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關(guān)鍵字：云南變頻器維修、昆明變頻器維修、云南昆明數控系統、高頻電源維修
摘要 ：隨著(zhù)近幾年新冠疫情的不斷肆虐，因此，人體體溫測量成為了人民
十分關(guān)心的一個(gè)話(huà)題，而對人體體溫進(jìn)行實(shí)時(shí)監測成為了一個(gè)急需解決的問(wèn)題。
本文提出了一種無(wú)線(xiàn)紅外體溫計，該系統通過(guò) STM32 單片機作為控制核心，利
用 MLX90614 紅外測溫傳感器對人體體溫進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并且將檢測得到的結
果在 OLED 顯示器上實(shí)時(shí)顯示，為了提升用戶(hù)體驗，還在系統中增加了無(wú)線(xiàn)藍
牙模塊，通過(guò)軟件直接將數據發(fā)送至上位機。本文主要做了以下工作：簡(jiǎn)述了本
課題的研究背景以及現狀研究。對硬件電路進(jìn)行了硬件電路設計，主要從單片機
最小系統、OLED 顯示電路、紅外溫度采樣電路及無(wú)線(xiàn)藍牙模塊等方面進(jìn)行了詳
細闡述；第三部分是軟件程序設計，包括主程序流程圖以及各個(gè)功能子模塊流程
圖介紹，最后進(jìn)行了硬件測試，通過(guò)實(shí)驗，證明了系統的正確性與可行性。
關(guān)鍵詞 ： STM32 ；紅外測溫 ；無(wú)線(xiàn)傳輸
本文主要利用 STM32F103C8T6 單片機作為控制核心，對人體體溫進(jìn)行實(shí)時(shí)
監測，利用 MLX90614 紅外測溫傳感器采樣人體中的體溫，然后，利用 HC-05 主
從一體藍牙模塊得到實(shí)時(shí)的數字信號，之后在顯示器中實(shí)時(shí)顯示實(shí)時(shí)體溫值，當
體溫過(guò)高時(shí)能夠自動(dòng)報警。再結合 OLED 顯示器、激光燈、蜂鳴器等輔助功能，
以提供更好的人機交互服務(wù)。該無(wú)線(xiàn)紅外測溫系統具有簡(jiǎn)易、可靠、精度較高、
功能多、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。
1 研究綜述
當前溫度傳感器根據工作原理的不同主要劃分為以下幾種：
（1）熱電偶傳感器。此種傳感器的應用較為廣泛，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)中。
熱電偶傳感器在各種復雜的工作條件下均具有出色的可靠性，測試溫度的覆蓋范
圍廣，數據信號的傳輸距離較長(cháng)，操作方法簡(jiǎn)單。熱偶傳感器能夠通過(guò)內部結構
將溫度信息轉化為電壓信號，因此便于數據的記錄和顯示。
（
2）模擬集成傳感器。這種傳感器的關(guān)鍵應用是一種半導體器件硅，它是
根據集成處理技術(shù)制造的。這種傳感器的應用范圍有限，但是傳感器具有很高的
測量精度，可以進(jìn)行遠距離傳輸。集成傳感器的仿真和仿真相對于其他類(lèi)型的傳
感器來(lái)說(shuō)體積小，耗能低，主要用于長(cháng)距離測量的工況。
（
3）光纖傳感器。這種類(lèi)型的傳感器可以將準確測量的數據信息更改為關(guān)
閉以進(jìn)行傳輸的光信號燈。光纖線(xiàn)傳感器的信號分析原理是根據光纖線(xiàn)將來(lái)自光源的光發(fā)送到解調器，以便要測量的主要參數和進(jìn)入部署區域的光有效，并且光
線(xiàn)的電子光學(xué)特性將發(fā)生變化。此時(shí)，修改后的光稱(chēng)為數據信號光。當傳感器執
行精確的測量時(shí)，根據解調器的解決方案，光被導入，然后被傳輸出去。在整個(gè)
