2020年10月10日 | 单片机非接触式智能测温系统程序

摘要：

本系统以单片机STC89C51为核心，使用红外传感器作为感应器，检测是否有人要进行温度测量，将检测的结果转化为电信号传输至单片机中。单片机再进行判断是否启用红外测温传感器进行温度数据采集。将采集的数据送至单片机进行计算、处理后传输到OLED显示屏进行显示，并且由MP3播放器进行播报温度是否正常。

二、系统硬件的具体设计与实现

   2.1系统原理和框图

非接触式智能测温系统的硬件组成如下图2-1所示。本系统主要由STC89C51单片机及其外围电路、红外检测传感器、红外测温传感器、显示装置、MP3播放器等五部分组成。单片机循环检测由红外传感器检测传输来的电信号，据此产生的电信号来判断是否有人，同时红外测温传感器进行相应的工作方式。当检测到有人靠近时，红外测温传感器开始运行，此时OLED显示屏上将会显示当前检测者的温度，并且进行语音播报温度是否正常（体温在36.2°—37.2°之间播放：体温正常且绿灯亮起；否则，播报体温异常且红灯亮起）。如果没有人靠近，OLED显示屏将会在2秒之后进行熄屏。此时红外传感器继续检测是否有人。

图2-1系统设计框图

2.2主控芯片

该作品采用了STC89C51作为控制核心，对每个模块传送过来的数据进行处理并发送。该单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。内部看门狗定时器、低电压复位和低电压检测等内部保护特性。

2.3红外测温传感器

2.3.1红外测温原理

红外测温系统是采用红外测温模块接收不同光谱,经过STC89C51单片机处理后在OLED显示模块上显示不同数字来实现的。物体或人的不同温度反应出不同的光谱，红外测温系统发射一束光到物体或人的表面,然后反射到红外测温模块中接收,其物体或人的温度的光谱经过红外测温模块处理后,将以数字信号传给单片机，再由OLED显示模块显示出来。

2.3.2 GY-906的特点

（1）应用范围广泛,适用于恒温控制、工业系统、消费类产品、温度计或任何热敏系统。

（2）体积小巧,可安装于狭小的空间范围内,进行温度测量。

（3）易集成。

（4）3V和5V电源电压。

（5）节能工作模式。

（6）车用级别标准。

2.4红外感应传感器

该传感器对环境光线适应能力强，其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收。经过比较器电路处理之后绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号（一个低电平）。该传感器的探测距离可以通过电位器调节、具有干扰小、便于装配、使用方便等特点。

2.5显示装置

OLED(Organic Light-Emitting Diode）有机发光二极管又称为有机激光显示、OLED显示技术具有自发光的特性、采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板、当有电流通过时、这些有机材料就会发光、而且OLED显示屏幕可视角大、功耗低、OLED由于同时具备自发光、不需背光源、对比度高、厚度薄视角广、反应速度快、可用于挠曲面板、使用温度范围广、结构及制程等优异之特性、先接触的1286屏都是LCD的、需要背光、功耗较高，而OLED的功耗低、更加适合小系统、由于两者发光材料的不同、在不同的环境中、OLED的显示效果好、模块供电可以是3.3v也可以是5v、不需要修改模块电路、OLED屏具有多个控制指令、可以控制OLED的亮度、对比度、开关升压电路等指令、操作方便、功能丰富、可显示汉字、ASCII、图案等、同时为了方便应用在产品上、预留4个M3固定孔、方便用户固在机壳上。

2.6 MP3播放器

YS-M3语音播放器的特点有：

（1）触发一次播放一次。

（2）9个触发端口，直接触发播放。

（3）结合单片机IO口编码触发播放31首MP3。

（4）内部带3W功放，满足大部分应用要求。

三、系统软件设计

3.1 程序描述

程序中主要用到的知识点有：单片机定时器、红外测温传感器的I2C通信方式和温度计算、OLED的显示、延时函数的调用以及LED灯的亮灭等。其中，单片机中的定时器尤为重要，主要用于产生固定时间，也可以作为UART等外设的频率发生器。

3.2 程序设计思路

红外感应传感器一旦检测到有人靠近，红外测温模块开始采集温度数据并送至单片机进行计算，再将单片机计算出来的数据进行比较，若在正常范围值，则单片机发送一个低电平信号到MP3播放器进行播报“体温正常”且绿灯亮起。否则，播报“体温异常”且红灯亮起。同时，OLED显示屏也将从单片机得到处理完的温度数据进行显示当前检测温度，若在两秒后没人检测温度，OLED显示屏将会熄灭。此时红外感应传感器持续检测是否有人。

3.3 程序流程图

作品的程序流程图如下图3-1所示，红外感应传感器一旦检测到有人，将会发送一个低电平信号到单片机中，单片机即发出开始信号START，紧接着在总线上发出寻址信号(AddressByte)，其地址信息的读/写控制位为1时，表示对GY-906进行读操作。单片机接收到GY-906的应答信号，通信建立起来，接着GY-906发送温度数据的高8位。单片机则开始一位一位的接收GY-906发出的温度数据，然后保存，完成8位数据接收后，单片机便发送一个应答信号。GY-906收到应答信号后，再发送温度数据的低8位。单片机收到并保存低8位数据后，单片机在紧随的下一个周期拉高SDA，发送不应答信号。由此单片机将得到十六位二进制数并加以处理，变成十进制的BCD码，最后通过显示屏显示出来。

