基于单片机的非接触式测温系统

余国卫

(沈阳理工大学，辽宁沈阳110168)

基于单片机的非接触式测温系统

余国卫

(沈阳理工大学，辽宁沈阳110168)

系统以单片机为核心控制部件,选用放大、滤波、A/D转换为一体的红外测温传感器MLX90614。在不接触物体情况下,利用物体自身红外辐射,直接测量温度，实现非接触实时采集显示温度数据。

单片机；非接触；红外测温

Abstract：System to singlechip as the core control components,use amplification,filtering,A/D conversion as one of the infra⁃red temperature sensor MLX90614.In the case of non-contact objects,the use of the object itself infrared radiation,direct mea⁃surement of temperature,to achieve non-contact real-time acquisition of display temperature data.

Key words：singlechip;non contact;Infrared temperature measurement

测温方式一般可分为接触式和非接触式测温。接触式测温在工业生产中应用比较广泛。组成结构简单，适用于各温温区。由于只能在被测物体和测温传感器达到了热平衡后的测温，所以所测温度值容易受环境温度因素的影响，使得测量温度时响应的时间比较长。而非接触测温不需要与被测物体接触，适用于工业高温环境，使用范围更广，测温范围更高。可随时随地在高温环境和具有高距离光点比的情况下进行所需的准确测量，响应的速度快、稳定性好。近年来在无论在公共电网、金属精炼与冶炼、玻璃、水泥或石化环境中，非接触测温都是值得信赖的测温方式。

系统是一种典型的智能化仪表，主要由单片机控制模块、红外温度传感器测温模块、液晶显示模块组成。系统以单片机作为核心，通过程序控制，与其他硬件电路相结合，实现体温测量功能。红外温度传感器检测温度，将光信号转换成电信号，经过放大后，由模数转换器将模拟量转换成数字信号，由单片机处理，并且控制显示器显示出温度值。

1 MLX90614红外测温传感器

MLX90614系列测温芯片通过通远程物体的红外线放射加热，热量由芯片热电偶测得。供电电源3-5v，波特率9600或者115200。MLX90614测温芯片采用了先进的低噪声放大器、红外温度传感器、数字信号处理DSP单元、脉宽调制电路、17-bit的A/D转换器及逻辑控制电路。具有数字PWM和SMBus两种输出方式。

测量结果送到后级数字式脉冲宽度调制电路，将测量结果以PWM的方式输出，保存在MLX90614内部RAM存储单元中，可以通过SMBus读取热电偶输出的温度信号，经过低噪的运算放大器放大，送给A/D转换器低通滤波器处理后输出，该输出作为测量结果。

2 系统硬件电路设计

系统硬件部分包括温度测量部分、温度显示部分和主控制部分。电路包括单片机外围电路、MLX90614测温电路和液晶显示电路。其中，MLX90614的数据端和时钟端要接上拉电阻，液晶的LCD驱动电压VL端接可调电阻节对比度。系统中，在液晶的背光灯电源端直接接+5V电源，也接可调电阻调节背光灯亮度。电路图如图1所示。

图1 红外测温系统电路图

3 系统程序设计

在程序设计中，系统首先对SMBus总线和液晶LCD1602进行初始化设置，当初始化完成后，再启动传感器内部的A/D转换，对红外模块接受到的温度数据信号进行A/D转换，使得把读入的模拟信号转换为相应的单片机能识别的数字信号，等待单片机的处理，之后液晶清屏，显示字符串和温度数据，经过延时环节回到读取MLX90614温度数据的阶段，完成实时监控温度的功能。

3.1 红外测温模块读取温度设计

读取温度程序首先要写表示读取温度数据，包括开始条件、写从地址、写命令。然后写操作变为读操作，分别读取温度低字节和高字节。写读命令、发开始条件、最后读取错误信息码。由显示子程序将2字节的温度数据转换为具体的温度数据显示。

MLX90614读取温度包括SMBus的起始条件子程序、停止条件子程序、位读和写子程序、字节的读写子程序、读取温度程序等。SMBus总线的起始条件，在时钟端SCK为高电平时，数据端SDA发声由高到低的变化，为起始条件，启动SMBus总线。SMBus的停止条件，在时钟端SCL为高电平时，数据端SDA发生由低到高的变化，为停止条件，停止SMBus总线数据传输。

4 结论

系统采用MLX90614红外温度传感器实现温度的非接触测量，系统有较好的实用价值，可以制作非接触体温计、测量食品温度、测量化学试剂温度等。系统也可根据实际需要增加MLX90614芯片，测量多路温度。单片机的数据端口不需要增加，也不需要增加液晶显示器，只是在软件中对MLX90614设置不同的地址，多路测量，液晶显示器增加路号显示，分时显示路号和温度。

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[4]任川.基于单片机实现红外测温仪设计[D].攀枝花学院,2010.

A Temperature Measurement System of Non Contact on Singlechip

YU Guo-wei
(Shenyang Ligong University,Shenyang 110168,China)

TP391

A

1009-3044(2017)24-0206-02

2017-07-15

余国卫(1971—)，男，湖北武汉人，高级实验师，主要从事自动化、网络工程和系统工程方向的研究。