基于Arduino UNO的远程无线体温测量系统的设计

(南宁学院机电与质量技术工程学院 广西 南宁 530000)

一、引言

当今社会飞速发展,大部分产品也是为了更加的适应人们的生活,不断的往便捷化,快速化,小型化进行改进和革新,而体温计无疑是每个家庭必备的一种医疗器械,目前市场上的测量体温的温度计多种多样,比如:水银温度计、耳温枪、电子体温计等,各类体温计都存在一些通病,测量温度时,不管使用哪种温度计都需要在测量部位形成密闭的小空间,需要时间进行测量[1]，在短时间内无法快速有效的多次测量,在测量后无法及时对数据进行保存。所以,作为一种能快速、便捷的温度计受到越来越多的人们关注。随着技术的不断升级和更新,本设计利用红外体温测量模块作为传感器,配合无线传输模块进行数据传输,并采用Arduino相关程序复合算法,使得我们的远程无线体温测量系统可以快速读数,反复测量,同时实时的把数据进行保存。

二、总体方案设计

本设计总体方案框图如下图所示,分为红外体温测量模块、无线传输模块和以Arduino UNO为核心的三个部分。红外体温测量模块、无线传输模块和液晶显示器都接在Arduino UNO上,由红外体温测量模块进行测量，通过Arduino UNO转换成具体的温度数据，经由处理后直接显示在液晶显示器上，液晶显示器正常显示数据的同时由无线传输模块把转换所得的实时温度数据发送到对应移动端上进行显示。

总体框图

三、硬件电路设计

(一)红外体温测量模块介绍

红外测温模块是MLX90614型的。是一种红外非接触测温模块。它具有以下功能特征:

1.高精度温度校准:模块本身集成了低噪声放大器、17位模数转换器和数字信号处理单元,实现高精度、高分辨率的温度校准。校准精度为正负0.5度左右。

2.传感器温度的范围宽度为零下40度至零上125度之间，物体温度的范围宽度为零下70度至零上380度之间。

3.模块适用的电压为3-5V，适用于各类单片机，适应性强。

4.模块本身采用I2C通讯，稳定性好。

(二)无线传输模块介绍

设计中采用的无线传输模块是HC-05的主从机一体传输模块,它与3.3V/3.5V单片机系统兼容。它支持波特率的广泛范围,默认支持波特率9600。有效通信距离为10米(开放面积),工作温度在-25度到75度之间,电源具有反相特性。它由透明热收缩管保护。

(三)液晶显示器介绍

LCD 1602液晶显示器被广泛使用。原LCD 1602液晶显示器采用HD44 780控制器。目前,厂家的LCD 1602模块基本上是兼容的,它们的特性基本相同。LCD 1602液晶显示器采用数字接口。它具有显示质量高、体积小、重量轻、功耗低等优点。LCD 1602的主要技术参数为:

1.显示容量:16×2个字符

2.芯片工作电压:4.5—5.5V

3.工作电流:2.0mA(5.0V)

4.模块最佳工作电压:5.0V

5.字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm

四、ARDUINO UNO程序设计

(一)开发工具介绍

ARDUNO是一个ARDUNO是一个起源于意大利的开放源代码硬件开发平台,而ARDUINO UNO是最基本的开发板。只要对电子电路有一定基础的人都可以基于Arduino平台快速搭建出具有各种功能的电子电路[2]。只要本身拥有一定的C语言基础,可以在ARDUNO微控制器上编写和调试程序。Arduino本身由两个主要部分组成:用于电路连接的Arduino电路板的硬件部分和计算机中的Arduino IDE的软件部分。只需在IDE中编写程序代码,并将其上传到ARDUINO电路板即可。该程序告诉ARDUNO电路板该怎么做。同时,大多数外围I/O设备都是常用的设备。他们本身就带有库文件和试验程序,Arduinod的使用者可以直接根据这些自带的库文件和试验程序作为基础,进行二次修改,就可以构建成更加复杂的程序。

(二)Arduino UNO程序功能

在MLX90614红外模块、LCD 1602液晶以及无线传输模块的库文件的基础上,使用Arduino IDE软件对芯片进行程序的修改。实现当红外体温测量模块的测温口对准所需要测量的对象时,运行芯片上的程序,读取测量对象的温度,然后将红外体温测量模块中数据读出,并通过相关程序换算为温度数据(T,单位为℃),通过芯片的内部换算,把换算好的数值传输给LCD1602,使得液晶上可以显示采集到的温度数据;当芯片把换算好的数值传输到LCD1602液晶屏幕上显示的同时,通过对芯片的编程程序的执行,使温度数据通过通信模块实时传输到与通信模块相匹配的移动端上进行数据显示。达到移动端能够共享仪器端数据的目的。

五、结束语

本文介绍了一种新型的远程无线体温体温测量装置的设计方案,采用Arduino IDE软件对Arduino UNO进行编程,对一个测量模块的数据进行处理,通过LCD1602液晶进行显示(同时可调控屏幕亮度),并通过无线传输模块达到数据的实时传输，和对所测量的数据可以及时地保存。整个设计所需要的元件少,使其具有所占空间小,生产成本小,结构较为简单,稳固性好等特点,为以后体温测量装置的设计提供了一个新的发展方向。

指导老师：黄世玲