红外电子体温计的设计专项方案二.doc

摘要：体温计是人们寻常生活中必备品，但是老式水银体温计测量时间长，读数也不以便。本课题基于老式体温计这些缺陷设计出一种新型电子体温计，它在测温精度能与老式水银温度计相媲美状况下，大大缩短了测温时间,携带以便,对环境几乎没有污染。本次设计以单片机为整个体温计核心，运用红外线原理去设计一种基于单片机无线电子体温计，运用热释电红外传感器，采集人体发射出红外线，再将转换之后电信号通过A/D转换送入单片机，由MCS-51单片机来实现温度值转换及送入LED显示，同步还加入了时钟功能和超温报警功能，在软件控制下，实现智能化体温测量，精准测温，使设计具备实用性。核心字：体温计、红外线、单片机Abstract：Thermometer is an essential goods in our daily life，but the traditional measurement of the mercury needs a long time，reading is not convenient. This subject which based on the traditional thermometer defects designed a new type of electronic thermometer，has comparable circumstances on temperature measurement accuracy with traditional mercury thermometers，greatly reduced the temperature time，and it is easy to be carried，it has almost no pollution on the environment . The design use a microcontroller as the core of the thermometer，use infrared principles to design a microcontroller-based wireless electronic thermometer，use pyroelectric infrared sensors，collect the infrared that body emits，then deliver the signal to the microcontroller by A / D conversion，use the MCS-51 microcontroller to implement the conversion ,and deliver the temperature value into the LED display，this design also added a clock function and over-temperature alarm function，under the control of software，intelligent temperature measurements，accurate temperature measurement，make the design practical.Keyword：thermometer、infrared、microcontroller目 录摘 要IAbstractII目 录III引言11、绪论21.1 红外测温技术简介21.2 单片机简介22、整体方案设计52.1 整体设计方案实现52.1.1 设计原理52.1.2 系统框图52.2 系统总方案62.2.1 系统工作原理62.2.2 系统总硬件原理图6 2.3 系统开发办法及开发工具. .7 2.3.1 硬件开发工具简介. .7 2.3.2 软件开发工具简介.82.4 元器件方案选取92.4.1 单片机芯片选取.92.4.2 红外温度传感器92.4.3 ADC芯片选取102.4.4 显示屏件选取.113、系统硬件设计123.1 系统模块设计123.1.1 信号采集模块123.1.2 ADC模块183.1.3 单片机控制模块213.1.4 显示模块253.2 系统改进设计273.2.1 时钟显示功能273.2.2 超温报警功能294、系统软件设计304.1 软件实现304.1.1 程序设计办法.4.1.2 程序设计语言选取.4.1.3 系统流程图.4.2 程序模块分析324.2.1 AD转化模块程序分析.324.2.2 时钟显示模块程序分析.344.2.3 主程序分析 .384.3 软件仿真314.3.1 Proteus仿真软件简介.314.3.2 仿真过程.315、硬件制作与调试415.1所用仪器415.2 PCB板画图、焊接与调试过程41结束语.43参照文献44谢辞46附录一47附录二48附录三49附录四.50 引 言体温生理参数是人体最重要、最基本生命指标,对危重病人进行生命指标参数监测是医务工作者及时理解病情状况重要手段之一，对于寻常护理和病情检测都是非常重要。