基于C8051F350和藍(lán)牙技術(shù)的紅外測溫系統(tǒng)設(shè)計

　　1.3 噪聲濾波電路

　　整個放大電路的噪聲來源主要是共模輸入信號，盡管前端的AD620儀器放大器能夠抑制一部分噪聲信號，為得到穩(wěn)定、高精度的數(shù)據(jù)，以及考慮到各電路部分相互干擾和實際環(huán)境，并針對溫度信號為一直流電壓小信號這一特點，在紅外測溫信號放大之后再加一巴特沃茲低通濾波器，濾除其他噪聲。然后由單片機ADC0中的AIN0.0輸入通道進(jìn)行A/D處理。低通濾波電路如圖3所示。

　　1.4 LCD液晶顯示電路

　　該電路采用一塊LCD12864中文漢顯液晶作為顯示部分，當(dāng)前測量目標(biāo)溫度和周圍環(huán)境溫度在屏幕上進(jìn)行實時顯示。該液晶模塊與單片機采用8位并行傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具體連接為P1.0～P1.7連接LCD12864的DB0～DB7，P2.0～P2.2分別接RS、RPW和E。

　　1.5 功能按鍵電路

　　下位機電路中，單片機P2.4口和P2.5口在I/O初始化中配置為上拉使能，與兩個按鍵S1和S2相連。有按鍵按下時，對應(yīng)I/O電平為低。按鍵S1的主要功能是測溫，當(dāng)按下此鍵后，系統(tǒng)進(jìn)入開始測溫模式;按鍵S2的主要功能是關(guān)閉報警器，當(dāng)溫度超過設(shè)定上限值時，報警器鳴叫時，按下此鍵，則報警器停止鳴叫。

　　1.6 報警電路設(shè)計

　　系統(tǒng)的報警功能由一個蜂鳴器和一個三極管來實現(xiàn)。當(dāng)測得的溫度值超過設(shè)定值(根據(jù)實際需求設(shè)定)時，單片機會給P2.7口一個低電平，使三極管導(dǎo)通，從而引起蜂鳴器的鳴叫。當(dāng)系統(tǒng)檢測到S2鍵按下后，則將P2.7口置高電位，此時蜂鳴器因三極管的截止而停止報警。

　　1.7 主從一體藍(lán)牙模塊串口通信設(shè)計

　　上位機和下位機的數(shù)據(jù)通信采用自帶電壓轉(zhuǎn)接板的HC-05主從一體藍(lán)牙模塊。連接前，對兩個藍(lán)牙模塊通過AT指令分別進(jìn)行主機和從機配置，并通過輸入配對密碼進(jìn)行配對，通信波特率配置為9600bps。下位機中單片機UART0中的P0.4、P0.5引腳分別與從機藍(lán)牙模塊的通信線RXD、TXD連接。上位機中PC機通過MAX232電平轉(zhuǎn)換模塊與主機藍(lán)牙模塊相連。測試證明，該藍(lán)牙模塊數(shù)據(jù)可靠傳輸范圍在10米以內(nèi)。

　　2 下位機軟件程序設(shè)計

　　2.1 主程序流程圖

　　紅外測溫系統(tǒng)程序軟件包含A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、LCD顯示、上位機和下位機藍(lán)牙數(shù)據(jù)通信等幾部分。為提高測溫速度和精度，C8051F350單片機時鐘乘法器用 CLKMUL寄存器進(jìn)行配置，系統(tǒng)時鐘為49MHz，ACD0配置為使用外部基準(zhǔn)源，24位模數(shù)連續(xù)轉(zhuǎn)換工作方式。A/D轉(zhuǎn)換部分包含兩路AD轉(zhuǎn)換(環(huán)境溫度和目標(biāo)溫度)，工作過程中對AIN0.0和AIN0.2每個通道中的轉(zhuǎn)換值分別取值11次，把第一次值(此值不可靠)扔掉，剩下的10個值再求平均，采用這種軟件濾波算法減小因數(shù)據(jù)擾動和A/D轉(zhuǎn)換的隨機性誤差對測量結(jié)果造成的影響，從而進(jìn)一步提高測量溫度的精度;LCD顯示部分負(fù)責(zé)將被測溫度和環(huán)境溫度在LCD對應(yīng)位置顯示出來。

　　在測溫程序處理中還要考慮熱電堆輸出端的電信號是反映熱電偶冷熱兩端的溫度差，也就是被測物體與熱點對冷熱端的溫度差，而不是反映被測物體的真實溫度。由于被測物體溫度受環(huán)境溫度影響，因此需要對紅外溫度傳感器輸出信號進(jìn)行一定補償^[3]，補償算法如下：

　　U_O= ε×ρ×(T₀³-T³)

　　其中U_O表示被測物體輻射能量轉(zhuǎn)換輸出的電壓信號;T為當(dāng)前環(huán)境溫度值，T₀為被測物體溫度;ρ為一常數(shù)，其值為1.0514×10^-5;ε為被測物體發(fā)射率。測溫程序流程圖如圖4所示。