IR2IR1RGDS G图3-9 传感器的内部典型连接电路 3.3.2 放大电路的设计 由于传感器探测到的人体红外线信号较弱，当转化为电压后需要通过放大器放大电压信号。因为探测器测到的信号可能掺杂了外界环境的某些因素，所以放大电路中要加入低通滤波电路把多余的杂信号过滤掉。 放大电路如图3-10所示： R9R10300 U350.01KC10100uC933pD2DIODE-SC10KRV1R11220k4U2:A1C60.22uR12220k4U2:B10576LM32411U2:C4R832110k3211C247u PM611RV5LM32410KC70.12u RV210K 图3-10 放大部分电路 传感器输出的信号经47 μF电容耦合到第一个同相放大器，它的闭环增益 为23～24之间。同时第一个放大器还兼做高通滤波器，其截止频率为0.3 Hz。第二个放大器是一个低通滤波器，其闭环增益约为1，截止频率为7 Hz。第一个，第二个放大器分别把低于0.3Hz和高于7 Hz的信号滤掉，使输出的信号仅是经过调制器调

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11 R4100kR5100kR6100k89LM324VinVCCDQGND制的1 Hz红外辐射信号。通过第二章的原理可知由信号转换为电压再转化成温度才显示出来的，那么这个过程将在第三个放大器中完成。通过放大滤波的信号就输入到模数转换器的Vin（+）端，模数转换器会把收到的信号进行模数转换。

调试：在实验中通过调节放大器1输出端的10KΩ变阻器，使第三个放大器的输出信号大小发生改变，当最后一个也就是第三个信号放大器的输出小于5V时，可以适应下面系列的处理，因此第三个放大器的两个电位器用来调节最后信号输出的大小，确保在高温时不超过5V。

3.3.3 模数转换电路的设计

由于传感器探测到红外线后被放大的是模拟信号，然而需要在LED上显示出来，所以本设计利用模数转换器来实现这个功能。因为只用到了一个输入信号，所以为了节省不必要的累赘，采用ADC0804把有用的模拟信号转换成数字信号，最后显示出来。

ADC0804是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型模数转换芯片。分辨率8位，输入电压范围是0~5V, 增加一些外部电路后，输入模拟电压为±5V。此芯片内有输出锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在CPU数据总线上，不用再加接口电路。ADC0804芯片的外引脚图如3-11所示。

引脚名称及意义如表3-3所示：

表3-3 ADC0804引脚名称及意义

引脚名称 Vin（+） Vin（-） D0~D7 AGND DGND CLK IN CLK R CS

功能 接模拟信号 接模拟信号 数据输出 接模拟信号地 接数字信号地 时钟脉冲 外接电阻 片选信号端

信号方向 输入 输入 输出 输入 输入 输入 输出 输入

有效电平 —— —— —— 低 低 —— —— 低

备注 单极性 双极性 —— —— —— 外电路提供 与CLK IN端配合

——

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WR RD INTR Vcc Vref 写信号 读信号 转换结束 电源 基准电压 输入 输入 输出 输入 输入 低 低 低 高 —— 启动转换 读取转换结果 —— —— 表征输入信号范围 图3-11为ADC0804的引脚排列图： 图3-11 ADC0804引脚图 A/D模数转换电路连接图如下图3-12： 图3-12 ADC0804模数转换电路 24 ADC0804P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7201817161514131211U2VCCDB0(LSB)DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7(MSB)CSRDWRCLK ININTRA GNDD GNDVREF/2CLK RVIN+VIN-1234581091967DP3.7P3.6P3.2DD10kvD1kRV451%R4150pC2本设计采用了CLK R端口和CLK IN端口配合，芯片本身产生时钟脉冲的方法，A/D转换器Vin（+）端口接收到经处理过的模拟信号在内部进行模数转换，片选端口CS和WR写信号输入端口同为低电平时启动转换，因为0804内部有输出锁存器，转换后的数字信号存在锁存器里，当CS、RD同为低电平时，可以读取转换输出的数字信

号，由A/D模数转换器的D0~D7端输出，接入AT89S52

单片机的P0口的P0.0~P0.7，经过程序烧制显示到LED显示屏上。

3.4 整体电路设计

本设计采用AT89S52系列单片机进行数据的采集存储和处理。由于信号只有一个输入，为了避免不必要的消耗，本设计A/D转换器采用的是ADC0804。芯片的CLKIN端和CLKR端配合可以由芯片自身产生时钟脉冲。测量物体表面辐射能量的热释电传感器选用的是尼赛拉传感器有限公司的PM611型热释电传感器，它有效调节外界环境的温度起伏影响，显示器采用4片8位LED数码管。

C5C433p33p P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7X1CRYSTAL19U1XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7U5201817161514131211VCCDB0(LSB)DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7(MSB)CSRDWRCLK ININTRA GNDD GNDVREF/2CLK RVIN+VIN-ADC08041234581091967DP3.7P3.6P2.4DDRR2200RC322u18XTAL2R710k150p RV451%P2.0P2.1P2.2P2.39RSTvDR11k293031PSENALEEAC1RV3 1kVR U350.0VCCDQGND3211kP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.712345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C5174Y1LEDBUZ2R91KR10300R31kBUZZERC10100uC933pD2DIODE-SC10KRV1Q1P2.72N2369R11220k4U2:A1C60.22uR12220k4U2:B10576LM32411U2:C4R83211R4100kR5100kR6100k8911Vin 10kLM324C247uRV5PM611LM32410KC70.12u RV210K 25 图 3-13 红外测温仪电路

电路的主要功能是将热释电传感器接收的红外辐射能量转换可为供A/D转换器接受的电信号。LED数码管由P1口驱动，并由AT89S52单片机通过软件控制显示物体表面的温度。通过软件程序编制可以实现三位有效数字的显示( 100度以下显示两位整数和一位小数，100度以上显示三位整数)上图3-13是整个设计的电路连接图。

4 红外测温仪的软件设计

当用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内

的红外辐射量然，后由测温仪计算出被测目标的温度。

4.1 主程序设计

设计的思路是首先初始化系统，然后显示子程序，开始测温后复位各个端口，摁下开关 ，接通电源，确定打开电源后A/D模数转换器Vin（+）输入端读取经过放大滤波计算后的数据进行模数转换，CS片选端、WR写入端同时设置成低电平，当芯片自身产生一个脉冲时，启动转换。然后A/D转换器的CS、RD同时为低电平0时读取转换输出的数据，转换后的数据存入模数转换器自身的锁存器里，由输出端口D0~D7输入到单片机的P0口中。读取三次数据，满三次后读数正确的写入单片机EEPROM存储器。同时计数器加1，继续读取下一组数据。如果读数满三次后数据不正确，则要对单片机进行清零，复位后重新测量读数。

中断子程序设置INT0为外部中断，中断后对EEPROM里的数据进行读取，然后通过液晶屏显示出来，读取时要对数据进行一个判断，AT89C51单片机的P3口除了是多功能I/O口外还是第二功能口，它的第二功能是作为控制端口使用的，所以本设计用P3.0串行口输入端来控制报警系统，如果数据大于37.0℃，则蜂鸣器报警。显示温度的范围是30~60℃，当所测温度高于下限或者上限温度时，报警系统报警。执行完一次子命令后运行中断信号，子程序返回。主程序流程图如图4-1所示。

主程序主要实现以下功能：

1）开机或复位时能自动初始化设备，引导程序正确执行。

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