過(guò)程中，光折射的傳輸特性主要用于收集和傳輸溫度數據信號。
（
4）半導體材料吸收式熱泵單元光纖線(xiàn)溫度傳感器。這種類(lèi)型的傳感器使
用吸收和吸收半導體材料的基本原理進(jìn)行溫度檢查。該傳感器是溫度傳感器，可
以在高壓和強干擾信號的自然環(huán)境中使用。該系統軟件介紹了用于參考光源和光
纖通信系統的光電設備和組件。
2 紅外測溫系統設計
2.1 系統性能目標
系統設計的被測目標主要是人體、日常物品、一般生產(chǎn)設備等，-30℃～
350℃的溫度范圍可以覆蓋大部分被測目標，溫度分辨率要達到 0.02℃，實(shí)現低
功耗運行，采用 3.3V 電源。
2.2 系統整體設計
2.2.1 系統方案設計、比較與論證
為了方便實(shí)現本設計要求的體溫采樣，設計采用以下兩種方案：
方案 1PT100 電阻檢測法，該方法首先利用 Pt100 感應溫度，然后使用 AD
轉換器，將模擬信號轉換為數字信號，之后，使之能夠在顯示屏上進(jìn)行顯示，使
用這種方法可以對測量的體溫信號進(jìn)行顯示。
方案 2 是采用紅外測溫元件作為感溫元件。MLX90614ESF-DCI 是專(zhuān)用的溫
度傳感器。MLX90614ESF-DCI 投入應用多年，是工業(yè)現場(chǎng)最常見(jiàn)的紅外溫度傳
感器，其具有測量精度高、測量分辨率高的特點(diǎn)。MLX90614ESF-DCI 的溫度測
量范圍較寬為-40℃～ 125 ℃，測量誤差在 0.02℃。
方案 2 中使用 MLX90614ESF-DCI 傳感器芯片的測溫方案，其主要特點(diǎn)是準
確度高、靈敏性好、測量速率快、頻率特性好、輸入阻抗高、輸出阻抗低、電源
范圍寬且功耗低，但是成本較高，而方案一相對簡(jiǎn)便，且容易實(shí)現，其精度也能
夠滿(mǎn)足略有不足，綜合考慮，本設計決定使用方案 2 進(jìn)行體溫采樣。
硬件設計部分如下圖 1 所示，對系統的硬件基本結構進(jìn)行了描述，主要對硬
件電路中的重要電路，如單片機最小系統、按鍵電路、無(wú)線(xiàn)紅外檢測電路、OLED
液晶顯示屏，藍牙電路以及蜂鳴報警電路等，從設計思路以及硬件組成上進(jìn)行了
介紹。其中藍牙電路由 HC-05 模塊為核心構成，單片機則使用的是 STM32 單片
機，在 PC 端編制對應程序進(jìn)行藍牙數據接收。STM32 單片機
聲光報警電路
OLED 液晶顯示
藍牙電路
鍵盤(pán)輸入電路
無(wú)線(xiàn)紅外測溫電路
圖 2-1 系統硬件結構框圖
2.3 各子模塊介紹
2.3.1 控制模塊
意大利意法半導體公司為了順應工業(yè)控制現場(chǎng)對于控制核心的性能需求，推
出了 STM32F103C8T6 單片機，該型號單片機分為了基本型以及增強型兩種，其
中基本型就能夠滿(mǎn)足工業(yè)現場(chǎng)大多數的簡(jiǎn)單應用，例如 STM32F103C8T6 其內部
擁有 32K-128K 的 8 位片內 flash，其運行時(shí)鐘最高可達可高達 36 兆赫茲，內置
6K 大小的 SRAM 以及 3 個(gè) 16 位定時(shí)器，除此之外，其 IO 引腳達到 37 個(gè)，能
夠滿(mǎn)足一些較大的設計需求，其造價(jià)較低，憑借物美價(jià)廉的優(yōu)勢，占領(lǐng)了許多市
場(chǎng)份額，在工業(yè)控制中，成為當之無(wú)愧的第一控制器。STM32F103C8T6 單片機
的基本參數如下表 2-4 所示[14]：
表 2-4 STM32F103C8T6 單片機的基本參數表
額定電壓
5V
額定頻率
36MHz
SRAM
6K
IO 引腳
37 個(gè)
定時(shí)器