既有体温计大概分为三种类型：一种是常用玻璃水银体温计；一种是电子体温计；另一种是红外体温计。水银体温计虽然价格便宜，但是有诸多弊端：一方面，水银体温计遇热或安顿不当，体温计同一脾破裂。另一方面，人体接触水银后会中毒，中毒症状是恶心、头痛、腹泻、脱发等，严重者会导致血液凝固。由于水银有剧毒，一旦它污染了水源或者事物，可以对人肾脏、肺等导致极大伤害，水银也能加速人神经系统退变。最后，采用水银体温计测温需要相称长时间（5min-10min），使用不便。没过某些都市和医院已开始禁止使用水银体温计。电子体温计是采用热敏电阻测量温度，采用电子体温计测温也需要较长时间，同样使用不便。红外体温计是通过对物体自身辐射红外能量测量，精确地测定它表面温度。它用红外传感器只是吸取人体辐射红外线而不向人体发射任何涉嫌，采用是被动式且非接触式测量方式，因而红外体温计不会对人体产生辐射伤害。比起前两种测温办法，红外体温计有着响应时间快、使用安全及使用寿命长等长处。近来，外体温计在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，合用范畴也不断扩大。本设计要简介就是一种基于单片机无线电子体温计，运用红外测温技术，实现迅速，安全测量温度。运用理论基本和软件平台对本次设计进行了仿真设计和硬件制作。1 绪论1.1、 红外测温技术简介红外测温原理:一切温度高于绝对零度物体都在不断地向周边空间发出红外辐射能量。物体红外辐射能量大小及其按波长分布与它表面温度有着十分密切关系。因而，通过对物体自身辐射红外能量测量，便能精确地测定它表面温度，这就是红外辐射测温所根据客观基本。在全国防“非典”斗争中，国内对红外技术应用于非接触式测温进行了进一步研究，在短时间内开发成功了“非接触式红外测温仪”，打开了国内“非接触式测温”新篇章。在国外，非接触式红外测温仪已经非常先进了，自1999年就有许多国家致力于这方面开发研究，到当前为止诸多国家铲平已经达到国际先进水平，并已广泛应用于各个领域。例如：美国早在就颁布了关于红外测温仪计量原则，美国雷泰公司生产ST系列红外测温仪已达到世界领先水平。由于红外测温仪测量温度范畴宽，除了用于人体温度检测外，还可用于电器红外测温、供暖红外测温、运送/汽车维修时红外测温等各个领域。因而，它具备广泛开发前景！当前国内开发红外体温计重要有华中科技大学研制“慧眼：HW一05”人体温度红外热图像仪其辨别率高达006；中科院上海物理研究所研制红外测温仪和兰州大学合华技术应用开发中心开发LHWI型红外线测温仪。国外产品有德国博郎集团开发只需1秒即可测出体温红外体温计；日本欧姆龙研制几款非接触式红外体温计和BJ40型非接触式医用红外线体温计(精度为O2)，其重要器件是红外温度传感器。1.2、 单片机简介单片微型计算机简称单片机，是典型嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），惯用英文字母缩写MCU表达单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU专用解决器发展而来。最早设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一种芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂而对体积规定严格控制设备当中。INTELZ80是最早按照这种思想设计出解决器，从此后来，单片机和专用解决器发展便分道扬镳。 初期单片机都是8位或4位。其中最成功是INTEL8031，由于简朴可靠而性能不错获得了很大好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统单片机系统直到当前还在广泛使用。随着工业控制领域规定提高，开始浮现了16位单片机，但由于性价比不抱负并未得到很广泛应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是日后ARM系列广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机高品位地位，并且进入主流市场。而老式8位单片机性能也得到了飞速提高，解决能力比起80年代提高了数百倍。