基于單片機的紅外體溫計設(shè)計

張菁

摘要：本設(shè)計采用紅外數(shù)字傳感器MLX90614來采集人體或物體的溫度，由單片機來處理溫度值送入LCD顯示并在超溫時發(fā)出報警。利用軟件設(shè)計來完成對系統(tǒng)的控制。該智能體溫計可實現(xiàn)非接觸式測量，將體溫計置于額頭處數(shù)秒即可獲取體溫值，一旦超出設(shè)定值，就進行報警提示。

關(guān)鍵詞：紅外數(shù)字傳感器；體溫計；單片機

中圖分類號：TH789 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）03-0171-02

體溫是人體最基本、最重要的生命指標，測量體溫在日常護理中占有重要地位。然而面對現(xiàn)在人們追求快速、安全的生活方式，傳統(tǒng)的水銀體溫計需要在腋下測量5分鐘左右，經(jīng)過人肉眼讀數(shù)，因而存在諸多弊端。隨著紅外技術(shù)的發(fā)展紅外體溫計也以其安全、快速的特點，得到大眾的認可。紅外體溫計主要是根據(jù)黑體輻射原理來測量人體輻射的紅外線波長，隨之來測量體溫的，它所用的紅外傳感器只吸收人體輻射的紅外線而不向人體發(fā)射任何射線，它采用的是被動式非接觸的測量方法，可以有效避免人體交叉感染，使用安全方便，所以紅外體溫計對人體不會產(chǎn)生傷害[1]。與傳統(tǒng)體溫計相比，紅外體溫計使用安全，測量方便，測量時間短，所以對于紅外體溫計設(shè)計的研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

本設(shè)計以單片機為主控制器，由紅外數(shù)字傳感器直接將采集到的信號進行內(nèi)部放大和數(shù)據(jù)處理，送入單片機，由單片機來實現(xiàn)LCD顯示和超溫報警。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 硬件電路設(shè)計

2.1 測溫電路設(shè)計

測溫電路選擇了MLX90614紅外傳感器，該傳感器可以直接輸出完全線性化的并且已對環(huán)境溫度進行補償?shù)臄?shù)字溫度[2]。該器件具有2種溫度輸出方式：數(shù)字PWM輸出及SMBus接口輸出，采用罐形（TO-39）封裝，體積小巧、使用方便。MLX90614的溫度測量范圍為- 40～+ 125℃，溫度分辨率為0.02℃。在溫度范圍為+ 32～+ 42℃時，測量的絕對精度為± 0.2℃ ，非常適用于對人體溫度進行測量。共有四個引腳，除了電源與接地端，另外的兩個引腳分別是SCL/Vz ：SMBus串行時鐘輸入端 和PWM/SDA：數(shù)字輸入/輸出端紅外測溫電路圖如圖2所示，SCL/Vz端接單片機串行輸入口RXD，PWM/SDA接串行輸出口TXD，通過串行口的方式0進行數(shù)據(jù)傳送。

2.2 報警電路

報警電路在體溫超過設(shè)定值時，進行報警。設(shè)計采用有源蜂鳴器DC5V。當系統(tǒng)上電后，電流通過限流電阻R2驅(qū)動三極管T1 8550放大來觸發(fā)蜂鳴器報警。其電路如圖3所示。

2.3 顯示電路設(shè)計

設(shè)計采用的常用的LCD1602液晶顯示屏，該顯示屏可以顯示兩行，每行16個字符，采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的性價比[3]。其中7-14引腳為數(shù)據(jù)引腳，4-6引腳為控制引腳，15-16為背光正負極引腳。顯示電路如圖4所示。

3 軟件程序設(shè)計

本設(shè)計軟件程序利用了Keil uVsion4 編譯軟件，程序設(shè)計主要有四部分，分別是主程序，紅外測溫程序，顯示程序和報警程序。其主程序工作過程是，系統(tǒng)正常上電，開始初始化，有按鍵按下時，傳感器將檢測到的信號傳輸給單片機，單片機進行數(shù)據(jù)處理，進行送顯，報警，若無鍵按下，液晶顯示器清屏。主程序的程序流程圖如圖5所示。

4 制作與調(diào)試

本設(shè)計主要有測溫電路，時鐘電路，電源電路，復(fù)位電路，顯示電路，報警電路。所以在制作前首先對其總體電路做好布局、布線，減少交叉連接，制作過程中認真，仔細，制作完成后，用萬用表檢測焊接好的電路，看是否連通，有無斷接現(xiàn)象，正負極端口是否接正確。電路檢查完后，對實物進行調(diào)試，接通電源，按下啟動按鈕，觀察LCD顯示的環(huán)境溫度值，記錄，再多次測量人體不同部位的體溫，進行比較，分析誤差。圖6為焊接好的實物圖，利用水杯模擬超過37度的體溫溫度，按下單片機的復(fù)位按鍵，顯示溫度，并進行報警。

最后利用設(shè)計的紅外體溫計對人體不同部位進行多次測試，統(tǒng)計測量對比結(jié)果如表1所示 。

通過紅外體溫計對人體不同部位溫度的測試，可以看出不同部位體溫值是有差別的，口腔溫度高于耳部溫度，額頭溫度稍低，一般口腔溫度接近于人體的體溫。便于使用健康，衛(wèi)生，一般用于耳部測量。

5 結(jié)語

體溫生理參數(shù)作為人體最重要、最基本的生命指標，紅外體溫計作為一種新型的非接觸式體溫計，與水銀體溫計相比，具有響應(yīng)快，安全等特點。 設(shè)計中的體溫計加入了超溫報警，LCD顯示等多種功能，使其功能更為完善。

參考文獻

[1]毛志毅，蘇東明，李開元，王衛(wèi)東，陳廣飛.非接觸式紅外遙感體溫計的設(shè)計和實現(xiàn)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2003（09）：16-17+19.

[2]李娜娜，馬游春，李錦明.基于MLX90615和MSP430的紅外測溫系統(tǒng)的設(shè)計[J].傳感器與系統(tǒng)，2011，30（9）：115-117.

[3]周鵬.基于STC89C52單片機的溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012（22）：10-13.