一款基于TN901和無線藍(lán)牙串口透傳的紅外測溫儀

叢茂檸

摘要：本文主要介紹了一款適宜人體紅外線檢測的熱釋電傳感器TN901，設(shè)計(jì)了在TN901基礎(chǔ)上的紅外測溫儀的整體系統(tǒng)構(gòu)架，開發(fā)了包括整體方案，硬件電路，單片機(jī)程序。本設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)非接觸測溫方式上，增加了藍(lán)牙串口透傳模塊，實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)距離接收、顯示，拓寬了項(xiàng)目的應(yīng)用范圍。

關(guān)鍵詞：人體測溫?zé)後岆妭鞲衅鱏TC89S52無線藍(lán)牙串口透傳

中圖分類號：TN219 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2010）08（c）-0018-02

1人體紅外測溫儀的硬件設(shè)計(jì)

1.1 總體框圖設(shè)計(jì)

上電后，按開始按鈕系統(tǒng)即開始持續(xù)工作，紅外傳感器接收到人體發(fā)出的紅外線，經(jīng)過TN901模塊對所測得的信號進(jìn)行放大、濾波、再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，將最終的信號轉(zhuǎn)換成SPI總線信號傳輸至單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后，將信息通過藍(lán)牙串口透傳模塊傳送到接收端的LCD1602顯示單元顯示出溫度讀數(shù)。

1.2 電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用STC89系列單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲和處理。電路的主要功能是將熱釋電傳感器接收的紅外輻射能量轉(zhuǎn)換為可供單片機(jī)接收的數(shù)字信號。顯示器（LCD）由單片機(jī)P0端口驅(qū)動，并由單片機(jī)通過軟件控制顯示人體的溫度。

1.2.1 熱釋電紅外傳感器TN901[1]

本設(shè)計(jì)的探頭使用的是熱釋電紅外線傳感器TN901，它能接收人體發(fā)射出的紅外線并使之轉(zhuǎn)換成數(shù)字號。這種傳感器內(nèi)部集成了濾波、放大和數(shù)模轉(zhuǎn)換的功能，主要使用的是SPI的協(xié)議流程，通過SCK和Data完成傳輸。它的工作溫度是-33℃～220℃，特別適合測量人體的溫度。

1.2.2 LCD1602顯示器

液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用的LCD1602字符型液晶模塊是一種用5×7點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個(gè)字、2行16個(gè)字、2行20個(gè)字等等。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：

第3腳：VEE為液晶顯示器對比度調(diào)整端；

第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器；

第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)；

第6腳：E為使能端，當(dāng)E由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令；

第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線；

第15～16腳：空腳。

液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。在電路連接上，LCD1602顯示模塊可以直接和單片機(jī)STC89S52直接接口，液晶顯示的D0～D7八個(gè)雙向端口接STC89C52單片機(jī)的P0口的P0.0～P0.7，單片機(jī)的P0口作為通用的輸入、輸出端口使用。

1.2.3 藍(lán)牙串口透傳模塊

該串口透傳模塊較簡單，根據(jù)官方手冊，只要將其當(dāng)作是一個(gè)固定波特率的串口使用就可以了，但只能一對一通信。有了這個(gè)透傳模塊，就可以延伸測量模塊與顯示模塊之間的距離。在家里測試時(shí)，無線信號隔2堵墻工作基本沒有問題，如此就可以開發(fā)出一些新的功能，例如，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)距離的監(jiān)測病人的體溫有無異常。

2系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

接通電源，電源指示LED亮起表示電源供電正常，初始化TN901模塊和LCD1602液晶顯示器，使其顯示目標(biāo)溫度和環(huán)境溫度字樣；控制TN901的A管腳置低電平，進(jìn)入測量狀態(tài)，單片機(jī)控制CLK管腳產(chǎn)生脈沖，當(dāng)脈沖為下降沿時(shí)讀取Data數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是一位一位的讀入單片機(jī)，單片機(jī)通過“<<”移位指令將數(shù)據(jù)一位位寫入一個(gè)字節(jié)中；由于TN901在A管腳置低電平后就連續(xù)的上傳目標(biāo)溫度和環(huán)境溫度，所以單片機(jī)需要辨別命令的啟示標(biāo)志，最終連續(xù)讀取4個(gè)字節(jié)命令內(nèi)容，將溫度信息處理轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，通過輸出端口D0～D7輸入到單片機(jī)的P0端口中。

圖2為傳感器SPI時(shí)序圖[3]，CLK管腳產(chǎn)生時(shí)鐘信號，在時(shí)鐘下降沿時(shí)，單片機(jī)讀走DATA上的數(shù)據(jù)，每段數(shù)據(jù)的時(shí)間為20ms，數(shù)據(jù)間隔大于100ms，這樣每次有脈沖來時(shí)先讀取頭部，當(dāng)頭部是環(huán)境溫度，或者是目標(biāo)溫度時(shí)再繼續(xù)讀取下一字節(jié)，這樣連續(xù)讀取后的數(shù)據(jù)就會在LCD1602上顯示出來。

3結(jié)語

在實(shí)際測試和使用過程中，發(fā)現(xiàn)以下的一些問題及不足。

（1）熱釋傳感器測量針對的是一個(gè)錐面，所以在測量人體溫度時(shí)，傳感器要垂直對準(zhǔn)被測面（如額頭），正常誤差在±0.1℃，距離越遠(yuǎn)誤差越大，角度不能超過±20°。

（2）對于測量透明材料，環(huán)境溫度應(yīng)低于被測物體溫度，避免周圍環(huán)境高溫對物體的影響。

（3）不能應(yīng)用于光亮的或拋光的金屬表面的測溫，不能透過玻璃進(jìn)行測溫。

參考文獻(xiàn)

[1] 熱釋電紅外傳感器TN901數(shù)據(jù)手冊[S].2006.