优秀毕业论文_XXX单片机的红外测温仪设计与研究 下载本文

3.2.2 复位电路

复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式,此电路系统采用的是上电与按钮复位电路,如图3-4所示。复位是由外部的复位电路来实现的。复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连的,斯密特触发器是用来抑制噪声的。

单片机的RST引脚是复位信号的输入端,RST引脚上保持两个机器周期(24个时钟周期)以上的高电平时,单片机内部可以安全复位。

图3-4 AT89S52的上电系统复位电路

复位后,单片机内部各寄存器的内容将被初始化,复位不影响片内RAM和片外RAM中的内容。寄存器包括程序计数器PC和特殊功能寄存器,其中(PC)=0000H。

特殊功能寄存器的复位状态见表3-1。

表3-1 复位特殊功能寄存器的初始状态

SFR名称 ACC B PSW

初始状态 00H 00H 00H

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SFR名字 TMOD TCON TH0

初始状态 00H 00H 00H

SP DPL DPH P0-P3 IP IE

07H 00H 00H FFH XXX00000B 0XX00000B

TL0 TH1 TL1 SBUF SCON PCON

00H 00H 00H 不确定 00H 0XXXXXXB

3.2.3 时钟电路

时钟电路用于产生时钟信号,时钟信号是单片机内部各种微操作的时间基准,在此基础上,控制器按章指令的功能产生一系列在时间上有一定次序的信号,控制相关的逻辑电路工作,实现指令的功能。如图3-5所示:

图3-5 外接石英晶振电路驱动器件

XTAL1和XTAL2分别为片内反向放大器的输入和输出端口。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石英晶体振荡器和陶瓷振荡器均可使用,如果用外部时钟源,XTAL2应不接。输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

电容容量范围为30PF+/-10PF,石英晶体频率的范围为1.2-12MHz,常用6MHz或者12MHz。

1)时钟周期(是时钟信号频率fosc的倒数) 时钟周期=1/fosc 2)机器周期

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机器周期=12*时钟周期 3)指令周期

一条指令从被读取到被执行的整个过程所需要的时间称为指令周期。

3.3 温度检测系统设计

红外测温仪的温度检测系统可以这样设计结构框图,如图3-6所示。 光 学 系 统

热释电传感器放大器滤波器A/D转换器单片机图3-6 测温系统结构框图

光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量,视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定,主要由滤光片和菲涅尔透镜组成,以滤除5~14um以外的红外线,并达到聚焦的目的。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路,并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

按下开关即可测量,每次测量结果显示在显示器上。当系统上电时,整个电路开始工作,物体表面辐射的能量首先经过光学系统聚焦后经热释电传感器接收,将热辐射信号转化为电信号,经由放大电路放大后(由外界环境导致的杂乱信号经滤波器过滤后)到达A/D模数转换器,89S52单片机作为CPU接收经 A/D转换后的数字信号,经数据处理后转换成物体表面温度显示在LED显示屏上。

3.3.1 热释电温度传感器的选型

本设计的探头使用的是红外线传感器,它能接收人体发射出的红外线并使之转换

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成电压信号。设计选用的是PM611单元热释电传感器,它是一种专门用于非接触式测量体温的器件,主要接收5~14um之间的红外线,其主要参数见表3-2所示。

PM611外形和引脚排列如图3-7和3-8所示。其引脚功能如下: ·1脚接+5V; ·2脚为电压输出端; ·3脚接地;

表3-2 PM611传感器的参数

参数 芯片尺寸 横隔膜尺寸 热电偶个数 有效面积 内阻 阻抗温度系数 响应度 响应度温度系数 时间常数 工作温度 存储温度 封装形式

单位

mm2 mm2 —— mm2 kΩ %/℃ V/W %/℃ ms ℃ ℃ ——

1.8×1.8 1.4×1.4 60 0.7×0.7 60±30% <0.12 62±30% -0.1 25 -20~100 -40~120 To-5

条件

—— —— —— —— @25℃ —— 500k,1Hz Typical 500k,1Hz,Typical

—— —— ——

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图3-7 PM611的外形

被测物体的辐射能经过窗口和光阑聚焦在接收元件(热电堆) 的受热片上, 受热片上有60只串联的热电偶,每只热电偶的热端在受热片的中央部位围成一圈,焊接在一起,从引线就可以得到所有电偶的热电势之和。这种结构设计具有较小的热惯性和较高的灵敏度,传感器采用负温度系数电热调节器进行环境温度补偿。

图3-8 PM611的引脚排列

这种传感器虽是单灵敏元,由于他采用一个接收元和二个并联的补偿元串接的结构,故也能有效地补偿环境温度起伏,振动等干扰影响。他的工作温度是-20℃——+100 ℃,特别适合测量人体的温度。而且PM611各项指数都比较好,因此选用了它做温度仪的探头。其等效电路如图3-9所示:

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