基于STM32的红外测温系统设计

基于STM32的红外测温系统设计

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/2301_79745346/article/details/146210371

随着科技的发展，红外测温技术因其快速、准确、非接触等优点，在医疗、工业等领域得到广泛应用。本文以STM32单片机为核心，设计了一套基于红外测温的体温测量系统，该系统采用MLX90614红外传感器进行非接触式测温，通过DS18B20传感器测量环境温度，并使用LCD1602显示屏显示温度数据。

1. 红外测温技术概述

红外测温技术是通过接收物体发出的红外辐射来测量其表面温度。与传统的接触式测温相比，红外测温具有以下优点：

• 非接触式测量：避免了交叉感染的风险，特别适合在疫情防控等场景中使用。
• 测量速度快：通常在1-2秒内即可完成一次测量。
• 精度高：现代红外传感器的精度可以达到±0.5℃以内。
• 使用方便：体积小巧，便于携带和操作。

2. 系统设计方案

2.1 主控芯片选择

本系统选用STM32F103作为主控芯片，主要基于以下考虑：

• 高性能：基于ARM Cortex-M3内核，主频可达72MHz。
• 丰富的外设资源：集成多个ADC、DAC和定时器，满足系统需求。
• 低功耗：适合电池供电的便携式设备。

2.2 传感器选择

• MLX90614红外传感器：用于非接触式测温，具有高精度和温度补偿功能。
• DS18B20数字温度传感器：用于测量环境温度，工作温度范围宽（-55℃~125℃）。

2.3 显示模块选择

选用LCD1602液晶显示屏，可以显示两行数据，每行16个字符，适合显示温度信息。

3. 硬件设计

3.1 主控电路

STM32F103主控电路如图1所示，该芯片配置资源丰富，有足够的I/O端口，还有内置的定时器。因此可以用简单的电路来实现复杂的功能。

图1 STM32F103主控电路

3.2 红外测温模块

MLX90614红外传感器电路连接如图2所示，STM32F103的PB1管脚与传感器的SCL管脚相连，单片机PB0管脚与传感器SDA管脚相连，这两个管脚都连接了一个10千欧的电阻，这两个电阻是上拉电阻，可以使管脚的信号更加的稳定同时也可以使管脚的驱动能力更强。

图2 MLX90614红外测温电路

3.3 环境温度测量模块

DS18B20温度检测模块硬件电路连接如图3所示。微控制器的PB11端口与传感器的DQ端口相连。

图3 DS18B20温度检测模块硬件电路连接图

3.4 显示模块

LCD1602液晶显示屏最多可以显示32个字符分两行显示。显示屏的D0到D7端口为Date I/O口，因此需要和STM32的I/O口相连，为了使管脚有一个稳定的电平需要连接一个10KΩ的上拉电阻；三个控制管脚EN与STM32的PD3相连，RS与单片机PD1相连，RW与PD2相连；给背光的阳极BLA以及阴极BLK分别提供一个高电平一个低电平，这样就可以使背光灯点亮。LCD1602电路连接图如图4所示。

图4 LCD1602电路连接图

3.5 按键控制电路

该控制电路由三个按键构成，其中每个按键的一端串联并接地，按键的另一端分别与STM32F103微控制器的PC13、PC1、PA0端口相连，按键控制模块硬件电路连接图如图5所示。

图5 按键控制模块硬件电路连接图

3.6 复位电路

STM32微控制器的复位条件就是在低电平的情况下。所以使用低电平复位的复位电路，因此当按下按键时与单片机相连的引脚会向单片机传输一段时间的低电平，以此来实现STM32F103的复位，如图6。

图6 复位电路

3.7 电源电路

整个系统的能量都是由电源提供的，可以说电源模块就是整个系统的心脏。在本次设计中，因为STM32F103所需的工作电压为3.3V，所以需要5V和3.3V分别提供能量。图7就是提供5V电压的模块，主要是给LCD1602提供5V电压。如图8为3.3V转换电路，此电路主要给ST32F103微控制器提供能量，该图中的AMS1117-3为3.3V转换芯片。

图7 电源管理电路

3.8 报警电路

此次设计中采用报警电路如图8，是为了更加快捷的确认目标温度，设置一个正常体温数值，当超过正常数值时，蜂鸣器就会报警，这样就可以更加快速的判断目标有无发热。我认为采用报警的方式可以不用去看示数就能知道目标发热，这在防疫工作中会使工作更加便捷。报警电路的工作原理很简单，就是当超过设置温度时，与单片机相连的引脚会收到来自STM32的命令电平发生变化，因此开始报警。

图8 报警电路

4. 系统功能

本系统的主要功能包括：

• 非接触式测温：通过MLX90614红外传感器实现。
• 环境温度监测：通过DS18B20传感器实时监测环境温度。
• 温度显示：通过LCD1602显示屏显示目标温度和环境温度。
• 报警功能：当检测到温度异常时，蜂鸣器报警。
• 时间显示：显示当前时间和日期。

5. 总结

本设计实现了一个基于STM32的红外测温系统，具有非接触式测温、环境温度监测、温度显示和报警等功能。系统采用MLX90614红外传感器和DS18B20环境温度传感器，通过LCD1602显示屏显示温度数据，具有较高的实用价值。红外测温技术在疫情防控、工业检测等领域具有广泛的应用前景。