当前，高品位32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期专用解决器，而普通型号出厂价格跌落至1美元，最高品位型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用嵌入式操作系统被广泛应用在全系列单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心解决高品位单片机甚至可以直接使用专用Windows和Linux操作系统。 单片机比专用解决器更适合应用于嵌入式系统，因而它得到了最多应用。事实上单片机是世界上数量最多计算机。当代人类生活中所用几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少单片机在工作。汽车普通配备40多部单片机，复杂工业控制系统上甚至也许有数百台单片机在同步工作！单片机数量不但远超过PC机和其她计算总和，甚至比人类数量还要多。 单片机又称单片微控制器,它不是完毕某一种逻辑功能芯片,而是把一种计算机系统到一种芯片上。相称于一种微型计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括讲：一块芯片就成了一台计算机。它体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同步，学习使用单片机是理解计算机原理与构造最佳选取。 单片机芯片可以说，二十世纪跨越了三个“电”时代，即电气时代、电子时代和现已进入电脑时代。但是，这种电脑，普通是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示屏等构成。尚有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机最小系统只用了一片集成芯片，即可进行简朴运算和控制。由于它体积小，普通都藏在被控机械“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。当前，这种单片机使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代功能，常在产品名称前冠以形容词“智能型”，如智能洗衣机等。当前有些工厂技术人员或其他业余电子开发者搞出来某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简朴且极易被仿制。究其因素，也许就卡在产品未使用单片机或其他可编程逻辑器件上。2 整体方案设计2.1、整体设计方案实现2.1.1、设计原理本设计是运用红外线测体温原理：物体因其自身温度不同，便会发射出不同波长红外线辐射能力，这个值是相对稳定。将被测物体发射红外线具备辐射能转变为电信号，红外线辐射能量大小与物体自身温度是有关，依照转变成电信号大小，就可以拟定物体温度。本设计运用这个原理，通过红外传感器进行体温测量，红外传感器将收集到被测人员红外线转换成电信号，电信号被放大后再经A/D转换器转换为数字信号，并将数字信号送入单片机，单片机将接受到信号送显示电路显示。此外，本设计还增长了超温报警功能，当被测人体温超过38度时，LED灯亮报警；体温超过39度时，LED灯亮同步蜂鸣器蜂鸣报警。 2.1.2、系统框图本次红外测温仪设计重要由红外传感器、放大电路、A/D转换电路、时钟电路、单片机控制电路、显示电路、报警电路等某些构成。2.2、系统总方案2.2.1、系统工作原理本课题设计了一种基于单片机无线电子体温计，通过按键控制数码管显示。当测温键按下时，系统运用红外温度传感器检测到被测物体温度，并将其转换为薄弱电信号，通过A/D转换电路将电信号转换为数字信号，并将之送入单片机控制电路，这样单片机便可以对信号进行比较系统解决，这些解决时通过对单片机编程来实现，然后，单片机将解决成果输入到显示电路中，显示模块便能精确显示人体温度。当被测人体温超过38度时，LED灯亮报警；体温超过39度时，LED灯亮同步蜂鸣器蜂鸣报警。在测温键没有按下时，系统在时钟电路作用下显示当前时间。2.2.2、系统总硬件原理图2.3 系统开发办法及开发工具2.3.1 硬件开发工具简介Protel 是由始建于1985年Protel Technonology公司开发、功能强大电子电路设计软件。本设计重要用Protel电子设计软件进行电子线路设计，电路原理图见附录二。Protel电子线路设计软件是在TANGO基本上改进电路CAD软件，它在原理图文献格式、印制板文献格式、原理图器件库文献格式、印制板封装库文献格式、原理图编译和网络表转换与检查等方面保持了与TANGO版本一致或兼容前提下，对原TANGO版本做了某些改动。