郝旭欢 常博 郝旭丽

摘 要： 提出了一种基于TN9红外温度传感器的红外测温仪设计思路，采用 STC89C51 单片机为主控芯片，选用 TN9 红外温度传感器作为温度的检测元件，可用于日常生活中多种场合温度测量，并具有数字显示、语音播报功能。

关键词：红外传感器 温度测量 非接触 语音播报 存储

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

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）07-0280-01

一、研究背景

红外测温技术在工业控制、农牧业环境监控以及日常生活测温中应用广泛，传统的温度计需要被测者与温度计良好接触，且被测温度场易受温度计影响，降低了测温精度。 相对于传统测温方法，它具有非接触测量、测量范围广、测温速度快、准确度高、灵敏度高、使用安全及寿命长等特点[1]。

二、红外测温基本原理

自然界中的任何物体，只要其本身温度高于绝对零度（-273.15℃），就会不断地辐射红外线，物体温度越高，发射的红外辐射就越多，因此可利用红外辐射来测量物体的温度[2]。

红外辐射测温首先把被测目标物体发射的红外辐射能量会聚到经黑化处理的探测器的感温敏感元件上，吸收了红外辐射能后温度升高，该感温敏感元件将温升转换为电信号输出[3]，经过放大、滤波等信号处理后，完成温度显示。

三、整体设计思路

1.总体电路设计

该设计以STC89C51单片机为控制核心，数字式红外测温传感器TN9将温度的变化转为电信号，由于其内部集成了所有红外测温系统硬件，所以不必再加外围信号处理电路，可以直接与单片机相连，总体电路包括红外测温模块、单片机最小系统、按键模块、语音播报模块、LCD1602液晶显示模块、电源模块、LED指示模块等七个部分。

2.系统总体结构框图

四、硬件设计

1.TN9传感器模块

TN9红外温度传感器模块集成所有测温系统硬件，组成了红外片上系统，具有高灵敏度、高精度、低功耗的特点，具有优良特性。可以在宽范围温度变化环境中保持精度，温度变化引起的误差仅0.7℃，仅需7分钟的稳定时间，测温范围为-33℃～220℃。它具备SPI接口，可以很方便地与MCU传输数据。

2.数字显示模块

数字显示模块采用LCD1602芯片进行设计，采用单 +5V 电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。其与单片机连接电路如图2。

3.语音播报模块

语音播报模块采用美国ISD公司出品的ISD1420语音录放芯片，其录音数据永久保存、音质好、耗电小，采用直接存储模拟信号。一个最小的录放系统由一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。其应用电路如图3。

五、软件设计

由TN901红外传感器采集温度信息并转换为电信号，其内部信号调理电路将转换后的数字信号送入单片机，单片机根据按键控制LCD显示温度并播报温度值，同时将测得的温度值存入单片机的数据存储器中。

程序流程图如图4：

六、结语

设计对红外温度传感器的原理进行介绍和分析，提出了多功能红外测温仪的设计思路，并实现了语音播报和数字显示功能，单片机灵活控制，使得红外测温非常方便，测温仪可实现日常生活中多场景的温度测量。从本设计思路出发，选用不同测量范围的传感器，以不同型号的单片机为核心，配合其它电路，可以实现多样化的测温系统设计。

参考文献

[1]郑子伟.红外测温仪概述[J].计量与测试技术， 2006， 33（10）：22-23.

[2]张传友，张一.现代检测技术及仪表[M]北京：高等教育出版社，2012.

[3]刘君华，郝慧敏，林继鹏，白鹏.传感技术及应用实例[M]北京：电子工业出版社，2008.

[4]赵亮.跟我学51单片机（七）—LCD1602液晶显示模块[J].制作入门.2011.7（74-77）