本发明涉及一种非接触式体温计。
背景技术：
人体体温的检测离不开体温计，尤其在疫情防控期间，体温检测是疫情防控的第一关口。通过体温检测，在临床上观察患者的体温变化对诊断疾病或判断某些疾病的预后具有重要意义。
目前市面上存在的体温计的种类繁多，面对不同的受众人群，主要分为接触式和非接触式。接触式的如奶嘴式体温计，顾名思义是为婴幼儿设计的新式体温计，用食用级硅胶包裹感应装置，通过宝宝含着感应探头来测量体温，但其示值准确度受电子元件及电池供电状况等因素影响。还有一种接触式的体温计是多数家庭常用的一种----玻璃体温计，它的原理是随着体温升高，水银能够保持原有位置，从而便于使用者随时观测。然而这种体温计极容易破碎，里面的水银一旦泄露、蒸发，无论是误服还是吸入或接触一定量后，都会导致脑和肝损伤等身体损害，并对环境造成危害；且测量时间比较长，对急重病患者、老人、婴幼儿等使用不方便，读数也很不方便。非接触式的体温计如额温体温计，此类体温计是通过红外线照射到额头表面反射回来的情况与光谱温度对应表对照，从而得出准确的温度值，十分方便快捷。但是其价格较高，普及不方便，在超出25摄氏度及室温低于20摄氏度时，额温计易受环境温度影响，包括出汗、吹风、开空调等都会对额部采集温度产生一定的影响，造成测量不准确。另一种耳温枪式温度计属于非接触遥测式的温度测量仪，它的原理是不同温度的物体会产生不同的红外线光谱，耳温枪中的红外线侦测器就可以检测人耳鼓膜所发出的红外线光谱来测定体温。测量前只需轻轻向外拉直被测人的耳廓，将耳温枪全部阻塞外耳道，再开启测量即可，但测量人操作不正确就会有一定误差，并且当被测人耳道内有耳垢时也会影响准确性。由于大型公共场所人流量众多，接触式体温计需要人工测量，不仅工作效率较低，在实际操作中也十分不便，还可能会造成交叉感染，因此目前市场上的测温技术还有待提升。
技术实现要素：
基于现有技术存在的上述缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种非接触式体温计，其能够快速测量人体体温，且安全高效。
本发明提供的一种非接触式体温计，包括系统硬件和主程序：
所述系统硬件包括主控制单片机模块和与主控制单片机模块通过电连接的外部a/d模块、信号放大模块、红外温度采集模块、显示模块和电源模块：
所述主控制单片机模块选用凌阳16位结构的微控制器spce061a；
所述信号放大模块包括仪表放大器和运算放大器；
所述红外温度采集模块选用ts118-3作为温度传感器；
所述显示模块采用字符型lcd1602液晶显示；
所述主程序包括：a/d采集子程序和液晶显示子程序：
所述a/d采集子程序：当按下开始键时，外置a/d转换开始执行，将接收的电信号转为数字信号；按下复位键后，a/d转换重新开始；
所述液晶显示子程序：当按下开始键后，1602液晶清屏并准备显示所得结果；按下复位键之后，将之前保留显示的所得结果清除、清屏，为下一次显示做准备。
作为本发明进一步的改进：所述外部a/d模块选用tlc549a/d转换器来进行信号采集。
作为本发明进一步的改进：所述仪表放大器为ad620an仪表放大器；所述运算放大器选用op07作为二级运算放大器。
作为本发明进一步的改进：所述电源模块选用ams1117稳压器外及相应的直流电源，提供5v， 12v和-12v直流电压。
作为本发明进一步的改进：所述主程序，开始时显示开机画面，此时按下启动键令程序执行，此时液晶初始化；之后显示出温度测量画面，这时经过算法计算，会显示出初始温度，将待测人体部位移红外测温传感器上方5cm处，即可实现人体体温的测量；最后，按下复位键，即可清除之前测量的结果，保证下一次测量结果的准确性。
作为本发明进一步的改进：所述主程序中，系统主函数：包括初始化温度、初始化i/o口、初始化1602液晶以及执行显示函数、运行a/d采集并最终正确显示人体体温测量结果。
