基于TN9紅外溫度傳感器的紅外測溫儀設計

郝旭歡 常博 郝旭麗

摘 要： 提出了一種基于TN9紅外溫度傳感器的紅外測溫儀設計思路，采用 STC89C51 單片機為主控芯片，選用 TN9 紅外溫度傳感器作為溫度的檢測元件，可用于日常生活中多種場合溫度測量，并具有數字顯示、語音播報功能。

關鍵詞：紅外傳感器 溫度測量 非接觸 語音播報 存儲

Abstract：Infrared Thermometer based on based on TN9 infrared temperature sensor has been designed，using STC89C51 microcomputer to control the whole system， and it realized data collection of TN9 infrared temperature sensor. It can be used in daily and industrial temperature measuring with the functions of voice broadcast and LCD display.

Key works：infrared temperature sensor； temperature measurement； non contact；voice-broadcast；memory management

中圖分類號：TP212 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）07-0280-01

一、研究背景

紅外測溫技術在工業控制、農牧業環境監控以及日常生活測溫中應用廣泛，傳統的溫度計需要被測者與溫度計良好接觸，且被測溫度場易受溫度計影響，降低了測溫精度。 相對于傳統測溫方法，它具有非接觸測量、測量范圍廣、測溫速度快、準確度高、靈敏度高、使用安全及壽命長等特點[1]。

二、紅外測溫基本原理

自然界中的任何物體，只要其本身溫度高于絕對零度（-273.15℃），就會不斷地輻射紅外線，物體溫度越高，發射的紅外輻射就越多，因此可利用紅外輻射來測量物體的溫度[2]。

紅外輻射測溫首先把被測目標物體發射的紅外輻射能量會聚到經黑化處理的探測器的感溫敏感元件上，吸收了紅外輻射能后溫度升高，該感溫敏感元件將溫升轉換為電信號輸出[3]，經過放大、濾波等信號處理后，完成溫度顯示。

三、整體設計思路

1.總體電路設計

該設計以STC89C51單片機為控制核心，數字式紅外測溫傳感器TN9將溫度的變化轉為電信號，由于其內部集成了所有紅外測溫系統硬件，所以不必再加外圍信號處理電路，可以直接與單片機相連，總體電路包括紅外測溫模塊、單片機最小系統、按鍵模塊、語音播報模塊、LCD1602液晶顯示模塊、電源模塊、LED指示模塊等七個部分。

2.系統總體結構框圖

四、硬件設計

1.TN9傳感器模塊

TN9紅外溫度傳感器模塊集成所有測溫系統硬件，組成了紅外片上系統，具有高靈敏度、高精度、低功耗的特點，具有優良特性。可以在寬范圍溫度變化環境中保持精度，溫度變化引起的誤差僅0.7℃，僅需7分鐘的穩定時間，測溫范圍為-33℃～220℃。它具備SPI接口，可以很方便地與MCU傳輸數據。

2.數字顯示模塊

數字顯示模塊采用LCD1602芯片進行設計，采用單 +5V 電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的性價比。其與單片機連接電路如圖2。

3.語音播報模塊

語音播報模塊采用美國ISD公司出品的ISD1420語音錄放芯片，其錄音數據永久保存、音質好、耗電小，采用直接存儲模擬信號。一個最小的錄放系統由一個麥克風、一個喇叭、兩個按鈕、一個電源、少數電阻電容組成。其應用電路如圖3。

五、軟件設計

由TN901紅外傳感器采集溫度信息并轉換為電信號，其內部信號調理電路將轉換后的數字信號送入單片機，單片機根據按鍵控制LCD顯示溫度并播報溫度值，同時將測得的溫度值存入單片機的數據存儲器中。

程序流程圖如圖4：

六、結語

設計對紅外溫度傳感器的原理進行介紹和分析，提出了多功能紅外測溫儀的設計思路，并實現了語音播報和數字顯示功能，單片機靈活控制，使得紅外測溫非常方便，測溫儀可實現日常生活中多場景的溫度測量。從本設計思路出發，選用不同測量范圍的傳感器，以不同型號的單片機為核心，配合其它電路，可以實現多樣化的測溫系統設計。

參考文獻

[1]鄭子偉.紅外測溫儀概述[J].計量與測試技術， 2006， 33（10）：22-23.

[2]張傳友，張一.現代檢測技術及儀表[M]北京：高等教育出版社，2012.

[3]劉君華，郝慧敏，林繼鵬，白鵬.傳感技術及應用實例[M]北京：電子工業出版社，2008.

[4]趙亮.跟我學51單片機（七）—LCD1602液晶顯示模塊[J].制作入門.2011.7（74-77）