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基于MCU主控芯片的便携式红外测温电路设计,介绍MLX90614系列模块测温的基本原理和实现电路,给出了通过添加ADT7422数字温度传感器从而更高精度的红外测温数据的处理。基于MCU主控芯片,可添加多个实用模块,设计留有蓝牙串口接口,易于连接手机蓝牙,使用微信的小程序,自动记录和统计测量温度值,也可以拓展应用到作业现场的长时间温度测量应用场景。该设备电路主要有非接触式体温测量模块、温度状态指示电路、显示电路、MCU主控芯片、红外测温数据处理电路、电源管理电路、按键等构成。利用所设计出的便携式红外测温电路,通过Fritzing软件对电路进行创建和测试,同时通过Multisim软件对该电路进行仿真,通过给出真正值来检验电路的功能完备性和测量精度。此设计具有多功能,便携式,精度较高等特点,大体符合本次设计的要求。 课程设计,适合大三大四做课程设计的同学,标准格式和模板,完全可以借鉴。
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课 程 设 计 说 明 书
课程设计名称:
电子技术课程设计
题 目:
学 院:
电气与电子信息学院
学 生 姓 名:
专 业:
学 号:
指 导 教 师:
日期:2017 年 7 月 2 日
成绩
I
西华大学课程设计说明书
基于 MCU 主控芯片的便携式红外测温电路
摘 要:基于 MCU 主控芯片的便携式红外测温电路设计,介绍 MLX90614 系列模块
测温的基本原理和实现电路,给出了通过添加 ADT7422 数字温度传感器从而更高精度的
红外测温数据的处理。基于 MCU 主控芯片,可添加多个实用模块,设计留有蓝牙串口接
口,易于连接手机蓝牙,使用微信的小程序,自动记录和统计测量温度值,也可以拓展
应用到作业现场的长时间温度测量应用场景。该设备电路主要有非接触式体温测量模块、
温度状态指示电路、显示电路、MCU 主控芯片、红外测温数据处理电路、电源管理电路、
按键等构成。利用所设计出的便携式红外测温电路,通过 Fritzing 软件对电路进行创
建和测试,同时通过 Multisim 软件对该电路进行仿真,通过给出真正值来检验电路的
功能完备性和测量精度。此设计具有多功能,便携式,精度较高等特点,大体符合本次
设计的要求。
关键词:Fritzing 软件、ADT7422 数字温度传感器、MLX90614 模块、MCU 芯片
Abstract: Based on the portable infrared temperature measurement circuit design
based on MCU main control chip, the basic principle and realization circuit of temperature
measurement of MLX90614 series modules are introduced, and the processing of infrared
temperature measurement data with higher precision by adding ADT7422 digital temperature
sensor is given. Based on the MCU master control chip, multiple practical modules can be
added, design a Bluetooth serial port interface, which is easy to connect to the mobile phone
Bluetooth, use the small program of wechat, automatically record and measure the
temperature value, and also expand the application scenario of long-time temperature
measurement applied to the operation site. The circuit of the equipment mainly consists of
non-contact body temperature measurement module, temperature state indication circuit,
display circuit, MCU main control chip, infrared temperature measurement data processing
circuit, power management circuit, keys and so on. Using the designed portable infrared
temperature measurement circuit, the circuit is created and tested by Fritzing software, and the
circuit is simulated by Multisim software to test the functional completeness and
measurement accuracy of the circuit by giving the real value. This design has a
multi-functional, portable, high accuracy characteristics, generally in line with the
requirements of the design.
