCD1602 液晶顯示模塊[J].制作入門.2011.7（74-77）
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