作为本发明进一步的改进：所述i/o口初始化是完成对spce061a单片机i/o口的初始化，所述1602液晶的初始化包括了相应的静态显示及动态显示；
所述死循环内部包括执行显示函数、运行a/d转换及系统延时三部分：
所述执行显示函数，在保证1602能够接收到并能够显示的基础上，完成对温度信号的正确换算和显示，经过反复调整和实验，得到了了正确的算法结果；
所述运行a/d转换完成了外置a/d转换tlc549的设定，通过片选端，时钟端和数据端的配合作用，实现了将从信号放大电路得来的电信号转换为数字信号的功能，这使得红外测温系统的实现成为可能；
所述系统延时设定了延时函数，同时保证在每一次执行延时函数时进行清看门狗操作，保证程序的顺利运行。
作为本发明进一步的改进：还包括调试系统，所述调试系统包括调试系统硬件和调试系统软件：
所述调试系统硬件：
连接完成后，首先目测连接点是否有未连接情况，之后运用万用表对各个芯片之间连接部分进行检测，包括检查电源断与接地端，确保连接正确；所述调试系统软件：
所述调试系统软件：
针对各个模块，逐一进行调试，最后将所有的模块进行组合，整体进行调试，调试软件问题包含：语法错误和逻辑错误；针对语法错误，可以直接进行修改；面对逻辑错误，则需要进行单步调试，观察程序是否按照逻辑顺序运行，下一步是写入芯片，观察程序运行结果，对运行结果进行调试。
作为本发明进一步的改进：所述调试系统硬件具体做到：
1)、完成硬件系统连接，查看连接是否正常；2)、运用万用表测量各点电位是否正确，有无未连接情况；3)、保证共地，以确保硬件系统顺利运行。
本发明的综合运用spce061a单片机、ts118-3红外温度传感器、ad620an仪表放大器、op07运算放大器、1602液晶显示器和ams1117-3.3稳压器等硬件部分，结合软件程序的设计，包括数据采集程序，a/d转换程序，显示程序等重要程序，完成了硬件与软件的系统调试，设计了非接触式体温计。当有人体在传感器有效范围内移动时，放大器输出端有电压值变化，而且是呈线性变化。采集外接电压，能在显示屏上显示出相应的温度值，实现了无接触人体体温测量。相对于水银体温计，节约了大量测量时间，提高了工作效率；相对于电子体温计，测量结果更精确稳定。对于人流量大、消毒不便的防疫检查点来说，基于红外传感原理的体温计的使用更加安全有效便利。
附图说明
图1是：本发明提供的一种非接触式体温计的信号放大部分电路。
图2是：本发明提供的一种非接触式体温计的总体电路设计框图。
图3是：本发明提供的一种非接触式体温计的整体流程图。
图4是：本发明提供的一种非接触式体温计的系统主函数运行流程图。
图5是：本发明提供的一种非接触式体温计的死循环部分流程图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明提供的一种非接触式体温计做进一步更详细的说明：
实施例1
本实施例的非接触式体温计，请参看图1-5所示，包括系统硬件和主程序：
所述系统硬件包括主控制单片机模块和与主控制单片机模块通过电连接的外部a/d模块、信号放大模块、红外温度采集模块、显示模块和电源模块：
所述主控制单片机模块选用凌阳16位结构的微控制器spce061a；
所述信号放大模块包括仪表放大器和运算放大器；
所述红外温度采集模块选用ts118-3作为温度传感器；
所述显示模块采用字符型lcd1602液晶显示；
所述主程序包括：a/d采集子程序和液晶显示子程序：
所述a/d采集子程序：当按下开始键时，外置a/d转换开始执行，将接收的电信号转为数字信号；按下复位键后，a/d转换重新开始；
所述液晶显示子程序：当按下开始键后，1602液晶清屏并准备显示所得结果；按下复位键之后，将之前保留显示的所得结果清除、清屏，为下一次显示做准备。
