一种非接触式电子体温计的设计

摘 要 随着社会的不断进步，人们越来越重视自身的身体健康，而人体的温度又是判别人身体健康情况的重要指标，因此体温计有着独特地位。本设计采用STC89C52单片机，利用红外热电堆传感器MLX90614，经过此次设计，希望能为体温监测应用的未来发展提供新的思路和方法，使之能广泛地用于各种应用中。

关键词 STC89C52单片机 MLX90614 非接触式红外测温

中图分类号：TP732.205 文献标识码：A

伴随着科学技术的迅猛发展，传统的接触式测量人体体温的方法已不能适应现在的一些时间和场合的测量体温的需要，所以，当前对非接触式的测温方法或远距离测量的技术需要越来越大。本次的非接触式体温计设计也是基于这个缘由。

1系统工作原理

系统主要利用红外测温原理，一切温度高于绝对零度（-273.35℃）的物体，由于分子热运动，物体会不停地向外辐射能量。物体辐射能量的大小与它表面温度有着十分密切的关系。因此，通过测量物体辐射的能量，便能测量出物体温度。本文采用的就是这种测量方法，以达到测得人体体温的功能。

红外测温的原理是基于黑体的辐射定律。黑体是一种理想物体，它能将入射的电磁波全部吸收，不会发生任何穿透、反射或折射，即它的辐射吸收率为1。

基于这个辐射原理，系统的核心部分使用单片机，由单片机控制对温度的输入。当测温开始后，利用传感器采集人体表面温度，并通过内部模块转化成电信号，随之将电信号转换为数字信号，再发送到单片机控制中心，而后由系统处理这个信号，处理完毕后使用LCD显示电路显示出人体温度。如果被测温度超过37摄氏度，LED灯闪烁响应预警。若要再次测量，需使用复位系统，然后可以开始重新测量。根据具体的需求最终我们选择，实物的稳定工作电压由5V直流稳压电源提供。传感器使用MLX90614，单片机采用STC89C52，显示器采用液晶显示屏，并接入部分其他元器件，以这些元器件完成本次设计的实物拼接。其中，MLX90614红外测温传感器是用于采集电信号；STC89C52单片机作用是系统控制和对采集的数据进行处理分析；显示器是用于显示系统状态和测量结果；LED是用于报警，以保证系统正常运行。

2主要硬件电路的设计与实现

基于STC89C52的红外体温计的硬件电路设计的设计思想是当下流行的模块化和自顶向下，主要将系统划分为六个模块：处理模块、测温模块、显示模块、报警模块、串口模块和电源模块。通过分解整体问题，将问题划成一个一个的小问题，使用自顶向下的顺序，将一个一个的小问题逐个解决。并且，此方法思路清晰，利于调试，可以降低了本设计的难度。

2.1 单片机最小系统电路设计

系统的核心部分是STC89C52单片机处理器，作用是对数据进行传输、处理和分析。但是单片机不能独立工作，即单片机最小系统一般由时钟电路、复位电路、片外RAM、片外ROM、按键、数码管、液晶显示器、外部扩展接口等部分组成。

晶体振荡器简称晶振，每个单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是它的输入和输出端，由这个放大器与作为反馈的片外晶体仪器构成一个自激振荡器。外接晶振振荡器是指外部振荡源直接接入XTAL1和XTAL2引脚上，同时与石英晶体片（Y2）和两个电容（C11和C12）仪器构成晶振振荡器。

2.2 传感器电路设计

MLX90614是由Meiexis研发的一款测量温度的产品，它主要由以下几个部分组成：

（1）红外热电堆感应器MLX81101；

（2）信号处理芯片MLX90302；

MLX90302在信号处理中采用低噪声放大器、模数转换器（ADC）以及DSP微处理器，它们能很好地提高测量的精度。数据先经过低噪声放大器放大，然后通过ADC输出到DSP处理完毕后，存储在RAM中，最后通过双线标准SMBus输出，也可以用PWM作为输出方式。 MLX90614与单片机的输入输出由SCL/VZ、PWM/SDA和P1.0、P1.1相连，完成数据之间的传输任务。VDD与电源输入相连，接入5V电压，VSS与外壳相连并接地，同时在SCL/VZ和PWM/SDA端口上加入电阻。

3系统软件设计

本设计由于采用的是模块化数据处理，把所有的系统模块划分为多个不同的小模块，并逐一解决。程序编写主要通过KEIL软件，当插入电源后，STC89C52单片机将自动获取初始状态即初始化，然后开始正常工作。接着，由单片机控制，启动传感器MLX90416，接着传感器判断是否有测温操作，若没有任何其余操作，显示器将输出室温，若有测温操作，就由传感器采集数据并送入单片机进行处理，随着就将处理后的数据用显示器输出当前采集的温度值。如果操作中出现错误操作或测得温度超出设定范围，可以使用复位按键重启系统，并重新进行操作。

4展望

（1）系统功能有些单一，单片机功能未得到充分利用。可在系统中加入智能语音播报、声光报警、红外遥控、时钟显示等功能，使其更多的满足人们的日常需求。

（2）温度测量不够精确。该系统红外非接触式测得人体体温，由于环境因素和程序编写能力不足，系统保持不够完善。

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