單片機控制的非接觸式測溫系統(tǒng)的硬件設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u10644單片機控制的非接觸式測溫系統(tǒng)的硬件設計案例 154331.1STM32最小系統(tǒng) 142991.2紅外測溫傳感器模塊 1285541.3OLED顯示模塊 3307511.4蜂鳴器模塊 31.1STM32最小系統(tǒng)本設計選用STM32F103C8T6作為核心系統(tǒng)的微處理器。STM32系列處理器采用ARM32位內核結構，最高工作頻率72MHz。指令精練簡要，性價比更高，處理器處理響應速度快，自帶512K字節(jié)Flash存儲器和64k的SRAM存儲器，有豐富的I/O接口。[8]處理器功耗低，有三種低功耗模式。STM32F103原理圖如圖2.1所示。圖2.1STM32F103原理圖目前，單片機應用到生活的各個領域，比如用于自動控制、智能家居、醫(yī)用醫(yī)療設備、工業(yè)智能化等領域。[9]1.2紅外測溫傳感器模塊MLX90614型非接觸測溫模塊是Melexis公司生產(chǎn)的高精度測溫芯片。內部設置的低噪聲放大器和17位模數(shù)轉換器，使得高精度和高分辨率的溫度測量得以實現(xiàn)。其工作環(huán)境溫度范圍為-40-125℃，被測目標溫度范圍為-70-380℃。[10]單片機與MLX90614紅外測溫模塊之間的通信是“類IIC”通信，跟IIC通信方式很像但又不是IIC，它還有一個名字叫做SMBus。SMBus是一種二線串行協(xié)議，對應的引腳為SDA和SCL，SDA兼有數(shù)字輸入輸出功能，SCL是數(shù)字輸入，用作通信時鐘信號，SMBus協(xié)議允許主控制器與一個或是一個以上的從動器件通信。[11]MLX90614的管腳分布如圖2.2所示。圖2.2MLX90614的管腳分布MLX90614由紅外熱電堆傳感器和信號處理芯片組成。MLX90614有32個字長16位的EEPROM存儲單元，地址為000H-01FH。SMBus可以讀取EEPROM中所有寄存器，然而只有部分寄存器能進行改寫。測量溫度上限的計算方法為將計算結果寫入000H；溫度下限的計算方法一樣為將計算結果寫入001H。MLX90614有32個17位RAM存儲單元。用戶不能通過RAM寫入數(shù)據(jù)，只能讀取部分RAM中的16位存儲數(shù)據(jù)。006H存儲單元用來保存采集到的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，007H用來保存采集的被測對象溫度數(shù)據(jù)。通過公式計算可以得到環(huán)境溫度Tr及被測物體溫度數(shù)據(jù)Tt。Tt和Tr即可以通過SMBus讀取RAM單元輸出，也可以通過PWM數(shù)字模式輸出。由于SMBus方式測出數(shù)據(jù)分辨率0.02℃，范圍固定；而PWM數(shù)字模式輸出10位分辨率，范圍可配置。對比之下采用SMBus方式進行溫度數(shù)據(jù)Tr和Tt的讀取輸出。輸出溫度公式為：由于該結果為物體表面溫度，并非人體體溫，因此需要進行數(shù)據(jù)換算，換算公式為：Tu即為測試實際人體體溫。本設計使用的MLX90614模塊原理圖如圖2.2所示。圖2.2MLX90614模塊原理圖1.3OLED顯示模塊OLED顯示屏由有機電自發(fā)光二極管制成。相比其他液晶屏，其具有高亮度、顯示精度高、功耗低等優(yōu)點。同時，OLED的超小體積及超強兼容也十分滿足本系統(tǒng)的要求。[12]1.4蜂鳴器模塊蜂鳴器按照驅動方式分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。有源蜂鳴器內部帶了振蕩源，而無源蜂鳴器內部是不帶振蕩源的，要響必須給一定的脈沖頻率信號驅動才會響。有源蜂鳴器程