Protel电子线路设计软件由原理图编辑、印制板设计、原理图输出、印制板输出、原理图器件库编辑和其她应用程序构成。电路原理图设计是印制电路板设计中第一步，也是非常重要一步。电路原理图设计得好坏将直接影响到背面工作。一方面，原理图对的性是最基本规定，由于在一种错误基本上所进行工作是没故意义；另一方面，原理图应当布局合理，这样不但可以尽量避免出错，也便于读图、便于查找和纠正错误；最后，在满足对的性和布局合理前提下应力求原理图美观。电路原理图设计过程可分为如下几种环节：1、设立电路图纸参数及有关信息依照电路图复杂限度设立图纸格式、尺寸、方向等参数以及与设计关于信息，为后来设计工作建立一种适当工作平面。2、装入所需要元件库将所需元件库装入设计系统中，以便从中查找和选定所需元器件。3、设立元件将选定元件放置到已建立好工作平面上，并对元件在工作平面上位置进行调节，对元件序号、封装形式、显示状态等进行定义和设立，以便为下一步布线工作打好基本。4、电路图布线运用Protel所提供各种工具、命令进行画图工作，将事先放置好元器件用品有电气意义导线、网络标号等连接起来，布线结束后，一张完整电路原理图基本完毕。5、调节、检查和修改运用Protel所提供各种工具对前面所绘制原理图做进一步调节和修改。6、补充完善对原理图做某些相应阐明、标注和修饰，增长可读性和可观性。7、保存和打印输出这某些工作重要是对设计完毕原理图进行保存，涉及存盘、打印输出等，以供后来工作中使用。2.3.2 软件开发工具简介单片机开发中除必要硬件外，同样离不开软件。随着单片机开发技术不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高档语言开发，单片机开发软件也在不断发展，Keil软件是当前最流行单片机开发软件。Keil C51 uVision2 集成开发环境是美国Keil Software 公司开发基于80C51内核微解决器软件开发平台，内嵌各种复合当前工业原则开发工具，可以完毕从工程建立到管理、编译、链接、目的代码生成、软件仿真、硬件仿真等完整开发流程特别是C编译工具在产生代码精确性和效率方面达到了较高水平，并且可以附加灵活控制选项，在开发大型项目时非常抱负。Keil C51 uVision2集成开发环境重要功能有如下几点：1、 Keil C51 uVision2：是一种集成开发环境，它将项目管理、源代码编辑和程序调试等组合在一种功能强大环境中；2、 C51国际际准化C交叉编译器：从C源代码产生可重定位目的模块；3、 A51宏汇编器：从80C51汇编源代码产生可重定位目的模块；4、 BL51链接器/定位器：组合由C51和A51产生可重定位目的模块，生成绝对目的模块；5、 LIB库管理器：从目的模块生成连接器可以使用库文献；6、 OH51目的文献至HEX格式转换器，从绝对目的模块生成Intel Hex 文献；7、 RTX-51实时操作系统：简化了复杂实时应用软件项目设计。2.4、元器件方案选取2.4.1 单片机芯片选取方案一：选用AT89C52芯片。AT89C52是一种低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes可重复擦写Flash只读程序存储器和256 bytes随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司高密度、非易失性存储技术生产，兼容原则MCS-51指令系统，片内置通用8位中央解决器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛应用。方案二：选用AT89S52芯片。与AT89C52相比，AT89S52新增长了高可靠性、安全性功能，因此能避免因外部环境恶劣而引起信号失真、电磁干扰等现象发生。因而，用它作为系统控制器可以满足检测与控制规定。并且，从经济性方面来看，AT89S52不但硬件构造简朴，并且价格低、功能强、性价比高，符合本设计规定。 综上所述，本设计采用AT89S52作为单片机控制芯片。2.4.2、红外温度传感器选取方案一：采用红外温度传感器MLX90615ESG-DAA，MLX90615在信号调节芯片中使用了先进低噪音放大器，一枚16-bit ADC以及功能强大DSP元件。温度计能适应从-40C到85C广泛工作温度范畴，目的体表可操作温度为-40C至115C。但是从设计角度而言，由于该传感器输出是精准且与温度大小线性有关数字信号，简化了设计难度。并且价格不菲，易于损坏。故不选用此方案。方案二：采用红外线温度传感器IRTP。IRTP系列红外测温系统是一种集成专用信号解决电路以及环境温度补偿电路多用途红外温度测量系统，它属于工业测温传感器。不能用作人体测温，故不选用此方案。方案三：采用热释电红外线传感器D203S。