基于单片机的红外测温装置设计

2019-07-08杨志巍张朝龙刁书成江善和李彦梅

电脑知识与技术 2019年13期

杨志巍　张朝龙　刁书成　江善和　李彦梅

摘要：温度控制如今已成为当代社会研究的热点之一，而温度检测在现代设备参数检测中也是一项极其重要的技术，应用十分广泛。与传统的测温方法相比，红外测温方法具有时间短、精度高、使用简单方便等优点。本文以环境温度为被测对象，设计了以STC89C52单片机为控制中心的红外测温装置，能够实现对目标温度的实时采集、处理、显示和报警等功能。本设计主要是由STC89C52单片机、红外测温传感器、LCD1602液晶显示器、按键和蜂鸣器等部分组成，采用非接触的方式对目标温度进行实时检测。

关键词：STC89C52;红外测温;目标温度;非接触方式

中图分类号：TP23 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）13-0278-03

Abstract： Temperature control has become one of the hotspots in contemporary social research， and temperature detection is an extremely important technology in modern equipment parameter detection. Compared with traditional method， the infrared temperature measuring method has advantages of short time， high precision and convenient operation， etc. This paper consider environment temperature as research objects and designs an infrared temperature measuring device which employs the STC89C52singlechipascontrol center， and it can realize timely collection， processing， display and alarm function of the target temperature. The design is mainly composed of STC89C52 singlechip， infrared temperature sensor， LCD1602monitor， keys and buzzer，etc. This design detects the target temperature by non-contact method.

Key words： STC89C52 ; infrared temperature; target temperature; non-contact method

1 引言

随着社会的进步，科技的发展越来越贴近日常生产与工作，而测温装置对于某些农业与工业是十分重要的，犹如大脑对于人。而传统的方式是人工测量，这种方式不仅费时而且误差较大，因此需要找到一种新的测温方法来解决这种问题。红外测温为测量目标温度提供了快速而且安全的方法[1， 2]，它采用非接触式的测量方法，可广泛应用于工农业设备的测温。在此，本文设计了一种红外测温装置，它基于STC89C52单片机设计[3 ，4]，将测温结果以数字的形式在LCD1602液晶显示器上面显示出来，具有简单明了、耗时短、节能减排等特点，是一项很实用和有前景的设计。

2 红外测温的基础理论

自然界的一切物体，当其温度高于绝对零度（即-273.15℃）时，都会发出红外线。物体辐射能量最大的波长区间（称为峰值波长）会随着温度的升高向波长短的方向移动，温度较低时的峰值波长比温度较高时长[5]。这正是红外测温的基础理论。

3 系统的基本组成

该系统主要由六个部分组成，分别为单片机、按键模块、显示模块、报警模块、红外测温传感器模块和电源模块，整体电路结构框图如图1所示。

4 硬件设计

硬件设计分为6个部分，分别为STC89C52最小系统，LCD1602液晶显示电路，红外温度检测电路，按键电路，报警电路，电源电路。

4.1 STC89C52最小系統

STC89C52是整个系统运行的控制核心，主要负责处理外界发出的指令，以及与其他模块的信息交流。晶振电路的连接方式为：电容C1的一端与地相连，另外一端与晶振相连，与晶振相连的一端同时又与单片机的XTAL2端相连;电容C2的一端与地相连，另外一端与晶振相连，与晶振相连的一端同时又与单片机的XTAL1端相连。复位电路的连接方式为：电阻R1的一端与地连接，另外一端与单片机的RST/VPD端连接;按键K0的一端与电容C3的一端连接，然后共接电源，另外一端分别与电阻R1接单片机的一端连接。

4.2 红外温度检测电路

mlx90614系列模块是一组通用的红外测温模块。它具有非接触、体积小、精度高等优点。被测目标温度和环境温度能通过单通道输出，并有两种输出接口，适合于很多场合。

4.3 按键电路

按键电路的连接方式为：K1、K2、K3键的一端分别与单片机的P3.2、P3.3、P3.4口连接，另外一端公共接地。其中K1键的主要功能是红外测温上下限界面的设置，第一次按下进入温度上限设置的界面，第二次按下进入温度下限设置的界面，第三次按下则返回红外测温的界面，K2、K3键用于实现温度上下限数值的加减，按住不放，还可以达到连加连减的目的。

4.4 报警电路

当测量到的温度值高于或者低于设定值时，单片机会给P1.7口输入一个低电平，使三极管Q1处于导通状态，从而引起蜂鸣器B1的鸣叫和发光二极管D2的闪烁。

4.5 电源电路

STC89C51的内核供电为5V，而此红外测温装置的红外测温模块和LCD1602液晶显示模块及键盘输入模块的供电电压都可为5V，所以电源电路接通之后，可以直接给单片机供5V的工作电压，以保障整个红外测温装置的正常运行。

4.6 整体电路

红外测温装置的整体电路如图2所示，通过开关用手动来进行复位的，其复位电路如图2左边中间部分所示。只要在RST/VPD引脚出现高于10ms的电平，单片机就进入复位状态，为的是便于根据实际情况而选择是否复位温度测量数据。该装置的振荡电路选用的是晶体震荡电路，其具体电路如图2左下脚部分所示。采用晶体震荡电路的原因是它的频率稳定性好，而这恰恰又是红外测温装置非常重要的技术要求。

5 软件设计

软件设计就是编写能使单片机运行并控制外围电路的程序，然后将程序烧入单片机，对单片机进行控制，以完成硬件的功能，其中，编写程序的语言主要有C语言和汇编语言两种。本设计应用C语言编写的程序，主要包括主程序、按键扫描程序、红外测温程序、报警处理程序等。

6 测试

图3为装置检测冷藏汽水的实验图，红外测温传感器采集到的目标温度，数值为19.82℃，低于设定的温度阈值，装置产生报警，蜂鸣器发声，发光二极管闪烁。

图4为装置在正常室温下检测实验图，红外测温传感器采集到的目标温度，数值为30.35℃，处于设定的温度阈值范围之内。

图5为装置检测点燃打火机的火焰实验图，红外测温传感器采集到的目标温度，数值为54.75℃，高于设定的温度阈值，装置产生报警，蜂鸣器发声，发光二极管闪烁。

7 結论

本设计是以STC89C52单片机为核心控制元件，红外测温传感器作为检测模块，通过单总线来实时检测目标温度，同时将目标温度于LCD1602液晶显示器上显示。该系统应用比较广泛，相信在人们对生活与工作环境要求不断提高的今天，必定会有更加广阔的未来和更深层次的应用。

参考文献：

[1] 杨林.红外探测技术的发展研究[J].工业设计，2016（5）：188-189.

[2] 牟宏山.InSb红外焦平面探测器现状与进展[J].激光与红外，2016，46（4）：394-399.

[3] 李梦红，李捍东. 基于STC89C52单片机的无线遥控小车设计[J]. 自动化与仪器仪表， 2015（6）：138-140.