基于单片机的红外体温计设计

张菁

摘要：本设计采用红外数字传感器MLX90614来采集人体或物体的温度，由单片机来处理温度值送入LCD显示并在超温时发出报警。利用软件设计来完成对系统的控制。该智能体温计可实现非接触式测量，将体温计置于额头处数秒即可获取体温值，一旦超出设定值，就进行报警提示。

关键词：红外数字传感器；体温计；单片机

中图分类号：TH789 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）03-0171-02

体温是人体最基本、最重要的生命指标，测量体温在日常护理中占有重要地位。然而面对现在人们追求快速、安全的生活方式，传统的水银体温计需要在腋下测量5分钟左右，经过人肉眼读数，因而存在诸多弊端。随着红外技术的发展红外体温计也以其安全、快速的特点，得到大众的认可。红外体温计主要是根据黑体辐射原理来测量人体辐射的红外线波长，随之来测量体温的，它所用的红外传感器只吸收人体辐射的红外线而不向人体发射任何射线，它采用的是被动式非接触的测量方法，可以有效避免人体交叉感染，使用安全方便，所以红外体温计对人体不会产生伤害[1]。与传统体温计相比，红外体温计使用安全，测量方便，测量时间短，所以对于红外体温计设计的研究具有重要的理论和现实意义。

1 系统结构分析

本设计以单片机为主控制器，由红外数字传感器直接将采集到的信号进行内部放大和数据处理，送入单片机，由单片机来实现LCD显示和超温报警。其系统结构图如图1所示。

2 硬件电路设计

2.1 测温电路设计

测温电路选择了MLX90614红外传感器，该传感器可以直接输出完全线性化的并且已对环境温度进行补偿的数字温度[2]。该器件具有2种温度输出方式：数字PWM输出及SMBus接口输出，采用罐形（TO-39）封装，体积小巧、使用方便。MLX90614的温度测量范围为- 40～+ 125℃，温度分辨率为0.02℃。在温度范围为+ 32～+ 42℃时，测量的绝对精度为± 0.2℃ ，非常适用于对人体温度进行测量。共有四个引脚，除了电源与接地端，另外的两个引脚分别是SCL/Vz ：SMBus串行时钟输入端 和PWM/SDA：数字输入/输出端红外测温电路图如图2所示，SCL/Vz端接单片机串行输入口RXD，PWM/SDA接串行输出口TXD，通过串行口的方式0进行数据传送。

2.2 报警电路

报警电路在体温超过设定值时，进行报警。设计采用有源蜂鸣器DC5V。当系统上电后，电流通过限流电阻R2驱动三极管T1 8550放大来触发蜂鸣器报警。其电路如图3所示。

2.3 显示电路设计

设计采用的常用的LCD1602液晶显示屏，该显示屏可以显示两行，每行16个字符，采用单+5V电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比[3]。其中7-14引脚为数据引脚，4-6引脚为控制引脚，15-16为背光正负极引脚。显示电路如图4所示。

3 软件程序设计

本设计软件程序利用了Keil uVsion4 编译软件，程序设计主要有四部分，分别是主程序，红外测温程序，显示程序和报警程序。其主程序工作过程是，系统正常上电，开始初始化，有按键按下时，传感器将检测到的信号传输给单片机，单片机进行数据处理，进行送显，报警，若无键按下，液晶显示器清屏。主程序的程序流程图如图5所示。

4 制作与调试

本设计主要有测温电路，时钟电路，电源电路，复位电路，显示电路，报警电路。所以在制作前首先对其总体电路做好布局、布线，减少交叉连接，制作过程中认真，仔细，制作完成后，用万用表检测焊接好的电路，看是否连通，有无断接现象，正负极端口是否接正确。电路检查完后，对实物进行调试，接通电源，按下启动按钮，观察LCD显示的环境温度值，记录，再多次测量人体不同部位的体温，进行比较，分析误差。图6为焊接好的实物图，利用水杯模拟超过37度的体温温度，按下单片机的复位按键，显示温度，并进行报警。

最后利用设计的红外体温计对人体不同部位进行多次测试，统计测量对比结果如表1所示 。

通过红外体温计对人体不同部位温度的测试，可以看出不同部位体温值是有差别的，口腔温度高于耳部温度，额头温度稍低，一般口腔温度接近于人体的体温。便于使用健康，卫生，一般用于耳部测量。

5 结语

体温生理参数作为人体最重要、最基本的生命指标，红外体温计作为一种新型的非接触式体温计，与水银体温计相比，具有响应快，安全等特点。 设计中的体温计加入了超温报警，LCD显示等多种功能，使其功能更为完善。

参考文献

[1]毛志毅，苏东明，李开元，王卫东，陈广飞.非接觸式红外遥感体温计的设计和实现[J].医疗卫生装备，2003（09）：16-17+19.

[2]李娜娜，马游春，李锦明.基于MLX90615和MSP430的红外测温系统的设计[J].传感器与系统，2011，30（9）：115-117.

[3]周鹏.基于STC89C52单片机的温度检测系统设计[J].现代电子技术，2012（22）：10-13.