非接触式测温仪设计与制作.doc

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1、非接触式测温仪的设计与制作田云，黑龙江农业经济职业学院本文介绍一种采用凌阳公司生产的TN9红外测温传感器来实现红外测温，控制器采用大家熟悉的51单片机。所有物体都会发出红外线能量。物体越热，其分子就愈加活跃，它所发出的红外线能量也就越多。红外线温度仪包括有光学装置，可以收集来自物体的辐射红外线能量，并把该能量聚焦在探测器上。能量经探测器转化为电信号，并被放大、显示出来。红外测温打破了传统的接触式测温模式，它根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，具有不扰动被测物体温度分布场，温度分辨率高、响应速度快、测温范围广，

2、稳定性好、可同时测量环境温度和目标温度的特点。近年来在汽车电子、航空和军事上得到越来越广泛的应用。一、红外测温传感器TN9红外测温传感器选用凌阳科技公司生产的TN9红外测温传感器，可测量目标温度和环境温度。它采用非接触测温手段，解决了传统测温中需要接触的问题，具有回应速度快、测量精度高、测量范围广以及可同时测量目标温度和环境温度的特点。红外测温模块根据大气状况最远测温距离约30m，测量回应时间大约为0.5s，而且，它具备SPI接口，可以很方便地与单片机传输数据。外型如图1所示，它的基本特性如表1所示。表1TN9红外测温传感器特性量程-

3、33-220℃/-27-428℉工作温度-10-50℃/14-122℉精度±0.6℃反应时间1sec重量8g电压范围3V-5V图1TN9红外测量传感器外型1、红外测温传感器引脚红外测温模块的引脚如图2所示。其中V为电源电压引脚VCC，VCC一般为3V到5V之间的电压；D为数据接收引脚，没有数据接收时D为高电平；C为2KHzClock输出引脚（这里需要注意，只有为TN9供上电源，C脚就有2KHz的方波信号输出）；G为接地引脚；A为测温启动信号引脚，低电平有效。图2TN9红外测温传感器引脚2、红外测温模块的工作时序TN9红外模块的工作SP

4、I时序如图3所示。从时序图可以看出：TN9红外传感器向单片机发送一帧数据共有5个BYTE组成，每个BYTE位的含义如下：Item：如果为4CH代表此帧测量为目标温度，为66H代表此帧测量为环境温度。MSB：数据高八位LSB：数据低八位SUM：校验位SUM=Item+MSB+LSBCR：0DH为结束码单片机在CLOCK的下降沿接收数据，一次温度测量需接收5个字节的数据，这五个字节中：Item为0x4c表示测量目标温度，为0x66表示测量环境温度；MSB为接收温度的高八位数据；LSB为接收温度的低八位数据；Sum为验证码，接收正确时Sum

5、=Item+MSB+LSB；CR为结束标志，当CR为0x0dH时表示完成一次温度数据接收。图3TN9红外测量传感器的工作时序3、红外测温模块温度值计算无论测量环境温度还是目标温度，只要检测到Item为0x4c或者0x66同时检测到CR为0x0dH，它们的温度的计算方法都相同。计算公式为目标温度/环境温度=Temp/16-273.15其中Temp为十进制，当把它转换成十六进制时高八位为MSB，低八位为LSB；比如MSB为0x14，LSB为0x2a，则Temp十六进制时为0x142a，十进制时为5162，则测得温度值为5162/16-27

6、3.15=49.475℃。一、电路设计本文设计一个能测量环境温度和目标温度的测温仪，并从显示器显示出来。整个电路需要由晶振电路，复位电路，显示电路构成。晶振和复位电路是大家比较熟悉的电路，这里面就不再多说了。显示电路采用74LS245做为显示数据管的段驱动器，采用7406作为数码管的位驱动器，其中7406属于OC门，上拉电阻必不可少。TN9的数据端接由单片机P1.3口，TN9启动端接P1.4端，这里要注意的是TN9的C口接于单片机的外部中断0。具体电路如图4所示。图4系统整体电路图一、程序设计流程程序设计的关键在于CLOCK信号的下降

7、沿检测，单片机读取TN9传感器送入的数据位。为了能更加精确的利用单片机检测CLOCK信号的下降沿，利用51单片机的外部中断来进行下降沿检测。单片机一次读5个BYTE。只有当第一个BYTE和最后一个BYTE分别为4CH（或66H）和0DH时，才可以认为这是一个有效的数据，否则一单片机不停的进行读取。程序流程图如图5所示。开始初始化读第一个字节数据0x4C或0x66?读取第二三四个字节读取第五个字节是否为0x0D?计算温度值送显示是否有测温按键按下?关闭测量返回YNYNN图5程序流程图一、结束语TN9红外温度传感器为温度的非接触式测量提供

8、了一种行之有效的解决方案，且电路简单，程序设计也并不复杂。很适合大家动手制作。图6是制作的一个实物图。