基于STM32單片機的紅外測溫儀的設計與實(shí)現
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2.6 溫度補償單元
由于受到環(huán)境溫度的影響，需要對系統進(jìn)行溫度補償，本系統采用的是集成溫度傳感器AD592，是美國AD公司的一款高性能集成溫度傳感器，具有精度高、非線(xiàn)性的誤差小、輸入的范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。系統中的可調電阻R2用來(lái)校準輸出電壓V2，當環(huán)境溫度為0時(shí)輸出電壓V2為0;R5用來(lái)校準溫度系數。經(jīng)校準后，輸出電壓V2即為溫度系數與環(huán)境溫度的積，接到STM32的ADC端口PC0。
2.7 模擬/數字轉換單元
STM32內置了3個(gè)12 bit的模擬/數字轉換器(ADC),每個(gè)ADC共有多達21個(gè)外部通道，可以實(shí)現單次或掃描轉換，在掃描模式下，自動(dòng)進(jìn)行在選定的一組模擬輸入上的轉換[5]。其A/D轉換器測量范圍為0~5 V，因為本系統的工作頻率為150 Hz，每周期采樣10次，所以ADC的轉換速率設為1.5 kHz，系統中采用PC1端口對電壓進(jìn)行采樣。
2.8 輸入輸出單元
STM32擁有多達80個(gè)多功能雙向I/O口，因此設計鍵盤(pán)時(shí)可采用5個(gè)獨立式按鍵，分別為開(kāi)機、攝氏與華氏溫度轉換、輻射率修正和背光顯示鍵，LCD顯示器采用字符型液晶NT7502顯示，微處理器通過(guò)8 bit串行接口向NT7502發(fā)送數據/命令,用GPIO實(shí)現LCD的讀寫(xiě)控制時(shí)序以及數據信號，完成對LCD的操作控制，同時(shí)可用來(lái)顯示環(huán)境溫度的值。液晶顯示器接口電路如圖3所示。
3 系統的軟件設計
系統的軟件設計采用模塊化的設計， 包括步進(jìn)電機設計的控制程序、對目標溫度的檢測、按鍵的識別、LCD的驅動(dòng)、對數據的采樣以及對數據的處理算法等程序。整個(gè)測溫過(guò)程的流程如圖4 所示。
紅外測溫儀必須經(jīng)標定才能正確顯示出被測目標的溫度，傳統的查表方式和擬合曲線(xiàn)法等標定方式不僅要測量多個(gè)溫度點(diǎn)，而且精度低、誤差大。本系統在標定的過(guò)程中，采用了三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法對測溫數據進(jìn)行標定，其具有自學(xué)習、自適應信息并行處理能力。在標定過(guò)程中，采用黑體爐模擬被測目標，采集不同溫度下信號電壓的大小。經(jīng)過(guò)反復多次測量，在10℃~50℃的工作環(huán)境溫度中，測溫范圍為800℃~1 500℃。并在中頻真空感應熔煉爐上與鉑銠熱電偶進(jìn)行對比實(shí)驗，該系統精度可達±1‰，分辨率為0.5 ℃，響應時(shí)間小于50 ms，基本滿(mǎn)足系統的最初設計要求。
本文研制的是一種基于比色測溫原理的紅外測溫儀，與其他測溫儀相比，能夠抵消由于輻射率對測溫精度的影響，使得測量結果更加接近待測物體表面真實(shí)溫度，由于采用了32 bit的STM32作為處理芯片，與其他使用8 bit或16 bit處理器相比，使數據處理能力大大增強，測溫性能得到很大提高，同時(shí)也減小了測溫儀的體積，并具有結構簡(jiǎn)單、操作方便、可靠性好、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。
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