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红外温度计开题报告

毕业设计（论文)开题报告

题目:红外语音体温计的设计研究

2014年 3 月 10 日

一、毕业设计(论文）题目背景、研究意义及国内外相关研究情况
1。1题目背景
红外测温作为一门新技术和新方法，它的出现是红外技术的发展结果.红外技术是研究红外辐射的产生、传输、转换、探测并付诸应用的一门科学技术[1]。体温是人体生命活动的基本特征，也是观察人体机能是否正常的重要指标之一，是标准化较强、测量也较为方便的一种生理信号。随着现代电子技术的发展，电子设备越来越显示出其向高集成化和小型化的发展趋势。传统的水银体温计虽然价格便宜但也有很多弊端，比如要通过刻度值来判断温度高低,有时因为光线较暗使观察者难以准确判断及测量等待时间长等[2］。甚至某些危害人类健康的传染病,其特征是体温的异常，但是在公共场所,例如车站,商场，酒店以及娱乐场所等检测人体体温并不是一件容易的事，而采用非接触式的红外测温计就可以减少交叉感染。
1。2 研究意义
本文提出的红外语音体温计具有较高的灵敏度、测温速度快、准确度高、寿命长、使用安全、价格低及语音报时、存储测量值等优点，是很理想的体温测量仪器[3-5]。再者，对于重症或者患有传染病的病人，利用红外语音体温计对其保持一定距离的实时监护，可以大大降低接触产生的染病风险。同时,还可以广泛用于在大流量人群中快速鉴别可能存在的疑似高温病人，积极预防和警示流行性疾病的传播。
1.3国内外相关研究情况
首先,红外测温仪的研究己经有几十年的历史,近20年来,非接触红外测温仪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，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长.60年代我国研制成功第一台红外测温仪，1990年以后又陆续生产小目标，远距离，适合电业生产特点的测温仪器，如西光IRT—1200D型，IRT-3060D型,IRT-3000A型，IRT—400G型,HCW-VA型，DHS-200型，WFHX330型(光学瞄准，测温距离可达30m），美国雷泰公司生产的ST系列,MX系列，MX6系列，3i系列测温仪,德国HEITRONICS公司的KT19系列，KT15D系列，KT12系列等也有较广泛的应用［6]。
目前，世界上最大的红外测温仪生产商是美国的FLUKE公司，其产品包括便携式,在线式和扫描式三大类数百多个品种，测温范围从-50℃-6000℃不等，占有了世界上30%以上的销售份额。我国红外测温仪的生产单位有西安北方光电有限公司，中科院自动化所，西安沃尔仪器公司等,但不仅产品的种类较少,而且从精度或读数的重复一致性方面均与国外有不小的差距［7］。
正因为红外语音体温计在医疗卫生方面有其独特而重要的作用,所以国内外科学家一直对其非常重视，现在有各种各样的同类体温计已经面世。例如国内的红外体温监测仪，这是非典时期在我国出现的一类特殊的非接触体温测量设备。其重点是为了排查那些体温过高的人群，这类仪器的共同特点是用在公共场所,以测量人的额头温度为主.例如由清华紫光公司研制LH-Bl悬挂式自动扫描红外体温检测仪,它主要通过测温探头的转动完成对额头温度的测量；由沈阳科仪公司等研制的KHC—DGI型快速红外测温仪，它的探头采用固定的方式，在被测人行进的过程中捕捉其额头温度信息［8]。
而在国外,美国从60年代中期就开始研究把鼓膜温度作为核心温度的标准.近年来以美国为中心研制开发了一系列红外辐射式耳温计。这是一种专门用于测量鼓膜温度的温度计，通过红外导波管将主要由鼓膜发射的红外辐射能传送到热电堆等热探测器，将红外辐射能量转换为电能后进行电信号处理得到人体温度信息。1986年,TShinozkai等首次应用热电堆探测器制成了耳道式体温计出现在美国市场上.如今市场上出售的耳温计品种繁多，形式各异，如欧姆龙MC-10，百灵HM-2,康定HD-7等[9—10]。
二、本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施
2.3。4画PCB板，软硬件联调2.1主要内容：
本文提出一种具有非接触体温测量的新型红外语音体温计，该体温计基于普朗克定律和红外温度传感器,采用单片机数据处理和语音处理、LCD显示等技术，能够对体温进行有效准确的非接触测量。可广泛应用于日常保健和医学测试领域。技术指标：(1）红外体温计软硬件设计流程（2）电路仿真可行(3）体温计功能指标（显示、单片机软件程序）。
2。2拟采用的研究方法：
本课题计划结合单片机，并运用红外传感原理来设计基于单片机的非接触式红外体温计测试方案。 所需器件与软件：MATLAB，Multisim，Protel99SE，红外测温传感器（TSEA01-4A),单片机（STC89C516RD+）（图3）,语音芯片（ISD4004）（图4），扬声器,话筒，电容，电阻和电源。
整个红外测温系统由：单片机主控模块,红外测温模块，键盘显示模块，语音输出模块以及电源模块组成（如图1）。系统结构如图所示，单片机 STC89C516RD+是系统的主控模块，其外接红外测温模块，键盘显示模块，语音输出模块和电源模块，能够实现对温度的采集，计算和显示播报.通过按键启动红外测温模块，测量结束返回测量结果,待MCU 运算处理得出人体温度后将温度的结果进行语音播报。利用键盘可以控制测温计的灵活性。
2。3研究方法与流程图：
2.3.1硬件设计
（1）信号采集与处理模块；
STC89C516RD+作为信号采集及处理模块的控制中心,负责控制启动温度测量，通过红外探头得到物体温度对应的电信号，电信号经过前置放大后送至A／D模块进行模数转换，最后将数据传送到单片机计算温度值，并根据LED键盘模组输入的键值判断是否进行温度测量。而此仪器的振荡电路选用的是晶体振荡电路.采用晶体振荡电路的原因是因为它的频率稳定性好，而这正是本红外测温系统非常重要的技术要求。
(2）红外测温模块；
A红外测温模块的时序
B红外测温模块温度值的计算
（3)语音输出模块;
语音模块是由语音芯片ISD4004，扬声器,话筒和电容电阻等组成， ISD40004是一种采用ChipCorder专利技术的语音芯片。此芯片无须A／D转换和压缩就可以直接储存,没有A／D转换误差。片内集成了晶体振荡器，麦克前置放大器，自动增益控制等，只要很少的外围器件，就可以构成一个完整声音录放系统！
（4）电源模块。
2。3。2软件设计
（1)单片机主控程序（图2与图5）；
（2）红外测温程序；
（3）播报显示程序；
2。3。3仿真
2。3。4画PCB板，软硬件联调。