所述外部a/d模块选用tlc549a/d转换器来进行信号采集。
所述仪表放大器为ad620an仪表放大器；所述运算放大器选用op07作为二级运算放大器。
所述电源模块选用ams1117稳压器外相应的直流电源，提供5v， 12v和-12v直流电压。
所述主程序，开始时显示开机画面，此时按下启动键令程序执行，此时液晶初始化；之后显示出温度测量画面，这时经过算法计算，会显示出初始温度，将待测人体部位移红外测温传感器上方5cm处，即可实现人体体温的测量；最后，按下复位键，即可清除之前测量的结果，保证下一次测量结果的准确性。
所述主程序中，系统主函数：包括初始化温度、初始化i/o口、初始化1602液晶以及执行显示函数、运行a/d采集并最终正确显示人体体温测量结果。
所述i/o口初始化是完成对spce061a单片机i/o口的初始化，所述1602液晶的初始化包括了相应的静态显示及动态显示；
所述死循环内部包括执行显示函数、运行a/d转换及系统延时三部分：
所述执行显示函数，在保证1602能够接收到并能够显示的基础上，完成对温度信号的正确换算和显示，经过反复调整和实验，得到了了正确的算法结果；
所述运行a/d转换部分完成了外置a/d转换tlc549的设定，通过片选端，时钟端和数据端的配合作用，实现了将从信号放大电路得来的电信号转换为数字信号的功能，这使得红外测温系统的实现成为可能；
所述系统延时部分设定了延时函数，同时保证在每一次执行延时函数时进行清看门狗操作，保证程序的顺利运行。
还包括调试系统，所述调试系统包括调试系统硬件和调试系统软件：
所述调试系统硬件：
连接完成后，首先目测连接点是否有未连接情况，之后运用万用表对各个芯片之间连接部分进行检测，包括检查电源断与接地端，确保连接正确；所述调试系统软件：
所述调试系统软件：
针对各个模块，逐一进行调试，最后将所有的模块进行组合，整体进行调试，调试软件问题包含：语法错误和逻辑错误；针对语法错误，可以直接进行修改；面对逻辑错误，则需要进行单步调试，观察程序是否按照逻辑顺序运行，下一步是写入芯片，观察程序运行结果，对运行结果进行调试。
所述调试系统硬件具体做到：
1)、完成硬件系统连接，查看连接是否正常；2)、运用万用表测量各点电位是否正确，有无未连接情况；3)、保证共地，以确保硬件系统顺利运行。
其中，
1、系统硬件
红外传感器ts118-3采集人体体温电信号，通过ad620an对红外测温传感器采集到的电信号进行一级放大，放大范围为1～1000倍，之后经由op07进行二级放大，放大倍数为10倍，将经过两次放大的电信号传送至tlc549外置a/d信号采集，经a/d采集进行a/d转换，最后接入spce061a单片机，交由系统软件经算法分析电信号。放大电路如图1所示，图中放大电路的增益为5000倍。在完成信号放大电路的基础上，连接单片机进行a/d转换，结合系统软件设计，完成软件编写，实现温度信号采集、传输、显示。系统总体电路设计框图如图2所示。
2、主程序
系统的主程序主要完成对系统的初始化，使系统各模块间能配合起来，完成系统的主要需求。开始时显示开机画面，此时按下启动键令程序执行，此时液晶初始化；之后显示出温度测量画面，这时经过算法计算，会显示出初始温度，将待测人体部位移红外测温传感器上方5cm处，即可实现人体体温的测量；最后，按下复位键，即可清除之前测量的结果，保证下一次测量结果的准确性。
程序流程图如图3所示。
主程序中包含了a/d采集子程序和液晶显示子程序两部分。a/d采集子程序主要指当按下开始键时，外置a/d转换开始执行，将接收的电信号转为数字信号；按下复位键后，a/d转换重新开始。液晶显示子程序主要指当按下开始键后，1602液晶清屏并准备显示所得结果；按下复位键之后，将之前保留显示的所得结果清除、清屏，为下一次显示做准备。