热释电红外线传感器是80年代发展器起来一种新型高敏捷度探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射红外线能量变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。热释电红外线传感器自身不发任何类型辐射，器件功耗很小，隐蔽性好，价格低廉。综上所述，本设计采用热释电红外传感器。2.4.2、ADC芯片选取当前业界专用ADC芯片，外围电路构造越来越简朴、精度越来越高，可靠性与稳定性都要远远高于ARM解决器集成A/D转换器。并参照表一各自优缺陷。在设计中选用专用A/D芯片完毕模仿量采集。表一 A/D采集方案对比A/D采集位数长处缺陷ARM解决器集成A/D12位无需外加IC，电路简朴。可靠性不高，采样频率低。专用A/D芯片16-32位不占用CPU资源，精度高。外围电路构造较复杂。 专用A/D芯片选取方案：方案一：选用ADC0809。ADC0809是8路8位逐次逼近式A/D转换器，具备三态数据总线，可以直接和MCU接口。0809由8路模仿开关、通路地址锁存器、8位A/D转换器和三态锁存器缓冲器等构成，但它合用于精度规定不高（辨别率1/256）多路A/D转换，故不选用此方案。方案二：选用AD574。AD574是具备三态输出总线高速（10-35us）高精度（0.05%）A/D转换器，可以直接和MCU接口。AD574内部具有12位逐次逼近式A/D转换器、时钟电路、基准电源电路、三态数据锁存器缓冲器等。AD574精度高，但与8位单片机接口较复杂，且价格昂贵，考虑到体温计是对温度测量，其响应时间规定不高，故不选用此方案。方案三：选用ADC0832。ADC0832是8脚双列直插式双通道A/D转换器，能分别对两路模仿信号实现模数转换，可以用在单端输入方式和差分方式下工作。8位辨别率（最高辨别可达256级），可以适应普通模仿量转换规定。它体积小，兼容性，性价比高，符合本设计规定。综上所述，本设计采用ADC0832作为A/D转换器。2.4.4 显示屏件选取方案一：选用LCD液晶显示屏。LCD构造是在两片平行玻璃当中放置液态晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子变化方向，将光线折射出来产生画面。虽然显示效果颇佳，但是价钱较其贵。由于该设计显示数字较少。故不选用此方案。方案二：选用LED数码管。LED数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。LED数码管是一类显示屏。通过对其不同管脚输入相对电流，会使其发亮。从而显示出数字 数码管可以显示时间、日期、温度、等所有可用数字表达参数。并且工作电低，显示简朴明了。综上所述，本设计采用LED数码管显示屏。3 系统硬件设计3.1、系统模块设计3.1.1、信号采集模块在简介整个模块前，先简要简介几种有关概念。（一）黑体辐射定律 红外体温计测温原理是基于黑体辐射定律。在任何温度下都能所有吸取投射到其表面任何波长辐射能量物体称为黑体。黑体单色辐射出度是描述在某一波长辐射源单位面积上发出辐射通量。黑体辐射定律：黑体是一种抱负化辐射体，它吸取所有波长辐射能量，没有能量反射和透过，其表面发射率为1。应当指出，自然界中并不存在真正黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必要选取适当模型，这就是普朗克提出体腔辐射量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射定律，即以波长表达黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论出发点，故称黑体辐射定律。物体发射率对辐射测温影响：自然界中存在实际物体，几乎都不是黑体。所有实际物体辐射量除依赖于辐射波长及物体温度之外，还与构成物体材料种类、制备办法、热过程以及表面状态和环境条件等因素关于。因而，为使黑体辐射定律合用于所有实际物体，必要引入一种与材料性质及表面状态关于比例系数，即发射率。该系数表达实际物体热辐射与黑体辐射接近限度，其值在零和不大于1数值之间。依照辐射定律，只要懂得了材料发射率，就懂得了任何物体红外辐射特性。影响发射率重要因纱在：材料种类、表面粗糙度、理化构造和材料厚度等。当用红外辐射测温仪测量目的温度时一方面要测量出目的在其波段范畴内红外辐射量，然后由测温仪计算出被测目的温度，用公式可表达为： E=（T4-T04）E是辐射出射度单位是Wm3；是斯蒂芬一波尔兹曼常数，567x10-8W（m2K4）；是物体辐射率；T是物体温度（K）；To是物体周边环境温度（K）。