1. 研究目的与意义
温度是反映人体身体状况的重要指标,也是象征着动能在分子内部的一个状态,在持续的热运动中被平均。检测温度可以帮助得知物体的生理状态,特别是人类自身的健康状态。体温测量是临床诊断和疾病筛查的重要方法。近年来，SARS，甲型流感，埃博拉病毒和新型冠状病毒等传染病在世界各地频发，严重威胁着全球人类健康。在这种情况下，为满足防疫防控的要求,针对以前设计的红外测温仪在测量人体温度时易受环境温度和测量距离的影响,研究和开发一种具有环境温度补偿和测量距离补偿功能的高精度人体温度测量系统具有十分重要的意义。
基于此，为了满足疫情条件下对温度快速测量的需求，本课题要求设计一款以单片机为核心控制器的语音提示红外测温系统。系统具有语音播报、显示等功能，且设置有高温报警功能，报警温度可以自主高低调节，当温度过高时会亮灯并伴随蜂鸣器报警。
2. 课题关键问题和重难点
主要阐述了非接触式人体体温测试仪的硬件设计和软件设计。硬件方面首先谈到了系统的总体设计,然后分别从红外线传感器,运算放大器,a/d转换,数据处理,显示部分等功能模块进行了论述并详细介绍了各个芯片的结构和功能,使系统具有稳定性好,精度高,测量安全,使用方便等特点。在软件方面,此设计使用c语言来编写程序代码,具有编译速度快,运行效率高等特点。设计的软件部分采用模块化结构,每个模块作为一个子程序,根据系统功能划分,程序由模块组成,所以整个程序的编制、调试和维护都比较方便,结构清晰,提高了可靠性和修改性,并给出了针对各个应用模块的设计思路和设计框架,对各部分程序进行解释说明,从而实现非接触式人体体温的数字显示。
课题难点：
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检测电路，报警电路与定位电路的设计
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伴随着人们生活水平的不断提高以及对生活质量要求的提高，人们对自身的健康状况越来越关注，而人体的体温、血压、脉搏和呼吸是鉴别人体健康状况的重要参数，对这些生理指标的监控与测量则可以更好的体现人体自身的健康状况，所以他们在医疗领域中占有十分重要的地位，也为人民的生活带来极大的方便。
本次设计主要围绕体温这一生理指标展开以单片机为控制核心对温度进行实时采集[1]，开发设计红外测温仪的全过程，根据红外线测温仪的原理，通过关键器件的选择以及温度补偿的自动调节来提高红外线测温仪的精确度，设计一种非接触式人体体温测试仪，用于人体体温的快速测量。
主要阐述了非接触式人体体温测试仪的硬件设计和软件设计。硬件方面首先谈到了系统的总体设计，然后分别从红外线传感器，运算放大器，a/d转换，数据处理，显示部分等功能模块进行了论述并详细介绍了各个芯片的结构和功能，使系统具有稳定性好、精度高、测量安全、使用方便等特点[2]。在软件方面，此设计使用c语言来编写程序代码，具有编译速度快、运行效率高等特点。设计的软件部分采用模块化结构，每个模块作为一个子程序，根据系统功能划分，程序由模块组成，所以整个程序的编制、调试和维护都比较方便，结构清晰，提高了可靠性和修改性，并给出了针对各个应用模块的设计思路和设计框架，对各部分样序进行解释说明，从而实现非接触式人体体温的数字显示。对非接触式测温仪的设计是以功能性为基础，以创新性为指导，以实践性为依托，具有大好的发展前景和广泛的应用场合。通过本次设计，希望可以为今后拓展体温监测应用领域提供新的思路和方法，在医学、体育、消防、军事训练、等领域得到更广泛的应用 [3]。
剩余内容已隐藏，您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容！4. 研究方案
四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）设计及论证
系统总体设计由单片机的最小系统模块、传感器测温模块、时钟模块、液晶显示模块、按键和语音提示模块等组成。单片机最小模块系统起主控作用,用来驱动和控制外置的所有电路模块,同时还可以利用独立按键的操控来读取时钟和温度液晶显示值,以及分析数据等功能。红外传感器模块主要是用来检测人体温度,DS1302时钟模块主要为系统提供显示日期及时间,LED灯和蜂鸣器主要是用于提示电路是否正常运行及温度监测，系统是以51单片机为主控芯片,利用1602液晶显示单片机运行输出的数据值, 红外传感器用来检测人体皮肤表面温度。当传感器靠近人体表面皮肤时会进行人体红外线感应, 然后通过A/D转换成电压和电流, 最终转换成数据值。这样就便于快速检测出人体温度当前值, 用以确定人体是否发热超出正常体温。
1 设计方案
红外测温仪采用模块化设计, 它的硬件结构由51单片机模块, 红外测温模块, RS232转换电路模块, 电源模块, 键盘模块和LCD显示模块组成。系统原理:红外测温模块负责温度数据的采集、测量, 并将采集到的数据通过数据端口传送给51单片机;51单片机负责控制启动温度测量、接收测量数据、计算温度值, 并根据取得的键值控制显示过程;RS232转换电路模块可以使单片机方便地同PC机进行串口通信, 系统的硬件结构框图如图所示。
2 处理模块及显示模块
本系统采用51作为数据处理芯片, 系统通过S键进行复位, 时钟采用外部12MHz振荡电路。图3为单片机51处理显示模块, 加载相应程序的51把红外测温模块传来的数据加以处理, 送LCD显示屏显示。系统采用LCD1602A液晶屏, LCD1602液晶第1、2脚接驱动电源;第三脚VL为液晶的对比度调节, 通过在VCC和GND之间接一个10k多圈可调电阻, 中间抽头接VL, 可实现液晶对比度的调节;单片机的P2.5、P2.6、P2.7口分别接液晶控制线RS、R/W、E;单片机的P0口接LCD1602A数据线;液晶显示器 (LCD) 具有功耗低、超薄、体积小等优点, 被广泛用于低功耗智能仪表中。
3 红外测温模块
系统采用TN9红外探测器作为测温模块, 它是一种集成的红外探测器, 集成有温度补偿电路和线性处理电路;测量距离大约为30米, 测量回应时间大约为0.5秒;可方便地与单片机 (MCU) 传输数据。该红外测温模块的数据输出信号和脉冲信号分别接单片机P1.5, P1.6口, 测温控制端接P1.7口, 图4是红外测温模块电路图, 其中V为电源引脚VCC (取3.3V) ;D为数据接收引脚;C为2k Hz Clock输出引脚;G为接地引脚;A为测温启动信号引脚, 低电平有效。它通过红外温度传感器扫描被测物体, 并把相应的红外辐射数据通过P1.5和P1.6口传送给单片机模块。红外测温模块在CLOCK的下降沿时接收数据。当系统检测到Item为0x4c H时, 环境温度=Temp/16-273.15, 式中Temp为十进制数。
4 MAX232A电平转换模块
系统采用MAX232转换电路完成单片机与PC机进行串口通信。因单片机51识别的数据为TTL电平, 与PC机的串行MAX232C标准的接口不兼容, 必须经MAX232芯片, 以实现MAX32C接口电平和TTL电平之间的转换, 另外, 再加上通信软件, 就可实现PC机和51之间的串行通信。PC机通过串行口直接传送接收51传输的串行数据, 把数据存入数据存储器。其传送距离最大约为15米, 最高速度为20kb/s。
5. 工作计划
第1周：接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；翻译相关英文资料；
第2周：阅读相关资料，理解有关内容；写出开题报告一份；
第3周：确定传感器、语音模块、显示电路等，参考有关资料，分析信号调理电路工作原理；
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