基于單片機的紅外體溫計設計

張菁

摘要：本設計采用紅外數字傳感器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顯示并在超溫時發出報警。利用軟件設計來完成對系統的控制。該智能體溫計可實現非接觸式測量，將體溫計置于額頭處數秒即可獲取體溫值，一旦超出設定值，就進行報警提示。

關鍵詞：紅外數字傳感器；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。然而面對現在人們追求快速、安全的生活方式，傳統的水銀體溫計需要在腋下測量5分鐘左右，經過人肉眼讀數，因而存在諸多弊端。隨著紅外技術的發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生傷害[1]。與傳統體溫計相比，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計的研究具有重要的理論和現實意義。

1 系統結構分析

本設計以單片機為主控制器，由紅外數字傳感器直接將采集到的信號進行內部放大和數據處理，送入單片機，由單片機來實現LCD顯示和超溫報警。其系統結構圖如圖1所示。

2 硬件電路設計

2.1 測溫電路設計

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境溫度進行補償的數字溫度[2]。該器件具有2種溫度輸出方式：數字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進行數據傳送。

2.2 報警電路

報警電路在體溫超過設定值時，進行報警。設計采用有源蜂鳴器DC5V。當系統上電后，電流通過限流電阻R2驅動三極管T1 8550放大來觸發蜂鳴器報警。其電路如圖3所示。

2.3 顯示電路設計

設計采用的常用的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引腳為數據引腳，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 軟件程序設計

本設計軟件程序利用了Keil uVsion4 編譯軟件，程序設計主要有四部分，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，單片機進行數據處理，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 制作與調試

本設計主要有測溫電路，時鐘電路，電源電路，復位電路，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，有無斷接現象，正負極端口是否接正確。電路檢查完后，對實物進行調試，接通電源，按下啟動按鈕，觀察LCD顯示的環境溫度值，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，按下單片機的復位按鍵，顯示溫度，并進行報警。

最后利用設計的紅外體溫計對人體不同部位進行多次測試，統計測量對比結果如表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，衛生，一般用于耳部測量。

5 結語

體溫生理參數作為人體最重要、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，具有響應快，安全等特點。 設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，王衛東，陳廣飛.非接觸式紅外遙感體溫計的設計和實現[J].醫療衛生裝備，2003（09）：16-17+19.

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

[3]周鵬.基于STC89C52單片機的溫度檢測系統設計[J].現代電子技術，2012（22）：10-13.