搜索
本科毕业设计（论文）说明书便携式红外线人体测温仪设计学院电子与信息学院专业信息工程学生姓名XXX指导教师XXX提交日期2011年06月01日华南理工大学毕业设计（论文）任务书兹发给07信息工程（3）班学生陈华辉毕业设计（论文）任务书，内容如下：1.毕业设计（论文）题目：便携式红外线人体测温仪设计2.应完成的项目：（1）完成对便携式红外线人体测温仪系统方案的确定及器件的选择（2）完成系统的硬件和软件设计（3）完成对系统的整体调试以及毕业设计的论文3.参考资料以及说明：（1）张军，宋涛.AVR单片机C语言程序设计实例精粹.电子工业出版社，2009.（2）由富恩，张存芳，付乐勇.辐射测温仪原理及其检定.中国计量出版社，1990.（3）沙占友.集成传感器应用.中国地理出版社，2005.（4）周继明，江世明.传感技术与应用.中南大学出版社,2005.（5）裒继俊，董培芝.中国红外产品与应用.长城出版杜，2004.（6）高魁明，谢植.红外理论与技术.沈阳：东北工学院出版社，1989.（7）曾强，舒芳誉，李清华.红外测温仪—工作原理及误差分析.传感器世界，2007（2）.（8）曹欣荣，戴景民.环境温度对红外辐射式体温计读数的影响.计量学报，2002（1）.（9）沈国彦，宋平．红外温度计测量体温方法探讨.仪表技术，2003年第3期.4.本毕业设计（论文）任务书于2010年01月20日发出，应于2011年06月01日前完成，然后提交毕业考试委员会进行答辩。专业教研组（系）、研究所负责人审核年月日指导教师签发年月日毕业设计（论文）评语：（应包括平时表现、论文质量、答辩表现等内容）毕业设计（论文）总评成绩：毕业设计（论文）答辩负责人签字：年月日I摘要在临床医学中，体温是一个重要的人体生理参数。它是人体生命活动的基本特征，也是观测人体机能是否正常的重要指标之一。所以体温计无论是在日常保健和还是临床诊断中，都是必不可少的医用计量器具。传统的水银体温计是根据液体热胀冷缩的性质来测量人体的温度，虽然它价格便宜、性能稳定，但是也存在许多弊端。随着科学技术的发展和现代医疗技术的需求，体温测量技术也在不断地改进和提高，随后人们研究出了红外线人体测温仪。它是利用人体发出特定波段的红外线来测量出人体的温度。由于采用了高精度红外传感器和新型微处理器技术，因此它能够快速、准确、方便地测出体温，解决了传统水银式温度计的容易破碎、水银染环境与不易读数等问题。本人根据红外辐射测温的原理设计并制作了一个红外体温测量系统，其中红外温度传感器采用了Melexis公司设计生产的非接触测量红外温度传感器—MLX90615（DAA型号）。它是一个数字传感器，片上已经集成了温度测量的传感器和相关处理电路，可以通过SMBus协议把测量得到的温度数据直接传送给AVR单片机（ATmega32A）进行处理，然后通过LCD模块显示相应的体温值。此系统最高的测量精度可达到±0.2°C左右，而且具备方便快捷的测量功能和清晰易懂的数字化显示方式。这都使得它无论在大规模的疫检，还是在日常保健中发挥重要的作用。关键词：红外温度测量，MLX90615，SMBus，AVR单片机IIAbstractInclinicalmedicine,thebodytemperatureisanimportantphysiologicalparameters.Itisthebasiccharacteristicofhumanlifeactivities,butalsoobservedanormalhumanbodyisanimportantindicator.So,whetherthethermometerisstillindailyhealthcareandclinicaldiagnosis,medicalmeasuringinstrumentsareindispensable.Accordingtothetraditionalmercurythermometerstomeasurepropertiesoftheliquidthermalexpansionandcontractionofthebody'stemperature,althoughitischeapbuttherearemanydrawbacks.Asscienceandtechnologydevelopmentandtheneedsofmodernmedicaltechnology,temperaturemeasurementtechnologyiscontinuallyimprovingandimproving,andthenpeoplecomeupwithaninfraredbodythermometer.Itisissuedbythebodytomeasureaspecificbandofinfraredtemperatureofthehumanbody.Asaresultofnewhigh-precisioninfraredsensorandmicroprocessortechnology,soitcanquickly,accuratelyandeasilymeasurethetemperature,tosolvethetraditionaleasilybrokenmercurythermometer,themercurythermometerisnoteasyreadingandpollutionoftheenvironment.Iaccordingtotheprincipleofinfraredradiationthermometerdesignedandproducedaninfraredtemperaturemeasurementsystem,includinginfraredtemperaturesensordesignedandmanufacturedbyMelexiscompanyusingnon-contactinfraredtemperaturesensormeasurement-MLX90615(DAAmodel).Itisadigitalsensorchiphasintegratedtemperaturemeasurementsensorandassociatedprocessingcircuit,throughSMBusprotocolthemeasuredtemperaturedatadirectlytotheAVRmicrocontroller(ATmega32A)forprocessing,andthenthroughtheLCDmoduledisplaysthecorrespondingtemperaturevalues.Thissystemcanachievethehighestmeasurementaccuracy±0.2℃,andmeasuredwithfunctionalandconvenientdigitaldisplayclearandunderstandableway.Allthismakesitalarge-scaleepidemicintermsofinspection,orinthedailyhealthcareplayanimportantrole.Keyword:IRtemperaturemeasurement,MLX90615,SMBus,AVRmicrocontroller目录摘要IAbstractII第一章绪论11.1课题研究的目的和意义11.2红外测温技术的发展概况1第二章红外温度传感器测温原理32.1红外测温的基础理论32.2红外测温传感器的一般结构及测温的特点62.3本章小结7第三章总体方案设计和选择83.1设计任务分析83.2方案对比与选择93.3总体方案设计113.4本章小结11第四章系统硬件设计124.1电源模块124.1.1PT1301简介124.1.2电源模块电路设计144.2红外测温模块154.2.1MLX90615简介154.2.2红外测温模块电路设计184.3MCU主控模块194.4LCD显示模块224.5系统其它外围电路模块254.5.1声音提示模块254.5.2按键输入模块254.6本章小结26第五章系统软件设计275.1主控程序模块275.2红外测温程序模块285.2.1MLX90615的传输协议（SMBus）285.2.2红外测温程序设计335.3LCD显示程序模块355.3.1LCD模块指令和时序355.3.2LCD显示程序设计365.4本章小结37第六章系统调试与分析396.1红外测温系统调试和分析396.2本章小结41第七章总结与展望42参考文献43致谢44附录一系统硬件电路图45附录二系统程序461第一章绪论1.1课题研究的目的和意义在临床医学中，体温是一个重要的人体生理参数。它是人体生命活动的基本特征，也是观测人体机能是否正常的重要指标之一。所以体温计无论是在日常保健和还是临床诊断上，都是必不可少的医用计量器具。传统的体温计主要是水银式体温计，水银储存在末端的水银球内。当水银被加热时，它会发生膨胀，沿着非常狭窄的玻璃管上升。所以，体温的小小变化就会导致玻璃管内水银的大幅度上升。量完体温后，得用力甩动体温计，使水银回到水银球内。它们主要是经口腔、腋窝和直肠等部位来测量人体的平均温度。水银体温计虽然价格便宜，性能稳定，但也有许多弊端：其一，水银体温计遇热或放置不当，容易破裂使水银泄露，从而造成人体接触中毒、污染环境；其二，水银体温计是根据水银随温度升降的热胀冷缩的性质，通过读取刻度值来判断温度的高低，有时由于光线较暗或其它因素的影响，使观察者难以准确判断体温值；其三，采用水银体温计测量体温时，往往要等待较长的时间，使其能够充分受热。随着科技的发展和现代医疗技术的需要，测温技术也在不断地改进和提高，然后人们研究出了红外线人体测温仪。它是利用人体发出特定波段的红外线来测量出人体的温度，由于采用了高精度的红外温度传感器，所以能够快速、准确、方便地测出体温数值，从而解决了传统水银式温度计的容易破碎、水银染环境与不易读数等问题。这无论是在大规模的疫检中，还是在日常保健中都发挥了重要的作用。1.2红外测温技术的发展概况1800年，英国物理学家F·W·赫胥尔从热的观点来研究各种色光时，发现了红外线。他在研究各种色光的热量时，有意地把暗室的唯一的窗户用暗板堵住，并在板上开了一个矩形孔，孔内装一个分光棱镜。当太阳光通过棱镜时，便被分解为彩色光带，并用温度计去测量光带中不同颜色所含的热量。为了与环境温度进行比较，赫胥尔用在彩色光带附近放几支作为比较用的温度计来测定周围环境温度。试验中，他偶然发现一个奇怪的现象：放在光带红光外的一支温度计，比室内其他温度的批示数值高。经过反复试验，这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。于是他宣布太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的“热线”，这种2看不见的“热线”位于红色光外侧，叫做红外线。红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质，红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃，对研究、利用和发展红外技术领域开辟了一条全新的广阔道路。自从赫歇尔发现红外辐射至今，红外技术的发展经历了将近两个世纪。从那时开始，红外辐射和红外元件、部件的科学研究逐步发展，但发展比较缓慢，直到1940年前后才真正出现现代的红外技术。当时，德国研制成硫化铅和几种红外透射材料，利用这些元、部件制成一些军用红外系统，如高射炮用导向仪、海岸用船舶侦察仪、船舶探测和跟踪系统，机载轰炸机探测仪和火控系统等等。其中有些达到实验室试验阶段，有些已小批量生产，但都未来得及实际使用。此后，美国、英国和前苏联等国竞相发展。特别是美国，大力研究红外技术在军事方面的应用。目前，美国将红外技术应用于单兵装备、装甲车辆、航空和航天的侦察监视、预警、跟踪以及武器制导等各个领域。半个世纪以来随着光学技术和半导体技术的发展，红外检测技术也日趋完善，其中红