系统主函数：系统的主函数诠释了系统的具体设计思想，相关流程图及功能分析如图4所示。主函数的作用是在综合上述编程功能的基础上完成对整个系统的统一的，协调的控制，包含了初始化温度、初始化i/o口、初始化1602液晶以及执行显示函数、运行a/d采集并最终正确显示人体体温测量结果等功能。i/o口初始化的作用是完成对spce061a单片机i/o口的初始化。1602液晶显示是本设计中较为重要的部分，这里完成了对1602液晶的初始化包括了相应的静态显示及动态显示。
静态显示，保证了1602的顺利运行，同时对显示结果做了相应的后期处理，使得显示结果的界面变得更为直观。动态显示，则保证了实验结果即人体体温得以即时显示，方便了调试的进行和最终结果的确定。死循环内部包括了执行显示函数，运行a/d转换及系统延时三部分，如图5所示。
关于执行显示函数，针对1602液晶显示的特性，这里做了相关的设定，在保证1602能够接收到并能够显示的基础上，完成对温度信号的正确换算和显示，经过反复调整和实验，得到了正确的算法结果。可以完成人体体温的正确测量和显示。运行a/d转换部分完成了外置a/d转换tlc549的设定，通过片选端，时钟端和数据端的配合作用，实现了将从信号放大电路得来的电信号转换为数字信号的功能，这使得红外测温系统的实现成为可能。系统延时部分设定了延时函数，同时保证在每一次执行延时函数时进行清看门狗操作，保证程序的顺利运行。
3、调试系统
3.1调试系统硬件
设计原理图，依据图表连接电路。连接完成后，首先目测连接点是否有未连接情况，之后运用万用表对各个芯片之间连接部分进行检测，包括检查电源断与接地端，确保连接正确，基于本设计综合运用到多重模块，因此各模块间是否共地是硬件系统正确运行的前提保证，这里通过外置直流电源接通单片机vcc和gnd，保证了硬件系统共地的需求。
具体做到：
1.完成硬件系统连接，查看连接是否正常；2.运用万用表测量各点电位是否正确，有无未连接情况；3.保证共地，以确保硬件系统顺利运行。
3.2调试系统软件
调试系统软件采用的是模块化的调试办法，具体来说就是针对各个模块，逐一进行调试，最后将所有的模块进行组合，整体进行调试。调试软件中遇到的问题主要包含以下两类：语法错误和逻辑错误。针对语法错误，可以直接进行修改；面对逻辑错误，则需要进行单步调试，观察程序是否按照逻辑顺序运行，下一步是写入芯片，观察程序运行结果，对运行结果进行调试。
系统硬件包含：(1)主控单片机：凌阳科技推出的16位结构的微控制器spce061a；(2)外部a/d模块：选用tlc549a/d转换器来进行信号采集；(3)信号放大部分：仪表放大器ad620an，在实际应用中仅需要连接上适当的外接电阻即可实现信号放大功能；运算放大器：选用op07作为二级运算放大器；(4)红外温度采集：选用ts118-3作为温度传感器，在25～40℃之间非常接近线性关系；(5)显示部分：字符型lcd1602液晶显示；(6)电源部分：选用ams1117稳压器外相应的直流电源，提供5v， 12v和-12v直流电压。
红外测温传感器采集到的信号通常很微弱，很难被识别，需要运用适当的电路对采集到的信号进行放大，以满足信号处理的要求。系统硬件设计以上述六部分为基础，构成信号放大电路：ts118-3红外测温传感器测量人体温度所测得的电压通常为1mv左右，先对它进行一定程度上的放大，考虑到ts118-3引脚的特殊性，这里采用ad620an作为一级运放，op07作为二级运放，从而将信号放大至足够为参考电压，选用5v参考电压，所识别的大小，达到准确采集信号的目的。
为了能在公共场合实现安全高效的体温测量，减少近距离接触和人员聚集引起的交叉感染风险，本实施例的非接触式体温计，以红外线测温原理为基础，通过开发spce061a单片机，设计非接触式红外体温计，对人体体温进行实时的采集，能用于人体体温的快速测量。
