摘 要

非制冷红外热像仪是现阶段最为主流的夜视观测仪器之一，它能够探测所观测目标的红外辐射，继而经光电转换以及电信号处理等各种方法把待测物体的表面温度分布图像转化成为视频图像。非制冷红外热像仪能够应用在电力系统、钢铁行业、玻璃工业、塑料工业、水泥和石灰窑监测系统、供热通风及制冷行业、汽车检测与维护、消防系统应用、警用热像仪、石化行业、电路分析等场合。

本文的主要内容是设计一款非制冷红外热像仪机芯专用控制盒电路，这一电路是通过上位机配置控制盒上的不同按键功能，利用电路板上的RS232串口与红外热像仪机芯进行通讯，模拟上位机向机芯发送设置好的指令，控制热像仪执行相应动作。在本次设计中，主要是采用MSP430单片机编程来实现这一目的的。通过设计控制盒电路，解决实际工作中的问题，节约时间，提高效率。

本文的特色在于：设计了一个新的控制盒，能够控制非制冷红外热像仪机芯，方便携带和控制。

关键词：红外热像仪；MSP430单片机；电路设计

Abstract

Uncooled infrared thermal imager is one of the most mainstream night vision observation instrument at present, and it can detect the target infrared radiation, which in turn by photoelectric conversion and signal processing a variety of methods, such as the temperature distribution of target object image conversion become video images. Uncooled infrared thermal imager can be applied in power system, the steel industry, glass industry, plastic industry, cement and lime kiln monitoring system, heating ventilation and refrigeration industry, vehicle inspection and maintenance, fire control system application, police thermal imager, petrochemical industry, circuit analysis, etc.

The main content of this paper is to design an uncooled infrared thermal imager special movement control box circuit, this circuit is through the different keys on the PC configuration control box function, using RS232 serial port on the circuit board with infrared thermal imager machine communication, analog PC send movement set good instruction, control the thermal imager to perform the corresponding action. In this design, mainly adopting MSP430 single chip microcomputer to realize this purpose. Through the design circuit and control box, to solve problems in the practical work, to save time, improve efficiency.

This article features: designed a new control box, can control the movement of uncooled infrared thermal imaging device, and can be convenient for carrying and control.

Key words: infrared thermal imager；MSP430 single chip microcomputer；the circuit design

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1红外热像仪 1

1.2 非制冷红外热像仪 2

1.3 研究内容及章节安排 2

第2章 非制冷红外热像仪 4

2.1红外热像仪测温原理 4

2.2 非制冷红外热像仪系统构成及工作原理 5

2.3 非制冷红外热像仪性能参数 6

2.4 本章小结 7

第3章 非制冷红外热像仪机芯控制盒 8

3.1 原理框图 8

3.2 MSP430F1232功能简介 8

3.3通讯原理 9

3.3.1 通讯原理及协议 9

3.3.2 通讯方式 11

3.4 本章小结 12

第4章 非制冷红外热像仪机芯控制盒电路设计 13

4.1 硬件电路设计 13

4.1.1 电源电路 13

4.1.2 按键电路 14

4.1.3 串口电路设计 14

4.1.4 单片机电路设计 15

4.1.5 PCB图的绘制 16

4.2 软件设计 17

4.2.1 软件介绍 17

4.2.2 软件流程 17

4.2.3 按键设计 18

4.2.4 串口设计 20

4.2.5 FLASH编程实现 21

4.3 电路板的测试 23

4.4 本章小结 24

第5章 结论 25

参考文献 26

附 录 27

致 谢 47

第1章 绪论

1.1红外热像仪

“红外线”一词源于单词“past red”，意为超出红色之外，表示该波长的光处于电磁辐射频谱中的位置。早在1800 年，德国的天文学家 Sir William Herschel使用太阳发出的光进行了部分光学实验。他把温度计安放在被太阳光穿过的棱镜后的各种颜色处，测量每种颜色的温度，然后在红色之外的位置发现了温度，即为红外辐射。Herschel 发现，当越过红光部分到达被Herschel 称为“暗红热”的位置时，温度计的示数就会升高。“暗红热”就是现在的红外热能，它在电磁波频谱区域被称为电磁辐射。利用测量物体的红外热能可进行成像，“thermography”这个单词就是根据同根词衍生的，意为是“温度图像”。

红外热像仪能够使被测物体发出的红外辐射能量分布图形在经过红外探测器和光学成像物镜检测后能够该物体的红外热像图，它和被测物件表面的热分布场彼此对应。简而言之，红外热像仪就是能够把物体本身发射出的肉眼看不到的红外能量转换变化为可见的图像的工具。得到的热图像之中的各种颜色能够表示被测物体的温度的差别。