基于AT89S52的红外辐射测温仪的研制

基于AT89S52的红外辐射测温仪的研制
作者：江明珠
来源：《山东工业技术》2014年第20期
摘要：红外辐射测温仪是基于黑体辐射定律来测量物体温度的。

本设计是以AT89S52单片机为控制核心，利用I2C通信的MLX90614传感器为数据采集、传送的主要器件，用4位数码管作为数据显示，加入电池电量检测电路，组成了整个硬件系统。

具有非接触、便于携带、安全、灵敏度高等优点。

关键词：红外辐射;AT89S52单片机;MLX90614
温度的检测一直被人们认为是生产工艺流程的一项重要环节。

而红外辐射测温仪与以往的测温设备相比，具有方便、快速和测温准确的特点[1]。

它通过接收被测物体向外辐射的红外能，通过传感器转换成电信号，再由微处理器转换成数字信号，将温度进行显示。

本设计是基于AT89S52的红外辐射测温仪，从系统硬件、软件设计及测试结果三方面进行了详细阐述。

1 系统总体硬件设计
系统硬件框图如下图1所示。

AT89S52是本设计的核心，负责接收并计算测量温度值，并通过显示模块中的数码管直观地把温度值显示出来;MLX90614负责数据的采集，并将采集到的数值传回给单片机;电源模块负责提供电源并且在电量低时给出提醒。

其中，单片机AT89S52是整个系统的主控中心，这部分电路包括了提供单片机正常工作的晶振电路、复位电路和程序下载电路。

STC89C52内部已包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器芯片和定时器件，方便地构成了一个最小系统[2]。

MLX90614是一款红外非接触温度计，它的金属外壳里面同时集成了红外感应热电堆探测器芯片和信号处理专用集成芯片，以及17位的数模转换器和数字信号处理器，具有高精度和高分辨率的优点[3]。

MLX90614测量的温度是物体温度的平均值。

MLX90614的物体温度和环境温度的测量和计算是利用内部状态机控制的，经过处理后，由SDA输出[4]。

在
MLX90614中使用到I2C通信，I2C通信共有两根信号线，并且是双向的，一根是SCL时钟信号，另一根是SDA数据信号线。

为了实现电压过低提醒功能，整个系统用9V干电池供电，而电路中的AT89S52、
MLX90614及数码管的工作电压均为5V。

因此，加入LM7805三端稳压芯片将输入9V电压转换成5V电压。

另外，设计了一个以OP07为比较器的电池电压检测电路，当实际电压低于5V 时把报警指示LED灯点亮。

数据显示模块采用数码管，它有动态显示、静态显示两种显示方法。

静态显示状态稳定，占用空间少，但是需要的硬件电路多。

动态显示需要扫描数据，轮流点亮每一个位，每隔一段时间点亮一次，硬件电路少。

本设计是选用动态显示的方法，用一个4位的共阴极八段数码管。

每段数码管都与一个电阻相连，起到限流的作用。

2 系统软件设计
系统软件部分和硬件部分都是采用模块化的设计理念，把整个设计划分成主程序、显示程序、MLX90614程序和其他定义部分。

主程序主要是将各子程序联系起来;其他定义主要包括端口定义、数据定义、函数声明、中断定义等。

显示程序主要将单片机处理后的数字一位一位的处理，分百位、十位、个位以及小数点位显示，它的显示包括正值温度显示和负值温度显示;MLX90614程序主要是采集数据，它的程序又包含了发起始位子程序、结束位子程序、接收字节子程序、发送字节子程序、接收位子程序、发送位子程序。

并且，从MLX90614读出的数据由高八位（DataH）和低八位（DataL）两部分共十六位组成。

3 实测数据及分析
经过电路的制作及整机软硬件的联合调试，系统测量的精准度能够达到0.1℃，检测温度的范围可以在150℃以上。

实际的数据的测量如表所示：
表1所示是同一个人在同一时间的不同仪器测量的温度数值比较，从上表可以发现，红外辐射测温仪所测量的温度值和水银体温计所测量的温度值存在一定的误差。

主要是因为用红外辐射测温仪所测的是人体手部皮肤表面的温度，它会受周围环境温度的影响;水银温度计测的是人体腋下的温度，这两种测温仪器所测人体的部位有不同，也是导致结果误差的原因。

参考文献：
[1] 快速准确的测温设备——红外辐射测温仪[J].消防技术与产品信息，1997（09）：62.
[2] 韩兴国，苏庆勇，王为庆.基于STC89C52 单片机的智能风扇控制系统设计[J].装备制造技术，2013 （03）.
[3]沙春芳. 红外温度计MLX90614及其应用[J].现代电子技术，2007（22）：36-37+40.
[4]郑贵林，刘丽莎. 基于MLX90614的非接触式测温仪[J].自动化与仪表，2014（10）：12-15.
作者简介：江明珠（1983—），女，湖北荆门人，硕士研究生，实验师，主要从事测控、光通信技术方面的教学和科研工作。