应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
1.非接触式体温计，其特征在于包括系统硬件和主程序：
所述系统硬件包括主控制单片机模块和与主控制单片机模块通过电连接的外部a/d模块、信号放大模块、红外温度采集模块、显示模块和电源模块：
所述主控制单片机模块选用凌阳16位结构的微控制器spce061a；
所述信号放大模块包括仪表放大器和运算放大器；
所述红外温度采集模块选用ts118-3作为温度传感器；
所述显示模块采用字符型lcd1602液晶显示；
所述主程序包括：a/d采集子程序和液晶显示子程序：
所述a/d采集子程序：当按下开始键时，外置a/d转换开始执行，将接收的电信号转为数字信号；按下复位键后，a/d转换重新开始；
所述液晶显示子程序：当按下开始键后，1602液晶清屏并准备显示所得结果；按下复位键之后，将之前保留显示的所得结果清除、清屏，为下一次显示做准备。
2.根据权利要求1所述的非接触式体温计，其特征在于：所述外部a/d模块选用tlc549a/d转换器来进行信号采集。
3.根据权利要求1所述的非接触式体温计，其特征在于：所述仪表放大器为ad620an仪表放大器；所述运算放大器选用op07作为二级运算放大器。
4.根据权利要求1所述的非接触式体温计，其特征在于：所述电源模块选用ams1117稳压器外相应的直流电源，提供5v， 12v和-12v直流电压。
5.根据权利要求1所述的非接触式体温计，其特征在于：所述主程序，开始时显示开机画面，此时按下启动键令程序执行，此时液晶初始化；之后显示出温度测量画面，这时经过算法计算，会显示出初始温度，将待测人体部位移红外测温传感器上方5cm处，即可实现人体体温的测量；最后，按下复位键，即可清除之前测量的结果，保证下一次测量结果的准确性。
6.根据权利要求1所述的非接触式体温计，其特征在于：所述主程序中，系统主函数：包括初始化温度、初始化i/o口、初始化1602液晶以及执行显示函数、运行a/d采集并最终正确显示人体体温测量结果。
7.根据权利要求1所述的非接触式体温计，其特征在于：所述i/o口初始化是完成对spce061a单片机i/o口的初始化，所述1602液晶的初始化包括了相应的静态显示及动态显示；
所述死循环内部包括执行显示函数、运行a/d转换及系统延时三部分：
所述执行显示函数，在保证1602能够接收到并能够显示的基础上，完成对温度信号的正确换算和显示，经过反复调整和实验，得到了正确的算法结果；
所述运行a/d转换部分完成了外置a/d转换tlc549的设定，通过片选端，时钟端和数据端的配合作用，实现了将从信号放大电路得来的电信号转换为数字信号的功能，这使得红外测温系统的实现成为可能；
所述系统延时部分设定了延时函数，同时保证在每一次执行延时函数时进行清看门狗操作，保证程序的顺利运行。
8.根据权利要求1所述的非接触式体温计，其特征在于：还包括调试系统，所述调试系统包括调试系统硬件和调试系统软件：
所述调试系统硬件：
连接完成后，首先目测连接点是否有未连接情况，之后运用万用表对各个芯片之间连接部分进行检测，包括检查电源断与接地端，确保连接正确；所述调试系统软件：
所述调试系统软件：
针对各个模块，逐一进行调试，最后将所有的模块进行组合，整体进行调试，调试软件问题包含：语法错误和逻辑错误；针对语法错误，可以直接进行修改；面对逻辑错误，则需要进行单步调试，观察程序是否按照逻辑顺序运行，下一步是写入芯片，观察程序运行结果，对运行结果进行调试。
9.根据权利要求8所述的非接触式体温计，其特征在于：所述调试系统硬件具体做到：
1)、完成硬件系统连接，查看连接是否正常；2)、运用万用表测量各点电位是否正确，有无未连接情况；3)、保证共地，以确保硬件系统顺利运行。
技术总结