張菁

摘要：本設(shè)計(jì)采用紅外數(shù)字傳感器MLX90614來(lái)采集人體或物體的溫度，由單片機(jī)來(lái)處理溫度值送入LCD顯示并在超溫時(shí)發(fā)出報(bào)警。利用軟件設(shè)計(jì)來(lái)完成對(duì)系統(tǒng)的控制。該智能體溫計(jì)可實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，將體溫計(jì)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(jìn)行報(bào)警提示。

關(guān)鍵詞：紅外數(shù)字傳感器；體溫計(jì)；單片機(jī)

中圖分類號(hào)：TH789 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）03-0171-02

體溫是人體最基本、最重要的生命指標(biāo)，測(cè)量體溫在日常護(hù)理中占有重要地位。然而面對(duì)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(jì)需要在腋下測(cè)量5分鐘左右，經(jīng)過(guò)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(jì)也以其安全、快速的特點(diǎn)，得到大眾的認(rèn)可。紅外體溫計(jì)主要是根據(jù)黑體輻射原理來(lái)測(cè)量人體輻射的紅外線波長(zhǎng)，隨之來(lái)測(cè)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(dòng)式非接觸的測(cè)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(jì)對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生傷害[1]。與傳統(tǒng)體溫計(jì)相比，紅外體溫計(jì)使用安全，測(cè)量方便，測(cè)量時(shí)間短，所以對(duì)于紅外體溫計(jì)設(shè)計(jì)的研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為主控制器，由紅外數(shù)字傳感器直接將采集到的信號(hào)進(jìn)行內(nèi)部放大和數(shù)據(jù)處理，送入單片機(jī)，由單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)LCD顯示和超溫報(bào)警。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 測(cè)溫電路設(shè)計(jì)

測(cè)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(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行補(bǔ)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(cè)量范圍為- 40～+ 125℃，溫度分辨率為0.02℃。在溫度范圍為+ 32～+ 42℃時(shí)，測(cè)量的絕對(duì)精度為± 0.2℃ ，非常適用于對(duì)人體溫度進(jìn)行測(cè)量。共有四個(gè)引腳，除了電源與接地端，另外的兩個(gè)引腳分別是SCL/Vz ：SMBus串行時(shí)鐘輸入端 和PWM/SDA：數(shù)字輸入/輸出端紅外測(cè)溫電路圖如圖2所示，SCL/Vz端接單片機(jī)串行輸入口RXD，PWM/SDA接串行輸出口TXD，通過(guò)串行口的方式0進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

2.2 報(bào)警電路

報(bào)警電路在體溫超過(guò)設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行報(bào)警。設(shè)計(jì)采用有源蜂鳴器DC5V。當(dāng)系統(tǒng)上電后，電流通過(guò)限流電阻R2驅(qū)動(dòng)三極管T1 8550放大來(lái)觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警。其電路如圖3所示。

2.3 顯示電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)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(gè)字符，采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有很高的性價(jià)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(fù)極引腳。顯示電路如圖4所示。

3 軟件程序設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)軟件程序利用了Keil uVsion4 編譯軟件，程序設(shè)計(jì)主要有四部分，分別是主程序，紅外測(cè)溫程序，顯示程序和報(bào)警程序。其主程序工作過(guò)程是，系統(tǒng)正常上電，開(kāi)始初始化，有按鍵按下時(shí)，傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行送顯，報(bào)警，若無(wú)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(jì)主要有測(cè)溫電路，時(shí)鐘電路，電源電路，復(fù)位電路，顯示電路，報(bào)警電路。所以在制作前首先對(duì)其總體電路做好布局、布線，減少交叉連接，制作過(guò)程中認(rèn)真，仔細(xì)，制作完成后，用萬(wàn)用表檢測(cè)焊接好的電路，看是否連通，有無(wú)斷接現(xiàn)象，正負(fù)極端口是否接正確。電路檢查完后，對(duì)實(shí)物進(jìn)行調(diào)試，接通電源，按下啟動(dòng)按鈕，觀察LCD顯示的環(huán)境溫度值，記錄，再多次測(cè)量人體不同部位的體溫，進(jìn)行比較，分析誤差。圖6為焊接好的實(shí)物圖，利用水杯模擬超過(guò)37度的體溫溫度，按下單片機(jī)的復(fù)位按鍵，顯示溫度，并進(jìn)行報(bào)警。

最后利用設(shè)計(jì)的紅外體溫計(jì)對(duì)人體不同部位進(jìn)行多次測(cè)試，統(tǒng)計(jì)測(cè)量對(duì)比結(jié)果如表1所示 。

通過(guò)紅外體溫計(jì)對(duì)人體不同部位溫度的測(cè)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(cè)量。

5 結(jié)語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn)

[1]毛志毅，蘇東明，李開(kāi)元，王衛(wèi)東，陳廣飛.非接觸式紅外遙感體溫計(jì)的設(shè)計(jì)和實(shí)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(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].傳感器與系統(tǒng)，2011，30（9）：115-117.

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