人体重要辐射波长在910 m红外线，通过对人体自身辐射红外能量测量，便能精确地测定人体表面温度。由于该波长范畴内光线不被空气所吸取，因而可运用人体辐射红外能量精准地测量人体表面温度，便能精确地测定人体表面温度。红外温度测量技术最大长处是测试速度快，1秒钟以内可测试完毕。由于它只接受人体对外发射红外辐射，没有任何其他物理和化学因素作用于人体，因此对人体无任何害。（二） 菲涅尔透镜简介：菲涅尔透镜是由法国物理学家奥古斯汀.菲涅尔（Augustin.Fresnel)创造，她在1822年最初使用这种透镜设计用于建立一种玻璃菲涅尔透镜系统灯塔透镜。菲涅尔透镜(Fresnel Lense)是一种微细构造光学元件，从正面看其象一种飞镖盘，由一环一环同心园构成。菲涅尔透镜 (Fresnel lens) 多是由聚烯烃材料注压而成薄片，也有玻璃制作，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大同心圆，它纹理是运用光干涉及扰射和依照相对敏捷度和接受角度规定来设计，透镜规定很高，一片优质透镜必要是表面光洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，多在1mm左右，特性为面积较大，厚度薄及侦测距离远。菲涅尔透镜在诸多时候相称于红外线及可见光凸透镜，效果较好，但成本比普通凸透镜低诸多。多用于对精度规定不是很高场合，如幻灯机、薄膜放大镜、红外探测器等。菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射（反射）在PIR上，第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域移动物体能以温度变化形式在PIR上产生变化热释红外信号。（三）D203S简介红外传感器是红外体温计核心部件，在本设计中红外温度传感器咱们选用D203S。D203S是通用双元热释电红外线感测器，它是运用温度变化特性来探测红外线辐射，采用双敏捷元互补办法抑制温度变化产生干扰，提高了感测器工作稳定性。D203S应用非常广泛，例如：保险装置、防盗报警器、感应门、自动灯具、智能玩具等。D203S规格尺寸如下：D203S引脚图如图a所示，等效电路如图b所示。 图a D203S引脚图 图b D203S等效电路热释电红外传感器运用正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件构成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范畴内温度有T变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷Q，即在两电极之间产生一薄弱电压V。传感器重要有外壳、滤光片、热释电元件PZT、场效应管FET等构成。其中，滤光片设立在窗口处，构成红外线通过窗口。滤光片为6mm多层膜干涉滤光片，对太阳光和荧光灯光短波长（约5mm如下）可较好滤除。热释电元件PZT将波长在8mm12mm之间红外信号薄弱变化转变为电信号，为了只对人体红外辐射敏感，在它辐射照面普通覆盖有特殊滤光片，使环境干扰受到明显抑制作用。D203S热释电红外传感器能无接触地检测人体运动时辐射出红外线并转换成电信号输出。人体体温约为3 7，辐射最多红外线波长是10m左右，而D203S对514m范畴波长比较敏捷，她采用了2个热释电元件PZT板，PZT板表面吸取红外线，并在受光面内外各自安装取出电荷一对电极，能敏感捕获到被测物体或光源，具备很高敏捷度。D203S红外感测器放置方向和器件平面图尺寸，结合菲涅尔透镜焦点可以获得一种最佳光学设计。菲涅尔透镜用于感测器探测方位：（四） LM324简介LM324系列器件为价格便宜带有真差动输入四运算放大器。与单电源应用场合原则运算放大器相比，它们有某些明显长处。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏电源下，静态电流大体为MC1741静态电流五分之一（对每一种放大器而言）。共模输入范畴涉及负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件必要性。输出电压范畴也包括负电源电压。功能特性如下：短路保护输出；真差动输入级；单电源工作：3.0伏至32伏；低输入偏置电流：最大100纳安；每一封装四个放大器；内部补偿；共模范畴扩展到负电源；行业原则引脚输出；在输入端静电放电箔位增长可靠性而不影响器件工作。