一款基于TN901和無線藍牙串口透傳的紅外測溫儀

叢茂檸

摘要：本文主要介紹了一款適宜人體紅外線檢測的熱釋電傳感器TN901，設計了在TN901基礎上的紅外測溫儀的整體系統(tǒng)構架，開發(fā)了包括整體方案，硬件電路，單片機程序。本設計在傳統(tǒng)非接觸測溫方式上，增加了藍牙串口透傳模塊，實現的遠距離接收、顯示，拓寬了項目的應用范圍。

關鍵詞：人體測溫熱釋電傳感器STC89S52無線藍牙串口透傳

中圖分類號：TN219 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2010）08（c）-0018-02

1人體紅外測溫儀的硬件設計

1.1 總體框圖設計

上電后，按開始按鈕系統(tǒng)即開始持續(xù)工作，紅外傳感器接收到人體發(fā)出的紅外線，經過TN901模塊對所測得的信號進行放大、濾波、再進行模數轉換處理，將最終的信號轉換成SPI總線信號傳輸至單片機，經單片機處理后，將信息通過藍牙串口透傳模塊傳送到接收端的LCD1602顯示單元顯示出溫度讀數。

1.2 電路設計

本設計采用STC89系列單片機進行數據的存儲和處理。電路的主要功能是將熱釋電傳感器接收的紅外輻射能量轉換為可供單片機接收的數字信號。顯示器（LCD）由單片機P0端口驅動，并由單片機通過軟件控制顯示人體的溫度。

1.2.1 熱釋電紅外傳感器TN901[1]

本設計的探頭使用的是熱釋電紅外線傳感器TN901，它能接收人體發(fā)射出的紅外線并使之轉換成數字號。這種傳感器內部集成了濾波、放大和數模轉換的功能，主要使用的是SPI的協(xié)議流程，通過SCK和Data完成傳輸。它的工作溫度是-33℃～220℃，特別適合測量人體的溫度。

1.2.2 LCD1602顯示器

液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用。本設計采用的LCD1602字符型液晶模塊是一種用5×7點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據顯示的容量可以分為1行16個字、2行16個字、2行20個字等等。1602采用標準的16腳接口，其中：

第3腳：VEE為液晶顯示器對比度調整端；

第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器；

第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數據；

第6腳：E為使能端，當E由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令；

第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據線；

第15～16腳：空腳。

液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。在電路連接上，LCD1602顯示模塊可以直接和單片機STC89S52直接接口，液晶顯示的D0～D7八個雙向端口接STC89C52單片機的P0口的P0.0～P0.7，單片機的P0口作為通用的輸入、輸出端口使用。

1.2.3 藍牙串口透傳模塊

該串口透傳模塊較簡單，根據官方手冊，只要將其當作是一個固定波特率的串口使用就可以了，但只能一對一通信。有了這個透傳模塊，就可以延伸測量模塊與顯示模塊之間的距離。在家里測試時，無線信號隔2堵墻工作基本沒有問題，如此就可以開發(fā)出一些新的功能，例如，實時遠距離的監(jiān)測病人的體溫有無異常。

2系統(tǒng)的軟件設計

接通電源，電源指示LED亮起表示電源供電正常，初始化TN901模塊和LCD1602液晶顯示器，使其顯示目標溫度和環(huán)境溫度字樣；控制TN901的A管腳置低電平，進入測量狀態(tài)，單片機控制CLK管腳產生脈沖，當脈沖為下降沿時讀取Data數據，數據是一位一位的讀入單片機，單片機通過“<<”移位指令將數據一位位寫入一個字節(jié)中；由于TN901在A管腳置低電平后就連續(xù)的上傳目標溫度和環(huán)境溫度，所以單片機需要辨別命令的啟示標志，最終連續(xù)讀取4個字節(jié)命令內容，將溫度信息處理轉換成數字信息，通過輸出端口D0～D7輸入到單片機的P0端口中。

圖2為傳感器SPI時序圖[3]，CLK管腳產生時鐘信號，在時鐘下降沿時，單片機讀走DATA上的數據，每段數據的時間為20ms，數據間隔大于100ms，這樣每次有脈沖來時先讀取頭部，當頭部是環(huán)境溫度，或者是目標溫度時再繼續(xù)讀取下一字節(jié)，這樣連續(xù)讀取后的數據就會在LCD1602上顯示出來。

3結語

在實際測試和使用過程中，發(fā)現以下的一些問題及不足。

（1）熱釋傳感器測量針對的是一個錐面，所以在測量人體溫度時，傳感器要垂直對準被測面（如額頭），正常誤差在±0.1℃，距離越遠誤差越大，角度不能超過±20°。

（2）對于測量透明材料，環(huán)境溫度應低于被測物體溫度，避免周圍環(huán)境高溫對物體的影響。

（3）不能應用于光亮的或拋光的金屬表面的測溫，不能透過玻璃進行測溫。

參考文獻

[1] 熱釋電紅外傳感器TN901數據手冊[S].2006.