基于mlx90614的非接触式体温测量系统设计

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1、第8卷%第3期软件导刊Vol.8No.32009年3月SoftwareGuideMar.2009基于MLX90614的非接触式体温测量系统设计张日欣（华中科技大学生命科学与技术学院，湖北武汉430074）摘要：根据辐射测温原理设计制作温度测量系统。采用Melexis公司的MLX90614非接触测量的红外温度传感器，通过SMBus协议与AT89S51单片机通讯，并通过单片机系统驱动液晶显示模块显示，实现了非接触的温度测量，测量精度可达到±0.1℃，可广泛地运用于医学、化工等领域。关键词：红外温度测量；非接触温度测量；SMBus中图分类号：TP273文献标

2、识码：A文章编号：1672-7800（2009）03-0105-03长：8μm-14μm；⑥响应时间：200ms；⑦工作电压：9V。0引言2.2设计要点采用辐射测温法。在进行方案设计时注意以下几点。非接触测温技术也叫辐射测温。非接触红外测温优点如（1）由于低温目标红外辐射信号微弱，故要选择高响应率下：的红外探测器，这是实现低温目标能量探测的关键。（1）它的测量不干扰被测温场，不影响温度场分布，从而具（2）光经红外探测器转为电信号，此信号极其微弱，因此要有较高的测量准确度；选择低噪声、高输入阻抗、低温漂、高共模抑制比的运放，来提（2）测温范围宽。在理论上

3、无测量上限，可以测量相当高的高测温精度和稳定性。温度；（3）由于本测温仪包含数字信号和模拟信号，因此在进行（3）探测器的响应时间短，反应速度快，易于快速与动态测电路设计和PCB板设计时，一定要尽量避免数字信号对模拟信量；号产生影响，采取相应的屏蔽措施。（4）不必接触被测物体，操作方便；（4）由于测量体表温度，不同的部位体表温度有所不同，因（5）可以确定微小目标的温度。此正确的环境温度补偿和误差修正必不可少。（5）使光学系统与激光瞄准保持平行，以保证被测物体的1辐射测温基本原理准确定位。2.3红外测温仪的设计方案一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围

4、空间发测温仪由热电堆传感器、单片机、液晶显示、电源管理等部出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分分组成。通过热电堆探测器得到物体温度对应的电信号，电信布，与它的表面温度有着十分密切的关系。通过对物体自身辐号经过前置放大后送至A/D模块进行数模转换，再通过SMBus射的红外能量的测量，能准确地测定它的表面温度，这就是红总线将数据传到8051单片机系统，由单片机进行数据处理，并外辐射测温所依据的客观基础。非接触测温常用的测温方法有把处理完的最终温度值送往液晶进行实时显示。整体结构如图亮温法、全辐射测温法、部分辐射测温法、比色法和多波长测温1

5、所示。法。2设计方案2.1测温仪的基本指标根据测量要求，测量目标主要针对人体体表温度，同时可通过软件进行切换测温范围和精度，以满足不同测量场合的需要。要求设计技术指标如下：①测温范围：25-50℃；②温度分辨率：0.02℃；③距离系数：300:5；④重复精度：±0.4%；⑤工作波图1红外测温仪整体结构作者简介：张日欣(1969-)，男，江西彭泽人，华中科技大学生命科学与技术学院工程师、教学实验中心副主任，研究方向为计算机及控制。·106·软件导刊2009年（3）写字（写RAM或EEPROM）数据格式见图53系统的硬件电路和软件设计3.1硬件设计部分整个

6、系统分四个大的部分组成，即MLX90614BAA红外温度传感器、5V和3.3V电源、8051单片机和1602LCD显示模块。下图5写器件数据格式面主要介绍MLX90614BAA部分，其它部分可参见相关资料。系（4）数据传输时序见图6统原理图见图2。图6数据传输时序PWM/SDA上的数据在SCL变为低电平300ns后即可改变，数据在SCL的上升沿被捕获。16位数据分两次传输，每次传一个字节。每个字节都是按照高位（MSB）在前，低位（LSB）在后的格式传输，两个字节中间的第九个时钟是应答时钟。3.2.2程序设计（1）软件流程图多个MLX90614可以用于一

7、个系统中，通过地址不同区分器件。器件默认的地址为5AH，因此在多MLX90614系统中，需要给每个MLX90614分配一个不同的地址。在只有一个MLX90614的系统中，MLX90614识别地址00h，即在单个MLX90614系统中，可以使用该地址访问它。发送和接收数据是以字节为单位进行的，每个字的读写流程图如图7，系统数据操作程序流程如图8所示。每次发送一个图2系统原理字节（按位发送，发送8个位就是一个字节），然后判断对方是否3．2软件设计有应答，如果有应答，就接着发送下一个字节；如果没有应答，3.2.1MLX90614的传输协议多次重发该字节，直到

8、有应答，再发送下一个字节，如果多次重（1）MLX90614的SMBus协议见图3发后，仍然没有