管脚图如下图所示：引脚功能如下表所示：引脚功能电压（V）引脚功能电压（V）1输出13.08输出33.02反向输入12.79反向输入32.43正向输入12.810正向输入32.84电源5.111地05正向输入22.812正向输入42.86反向输入21.013反向输入42.27输出23.014输出43.0由于LM324四运放电路具备电源电压范畴宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等特点，因而它被非常广泛应用在各种电路中。（五） 信号采集模块电路图本单元电路重要由菲涅尔透镜、热释电红外传感器、信号放大器几种某些构成，电路如下图所示。该某些作用采集人体红外线信号并进行放大。在放大之前加了一种射级跟随器，作用是提高输入阻抗。其中后端LM324输出接A/D转换电路输入端。信号采集模块电路图如下：在该某些设计中，要在传感器正前方恰当位置放置菲涅尔透镜。运动人体一旦出当前透镜前方，人体辐射出红外线通过透镜后在传感器上形成不断交替变化阴影区（盲区）和明亮区（可见区），使传感器表面温度不断发生变化，从而输出电信号。菲涅尔透镜不但可以形成可见区和盲区，尚有聚焦作用，其焦点普通为5厘米左右，实际应用时，普通把透镜固定在传感器正前方1-5厘米地方。其工作原理示意图如下图所示。3.1.2、ADC模块 （一） ADC0832简介本设计中A/D转换器采用ADC0832芯片。ADC0832是8脚双列直插式双通道A/D转换器，能分别对两路模仿信号实现模数转换，可以用在单端输入方式和差分方式下工作。ADC0832采用串行通信方式，通过DI 数据输入端进行通道选取、数据采集及数据传送。8位辨别率（最高辨别可达256级），可以适应普通模仿量转换规定。其内部电源输入与参照电压复用，使得芯片模仿电压输入在05V之间。具备双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立芯片使能输入，使多器件挂接和解决器控制变更加以便。它特性如下：8位辨别率；双通道A/D转换；输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；5V电源供电时输入电压在05V之间；工作频率为250KHZ，转换时间为32S；普通功耗仅为15mW；8P、14PDIP（双列直插）、PICC 各种封装；商用级芯片温宽为0C to +70C，工业级芯片温宽为-40C to +85C； ADC0832管脚图如下图所示：各引脚功能如下： CS_ 片选使能，低电平芯片使能。 CH0 模仿输入通道0，或作为IN+/-使用。 CH1 模仿输入通道1，或作为IN+/-使用。 GND 芯片参照零电位（地）。 DI 数据信号输入，选取通道控制。 DO 数据信号输出，转换数据输出。 CLK 芯片时钟输入。 Vcc/REF 电源输入及参照电压输入（复用）ADC0832工作原理：正常状况下ADC0832 与单片机接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同步使用并与单片机接口是双向，因此在I/O口资源紧张时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和DO/DI 电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同步由解决器向芯片时钟（CLK）输入端输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选取数据信号。在第一种时钟脉冲下沉之前DI端必要是高电平，表达启始信号。在第二、三个脉冲下沉之前DI端应输入两位数据用于选取通道功能。ADC0832工作时序:当cs由高变低时，选中ADC0832。在时钟上升沿，DI端数据移入ADC0832内部多路地址移位寄存器。在第一种时钟期间，Dl为高，表达启动位，紧接着输入两位配备位。当输入启动位和配备位后，选通输入模仿通道，转换开始。转换开始后，通过一种时钟周期延迟，以使选定通道稳定。ADC0832接着在第4个时钟下降沿输出转换数据。数据输出时先输出最高位(D7DO)；输出完转换成果后，又以最低位开始重新输出一遍数据(D7DO)，两次发送最低位共用。当片选cS为高时，内部所有寄存器清0，输出变为高阻态。如果要再进行一次模傲转换，片选cs必要再次从高向低跳变，背面再输入启动位和配备位。（二） AD转换电路图AD转换电路图如下：ADC0832CH1作为红外电信号输入，DO输出至单片机。其中CLK连接单片机P1.2， DIDO连接单片机P1.3，CS连接单片机P1.5。ADC0832将接受到人体红外电信号转换为二进制数字信号输入给单片机。3.1.3、单片机控制模块（一） AT89S52单片机简介本系统选用美国Atmel公司A