            图3-1系统程序流程图

四、系统创新

1、相对于额温枪而言，该作品采用了智能感应，实现了非接触式红外测温，可以有效地解决检测者被感染的问题。

2、在OLED显示温度的基础上，增加了智能语音播报系统，免去了人眼去获取数据的步骤。

3、在GY-906红外测温的探头上添加了菲涅尔光学透镜，增加了红外探头的测试距离，也使整个测试系统更加稳定。

五、相关调试

5.1 电前检查

任何电子电路在组装好之后，都必须要进行线路检查，以免出现短路。检查的方法就是按照一定顺序对照着电路图进行逐级检查，其中要特别注意电源是否连接正确，电源与地是否有短接，集成电路和晶体管的引脚是否连接正确，用手轻轻触动一下元器件看焊点是否焊牢等等。

5.2 通电检查

将所需电源电压数值先调试好之后，就可以接通电路电源。电源接通之后，先观察电路是否出现异常现象，例如出现冒烟、异常气味以及器件发烫等等。如果出现上述异常现象就应该立即断开电源，在确保 排除故障后才能再次接通电源。然后，测量每个集成块的电源引脚电压是否正常，确保集成电路已进行正常的通电工作。

5.3 软件调试

硬件调试完之后还要进行软件调试，就是将程序写入到单片机的存储器中来实现整个实物的设计功能。

六、结论

体温数据需高度准确，以利于医护人员及时采取防控措施。在体温筛查中，应用非接触式智能测温系统进行体温初步筛查安全、有效，测量时间短，节约时间，降低感染风险，节省工作人员劳动量等。

在此次非接触式智能测温控制系统的设计中，让我感觉到了单片机应用的广泛性，它很贴切我们的日常生活，应用无处不有，它并不是想象中的那么复杂。在设计中，要充分了解所用芯片的使用条件及输入输出的特性，这样才能避免因使用错误而多走弯路。电路设计部分应该有的精神就是广集资料。只凭借自己头脑中的知识是远远不够的。哪里出现了问题，就要翻书本，或上网查资料。当然也要开动自己的脑筋怎样使系统电路更完美。例如我的设计是非接触式智能测温系统。有非接触式测温，自然会用到红外测温传感器，每种红外测温传感器都有不同的特性和功能，你就要进行选择了。例如对红外测温传感器的选择，你就要选择你所熟悉的、所了解的。在电路设计时，应充分发挥单片机的记忆运算、判断控制能力，避免采用复杂的、稳定性较差的模拟电路。为了使微机控制系统各种硬件设备能够正常运行，有效地实现作品的相关功能，除了要设计合理的硬件电路，还必须要有高质量的软件支持，两者相辅相成，共同维持系统的正常运作。

#include "reg52.h"

#include "stdio.h"

#include "LQ12864.h"

#include "GY906.h"

#include "eepom.h"

sbit  hongwai=P1^5;                                  //红外感应传感器

sbit MP3_1 = P2^4;                                              //语音播放异常

sbit MP3_2 = P2^5;                                                  //语音播放正常

sbit LED1 = P1^2;                                                  //红色LED灯

sbit LED2 = P1^3;                                                  //绿色LED灯

float  wendu_change;

unsigned int temp_int;

unsigned int  temp ;

unsigned int ceshi ;

uint temp_[3]={0};

uint biaohao_num_[3]={0};

uchar diaplay_5s = 0;                        //读取显示

uchar flage_5s;                         //5s计时

uint zhancun;

uchar first_flage = 1;

/*

红外感应传感器 P1^5；

语音播放       P2^4/P2^5

LED            P1^2/P1^3

oled  端口定义

sbit SCL_OLED=P1^0; //串行时钟

sbit SDA_OLED=P1^1; //串行数据

//GY-906 端口定义

sbit  SCL=P2^6;// 时钟线

sbit  SDA=P2^7;// 数据线

*/

void oled_gd_diaplay()

{

                OLED_P16x16Ch(70,0,0);         //温

                OLED_P16x16Ch(90,0,1);        //度

                OLED_P16x16Ch(110,0,2);        //：

//                dxzm('.',70,0);                        //.

}

void oled_wendu()

{

        char i;

        if(temp > 0)

        {

                        if (0 == diaplay_5s)        

                        {

                                        OLED_P16x16Ch(0,0,3);          // 闽

                                OLED_P16x16Ch(20,0,4);             // 南

                                        OLED_P16x16Ch(40,0,5);          // 科

                                OLED_P16x16Ch(60,0,6);             // 技

                                        OLED_P16x16Ch(80,0,7);          // 学

                                OLED_P16x16Ch(100,0,8);             // 院

                                OLED_P16x16Ch(0,4,0);              // 温

                                OLED_P16x16Ch(20,4,1);             // 度

                                OLED_P16x16Ch(40,4,2);             //  ：

                                        //我们要达到的体温精度是0.1，因此要有三位数

//                                dxzm(((int)(temp)/100)+48,50,0);

                                dxzm(((temp)/100)+48,60,4);          //进行显示百位        

                                dxzm(((temp)/10%10)+48,70,4); //进行显示十位

                                dxzm('.',80,4);                                  //进行显示.

                                dxzm(((temp)%10+48),90,4);          //进行显示个位

                        }

                        else                                       //读取温度标志位等于 1

                        {

                                        oled_gd_diaplay();