三個(gè) 16 位定時(shí)器
ADC
10 通道 12 位 ADC
2.3.2 紅外測溫模塊
紅外測溫傳感器為比利時(shí) Melexis 公司的 MLX90614ESF-DCI 紅外測溫
傳感器。典型應用 SMBus 連接電路如下圖 2 所示，引腳如下圖 3 所示：
圖 2 MLX90614 SMBus 連接圖 3 MLX90614 的引腳定義
得益于 MLX90614 良好性能，體積小、成本低、易集成等，該傳感器應用
廣泛，如空調溫度感件、擋風(fēng)玻璃防霧應用、工業(yè)溫度控制、家電溫度控制、衛
生保健、家畜監控等。
2.3.3 無(wú)線(xiàn)傳輸模塊
HC-05藍牙模塊是一種短距離無(wú)線(xiàn)傳輸通信�；就ㄓ嵕嚯x在10米左右。支
持一對多的數據傳輸和語(yǔ)音通信。大多數藍牙無(wú)線(xiàn)設備不需要將發(fā)射器設置為使
用 2.4G 頻率。這意味著(zhù)不易引起跳頻、諧波、竊聽(tīng)，并且具有雙向傳輸、抗干
擾能力強、功耗低等特點(diǎn)。 缺點(diǎn)是傳輸的數據量小，每秒只有 1M 左右。
本系統中，一塊作為發(fā)送模塊使用與單片機串口連接，通過(guò)對應程序控制數
據發(fā)送 ；另一塊作為接收模塊與計算機 USB 接口連接，由對應上位機接收數
據，從而實(shí)現數據無(wú)線(xiàn)傳輸。
2.3.4 人機交互模塊
本設計中的人機交互模塊，主要有 OLED 顯示屏，激光指示燈，蜂鳴報警
裝置以及鍵盤(pán)輸入電路組成，系統中的測溫值、發(fā)射率等參數可以實(shí)時(shí)顯示在屏
幕上，而激光指示燈主要用于瞄準；當溫度超標、工作狀態(tài)異常時(shí)，蜂鳴器報警；
而鍵盤(pán)輸入電路則用于實(shí)現上下溫標調整，發(fā)射率選取，鏡頭縮放等工作。
2.4 系統程序設計
整個(gè)系統以主程序為基礎，另外附加多個(gè)中斷響應子程序，分別是紅外測溫
子程序、藍牙傳輸子程序、按鍵處理子程序。其中主程序主要分為以下基本結構，
即：系統的初始化，按鍵掃描，檢查是否有按鍵按下，若有按鍵按下則進(jìn)行按鍵
事件處理，否則，以此進(jìn)行循環(huán)，直至有按鍵按下為止。按鍵按下后，最后將
OLED 顯示屏上的結果進(jìn)行更新，實(shí)時(shí)輸出此時(shí)的人體溫度；
對于按鍵處理子程序而言，首先需要對該子程序進(jìn)行初始化，之后判斷用戶(hù)
按下的功能，接著(zhù)再跳轉對應子程序。
其中需要先對 P0.0 引腳（接于 MLX90614ESF-DCI 溫度傳感器的 DQ 引腳）
置零，并且在延時(shí) 480us-960us 后，再將其置 1，15~60us 后 接收 60-240us 的存在脈沖，這時(shí)將 DQ 值保存，若其等于 0 則認為初始化成功，否則初始化失敗，
重新進(jìn)行初始化。初始化完成后，開(kāi)始發(fā)送起始位，然后對 MLX90614ESF-DCI
的數據位進(jìn)行讀取，分別對低 8 位與高 8 位進(jìn)行讀取，之后，對校驗位進(jìn)行檢測，
最后發(fā)送停止位，當數據正確時(shí)，返回，否則重新讀取。
藍牙的發(fā)送子程序也較為簡(jiǎn)單，首先進(jìn)行初始化，然后判斷其是否成功，在
通道空閑的情況下，進(jìn)行數據發(fā)送。
3 紅外測溫系統測試
3.1 系統溫度測量測試
通過(guò)紅外測溫系統與 DS18B20 典型的溫度傳感器以及水銀溫度計進(jìn)行人體
測溫，結果對比，從而獲取該測溫系統的相關(guān)性能指標，證明其試驗的可靠性。
在進(jìn)行溫度測量的過(guò)程中，首先需要。將與體溫無(wú)關(guān)的一些變量進(jìn)行剔除，以免