图1系统总体结构

图2主程序流程

图3 单片机 STC89C516RD+

图3单片机STC89C516RD+

图4 语音芯片ISD4004

图5 软件调用结构

三、本课题研究的重点及难点，前期已开展工作
3。1重点：
（1）硬件的设计与连接；
（2）软件设计过程中三大模块的编程；
（3）功能仿真与软硬件的联调。
3。2难点：测试过程中由于测试的角度，距离，辐射率，人体所处环境，响应时间等因素的影响，很容易产生误差[11—16].
3.3前期已开展的工作：
首先，在这几周的准备工作中，认真阅读了老师指定的相关资料文献,并结合自我理解查找各种文献，对于研究主题有了较为细致的理解.其次,对比了解了好几种系统设计的方法，最后筛选出最简易有效的方法。再次，利用MATLAB语言编写了相关简单程序片段,复习并熟练掌握了此语言的应用,为后续编程打下了基础。

四、完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写)
第1周：查阅相关文献资料；
第2~3周：提出设计基本思想,完成设计框图和开题报告;
第4~9周：设计主要电路，选择电路所需的元器件并进行可行性分析；
第10周:准备中期答辩,中英文翻译；
第11～14周：调整电路参数,绘制电路图并仿真;编制单片机信号处理与
显示程序；
第15～16周:制作电路板并软硬件联调;
第17周:撰写毕业论文；
第18周：完善设计并准备答辩。

参 考 文 献
1、郑子伟。红外测温仪概述.测量与测试技术。2006.33（10）:22
2、李松林。非接触人体表面温度测量方法的研究。硕士学位论文。天津：天津大学，2005
3、Richard R Corwin。Temperature error in radiation thermometry causedby emissivity and reflectance measurement error.APP。1993。33:10
4、 赵小兰，胡征，马国欣，徐驰，陈华辉。便携式红外线人体测温仪的设计［J］。 电子测试。 2013（22)
5、李卫兵，胡波,孔华生.非接触式远程自动体温测量仪设计[J]。 电子设计工程. 2013（06)
6、杨建中.基于单片机SPCE061A的耳温枪设计［J]. 数字技术与应用. 201301)
7、刘加峰,石宏理,李海云。基于HMS红外传感器的体温测量仪设计［J］。 医疗卫生装备。 2011(07）
8、彭桂力，刘知贵，王彩峰,李靖.ZTP135S-R红外传感器温度补偿算法的研究和应用[J］. 西南科技大学学报. 2008(04）
9、彭桂力,刘知贵,刘利。ZTP135S—R型传感器在体温计中的应用［J］. 国外电子元器件. 2006（04)
10、高原,刘洪运,张政波.基于CPLD测温电路的设计和实现[J］。 科学技术与工程。 2010（21）
11、傅中君,侯雪亚。基于TS118—1的无接触式人体体温计的实现［J］. 江苏技术师范学院学报。 2007(02)
12、彭桂力,刘知贵。红外体温装置的设计［J］. 微计算机信息.2006(14)
13、吴宗凡等编著。红外与微光技术［M］. 国防工业出版社。1998
14、 Lewis E E.Miller M B。Fiber utilizing surface refleetion.SPIE.1984：478
15、 MLX90615 DataSheet［Z］.Melexis Corporation。2007
16、丁元杰.单片机微机原理及应用［M].北京:机械工业出版社.2010

注：1、正文:宋体小四号字，行距22磅。
2、开题报告装订入毕业设计（论文）附件册。