基于C8051F350和蓝牙技术的红外测温系统设计

　　1.3 噪声滤波电路

　　整个放大电路的噪声来源主要是共模输入信号，尽管前端的AD620仪器放大器能够抑制一部分噪声信号，为得到稳定、高精度的数据，以及考虑到各电路部分相互干扰和实际环境，并针对温度信号为一直流电压小信号这一特点，在红外测温信号放大之后再加一巴特沃兹低通滤波器，滤除其他噪声。然后由单片机ADC0中的AIN0.0输入通道进行A/D处理。低通滤波电路如图3所示。

　　1.4 LCD液晶显示电路

　　该电路采用一块LCD12864中文汉显液晶作为显示部分，当前测量目标温度和周围环境温度在屏幕上进行实时显示。该液晶模块与单片机采用8位并行传输方式进行数据传输，具体连接为P1.0～P1.7连接LCD12864的DB0～DB7，P2.0～P2.2分别接RS、RPW和E。

　　1.5 功能按键电路

　　下位机电路中，单片机P2.4口和P2.5口在I/O初始化中配置为上拉使能，与两个按键S1和S2相连。有按键按下时，对应I/O电平为低。按键S1的主要功能是测温，当按下此键后，系统进入开始测温模式;按键S2的主要功能是关闭报警器，当温度超过设定上限值时，报警器鸣叫时，按下此键，则报警器停止鸣叫。

　　1.6 报警电路设计

　　系统的报警功能由一个蜂鸣器和一个三极管来实现。当测得的温度值超过设定值(根据实际需求设定)时，单片机会给P2.7口一个低电平，使三极管导通，从而引起蜂鸣器的鸣叫。当系统检测到S2键按下后，则将P2.7口置高电位，此时蜂鸣器因三极管的截止而停止报警。

　　1.7 主从一体蓝牙模块串口通信设计

　　上位机和下位机的数据通信采用自带电压转接板的HC-05主从一体蓝牙模块。连接前，对两个蓝牙模块通过AT指令分别进行主机和从机配置，并通过输入配对密码进行配对，通信波特率配置为9600bps。下位机中单片机UART0中的P0.4、P0.5引脚分别与从机蓝牙模块的通信线RXD、TXD连接。上位机中PC机通过MAX232电平转换模块与主机蓝牙模块相连。测试证明，该蓝牙模块数据可靠传输范围在10米以内。

　　2 下位机软件程序设计

　　2.1 主程序流程图

　　红外测温系统程序软件包含A/D转换、数据处理、LCD显示、上位机和下位机蓝牙数据通信等几部分。为提高测温速度和精度，C8051F350单片机时钟乘法器用 CLKMUL寄存器进行配置，系统时钟为49MHz，ACD0配置为使用外部基准源，24位模数连续转换工作方式。A/D转换部分包含两路AD转换(环境温度和目标温度)，工作过程中对AIN0.0和AIN0.2每个通道中的转换值分别取值11次，把第一次值(此值不可靠)扔掉，剩下的10个值再求平均，采用这种软件滤波算法减小因数据扰动和A/D转换的随机性误差对测量结果造成的影响，从而进一步提高测量温度的精度;LCD显示部分负责将被测温度和环境温度在LCD对应位置显示出来。

　　在测温程序处理中还要考虑热电堆输出端的电信号是反映热电偶冷热两端的温度差，也就是被测物体与热点对冷热端的温度差，而不是反映被测物体的真实温度。由于被测物体温度受环境温度影响，因此需要对红外温度传感器输出信号进行一定补偿^[3]，补偿算法如下：

　　U_O= ε×ρ×(T₀³-T³)

　　其中U_O表示被测物体辐射能量转换输出的电压信号;T为当前环境温度值，T₀为被测物体温度;ρ为一常数，其值为1.0514×10^-5;ε为被测物体发射率。测温程序流程图如图4所示。