干擾試驗結果。這里需要注意的是，溫傳感器在測試過(guò)程中要靠近人體表面，并
且接近紅外傳感器，二者所處環(huán)境應盡可能接近測量結果如表 1、2、3 所示。
表 1 紅外測溫與 DS18B20 溫度傳感器對水溫進(jìn)行測量的結果
水溫測量
1
2
3
4
5
6
7
8
平均
DS18B20 49.38 49.38
49.35
49.13
49.06
49
48.81
48.75
49.12
紅外測溫 49.45 49.47
49.35
49.13
49.06
49
48.81
48.75
49.12
表 2 紅外測溫與 DS18B20 溫度傳感器對水溫進(jìn)行測量的結果
手肘測溫
1
2
3
4
5
6
7
8
平均
水銀測溫 36.3
36.4
36.5
36.3
36.3
36.2
36.4
36.3
36.34
紅外測溫 36.21 36.45
36.59
36.27
36.04
36.25
36.48
36.17
36.35
表 3 紅外測溫對額頭與手面進(jìn)行測量的結果
紅外測溫
1
2
3
4
5
6
7
8
平均
額頭測溫 35.36 35.33
35.44
35.46
35.35
35.38
35.39
35.38
35.39
手面測溫 34.27 34.34
34.27
34.34
34.32
34.37
34.42
34.38
34.34
對比表一與表二的測量結果可以看出，紅外測溫結果對比的平均值約為
0.01℃，可見(jiàn)紅外測溫系統的精度相對較高，測量數據也較為可靠。對比表二表
三可以發(fā)現人體不同部位的表面溫度有所不同，通常額頭的溫度與手面相比要更
高一些，尤其對皮膚表面溫度的測量結果，對手軸或腋下溫度測量結果對比較低，
所以在人員流動(dòng)過(guò)程時(shí)對額頭進(jìn)行測溫，相較于手面測溫, 更具代表性。同時(shí)在測
量時(shí)可以發(fā)現，本系統的響應速度相對較快，因此在測溫速度上也有一定的實(shí)用
優(yōu)勢。
3.2 無(wú)線(xiàn)數據傳輸測試
通過(guò)不斷的對手面溫度進(jìn)行測量，并且將采集到的數據，通過(guò)藍牙發(fā)送至上
位機，從而可以得到無(wú)線(xiàn)傳輸后的結果，顯示在上位機上，如下圖 4 所示。圖4 上位機接收藍牙數據結果
從上位機接受的藍牙數據可以看出。整個(gè)以藍牙為核心的數據收發(fā)系統運行
穩定，測試結果較為準確，能夠滿(mǎn)足此前提出的系統設計要求，同時(shí)從繪制的數
據結果可以看出。手面溫度在 34.5℃左右波動(dòng)。其最大波動(dòng)范圍 0.2℃與紅外測
溫模塊的設計誤差符合，因此可見(jiàn)測量結果較為精準。
4 結語(yǔ)
伴隨著(zhù)半導體技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器技術(shù)近些年來(lái)也隨之不斷迭代。除了
傳統的溫度、濕度傳感器，如今溫度傳感器精度也是愈發(fā)精確，總而言之，傳感
器就是將物理量通過(guò)傳感器轉換為數字量，并將該數字量通過(guò)統一格式輸送至微
控制器，從而實(shí)現數字世界與物理世界的聯(lián)系。本文在此基礎上提出了基于
STM32F103C8T6 單片機的人體體溫計。在課題設計過(guò)程中，涉及本科期間學(xué)習
的單片機技術(shù)、自動(dòng)控制原理、C 語(yǔ)言設計、信號與接口技術(shù)等多門(mén)學(xué)科，能夠
提升自己的項目經(jīng)驗，實(shí)現多門(mén)學(xué)科知識的融會(huì )貫通，具有一定的實(shí)際意義與理
論意義。
參考文獻
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