Keywords : Fritzing Software, ADT7422 digital temperature sensor, MLX90614
module, MCU main control chip
II
西华大学课程设计说明书
目 录
1 前言.........................................................................................................................................1
1.1 研究的背景..................................................................................................................1
1.2 研究的主要内容..........................................................................................................1
1.3 应解决的关键问题......................................................................................................2
5、对测量的误差分析与排。............................................................................................2
2 MCU 主控芯片........................................................................................................................3
2.1 MCU 主控芯片的简介................................................................................................3
2.2 MCU 主控芯片的功能................................................................................................3
3 MLX90614 系列红外测温模块说明......................................................................................4
3.1 概述...............................................................................................................................4
3.2 MLX90614 管脚及功能................................................................................................4
3.3 MLX90614AAA 与单片机连接的硬件电路 ..............................................................4
4 ADT7422 红外测温数据处理模块说明 ................................................................................6
4.1 概述...............................................................................................................................6
4.2 引脚分布及内部电路...................................................................................................6
4.3 ADT422 聚焦及特点 ....................................................................................................7
5 三位共阳数码管显示电路模块说明.....................................................................................8
5.1 概述...............................................................................................................................8
5.2 引脚及内部电路...........................................................................................................8
6 小体积蓝牙模块 WH-BLE103 说明 ...................................................................................10
6.1 概述.............................................................................................................................10
6.2 引脚及功能表.............................................................................................................10
7 基于过 Multisim 软件的单元模块设计及仿真.................................................................12
7.1 各单元模块的电路设计.............................................................................................12
7.1.1 电源管理电路设计...........................................................................................12
7.1.2 电路设计...........................................................................................................13
7.1.3 温度状态指示电路设计...................................................................................14
7.1.4 非接触式体温测量电路设计...........................................................................14
7.1.5 温度数据处理电路设计...................................................................................15
7.1.6 蓝牙电路设计...................................................................................................15
7.2 仿真结果显示.............................................................................................................17
7.3 仿真数据对比分析.....................................................................................................18
8 基于 Fritzing 软件的电路构建 ............................................................................................19
8.1 3D 电路的构建............................................................................................................19
8.2 PCB 电路的的封装 .....................................................................................................21
9 结论.......................................................................................................................................22
10 参考文献.............................................................................................................................23
11 附页.....................................................................................................................................24
第 1 页
西华大学课程设计说明书
1 前言
1.1 研究的背景
人体体温是人健康与否的重要标志之一,是人体进行正常的新陈代谢的结果。在不
同的环境温度下,机体通过产热和散热来保持体内环境温度的相对稳定,并保持对环境
温度的适应能力。人体在健康状态时,体温保持着 37℃左右(大致为 36.2℃~37.3℃),
且不因外界温度的变化而发生较大的改变。但当人体的某些机能发生改变或者某些部位
发生病变时,相对恒定的体温讲发生变化。在临床医学中,体温是重要的生理参数之一,
而病人的体温为医生提供了其生理状态的重要信息。所以,对人体体温进行测量不仅可
以确诊某些疾病的发生,还可以对某些重大疾病或者隐藏于体内的健康隐患起到积极的
预防和示警作用。
之前 H1N1 的全球性蔓延让各个国家都吃尽了苦头,而在相当长一段时间内,人
们依然不能对其进行相关的预防、示警和治疗。后经科学工作者对 HIN1 忠病者的研究发
现,虽然 H1N1 病毒的传播途径等依然不明确,但对于 H1N1 携带和感染者具有共同的病
理特征:发热和咳嗽。在临床医学中,医生需要对病人用体温表进行体温测量,借此判
定病人的生理状态。但是在公共场所,特别是密集人群中,如若依然使用医院中的体温
表进行测量,以达到监测和报警的作用,其耗费的时间、金钱、人力、物力都是庞大的,
且还很难达到预防和示警的作用。所以需要设计一种能够在一到两秒的时间内监测出某
人体温的装置,以便快速判断其是否具有发热症状,如果有,装置显示其体温的同时发
出报警声音;如果没有,装置仅显示其体温。
非接触式体温计
[1]
是近年来随着科技发展而出现的一种新型体温测量方式,它能够
在不接触人体皮肤的情况下,通过红外线或激光等技术,测量出人体的体表温度。这种
技术具有快速、安全、便捷、卫生等优点,指示作用显著,适用于随时随地进行体温测
量,已经被广泛应用于医疗领域和防疫工作中。
疫情的突发使得全球对于防疫安全管理变得更加关注,非接触式体温计通过避免人
体温度传递,有效降低了交叉感染和传染病不必要的传播风险,有助于加强检测感染者
和隔离病例,并防止病毒扩散。因此,非接触式体温计被广泛用于医院、机场、火车站、
商场、社区等公共场所,能够快速筛查出可疑病例,降低疫情的传播风险。
1.2 研究的主要内容
课题《基于 MCU 主控芯片的便携式红外测温电路设计》该设计电路主要有非接触式
体温测量模块、温度状态指示电路、显示电路
[2]
、MCU 主控芯片、红外测温数据处理电
路、电源管理电路、按键等构成。利用非接触式体温测量模块对体温进行测量,通过红
外测温数据处理电路对数据进行分析处理,传给 MCU 主控芯片,再通过显示电路显示出
第 2 页
西华大学课程设计说明书
来,同时温度状态指示电路可以给出相应的蜂鸣器提示声音。按键用于整个电路的测温
控制,同时电源部分采用 5V 稳压直流电源。
1.3 应解决的关键问题
1、主要硬件电路设计和创建,通过 Fritzing 软件对设计进行 3D 模拟和封装。
2、红外体温模拟由 Multisim 软件实现。
3、解决温度测量范围 28℃~45℃,测量精度为 0.1℃的问题。
4、正常和异常值报警值的设置。
5、对测量的误差分析与排。
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