mlx90614的应用单片机课程设计论文

1、 非接触式温度计I 摘要 红外测温技术在生产过程，产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和平安 保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。 它打破了传统的测温模式，并且具 备不影响被测物体温度场、温度分辨率高、回应速度快、测量精度高、测量范围 广、不受测温上限的限制、稳定性好和可同时测量环境温度和目标温度的特点， 测量距离可达30 米左右。 红外测温近年来在医疗、家庭自动化、汽车电子、航空和军事上得到广泛 的应用。 本设计的红外测温仪系统是一种方便用户使用的温度测量工具，功能稳定， 运行速度快，可以作为一个简易的非接触式体温测量计使用。 系统能够实时检测、 显示当前环境的温度信息并具备声光报警等功

2、能。 本系统主要是采用 MLX9061 包外测温彳感器和 AT89C51 单片机来实现的， 单片机通过 SMbus 方式与 MLX90614 进行通信，将读出的温度数据进行处理，之 后驱动 LCD 模块显示测量温度 关键词：红外线温度测量，MLX90614 专感器,LCD12864液晶显示，AT89C51 单 片机2 目录 摘要 . I 目录 . II 一、系统方案设计 . 1 二、硬件电路设计 . 2 2.1 单片机最小系统电路设计 . 2 2.1.1 最小系统电路 . 2 2.1.2 晶振和复位电路 . 2 2.2 传感器电路设计 . 4 2.2.1 MLX90614红外测温传感器介绍 .

3、 4 2.2.2 MLX90614 传感器电路 . 5 2.3 液晶显示电路设计 . 5 2.3.1 LCD液晶显示介绍 . 5 三、系统软件设计 . 7 3.1红外测温模块设计 . 7 四、整体电路原理图 . 9 五、程序设计 . 91 系统方案设计 本系统采用51单片机为核心，用红外温度传感器 MLX90614数据采集，数据经单片机 处理后送LCD显示。该设计主要有三大模块组成、红外温度采集模块、单片机最小系统模 块、LCD显示模块。系统整体框图如 1.1 : 图1.1系统整体框图2 :、硬件电路设计 2.1 单片机最小系统电路设计 2.1.1 最小系统电路 该系统是以 AT89C5 曲片

4、机为核心器件，具模块的工作原理是：加载相应程 序的 AT89C5 惮片机把红外测温模块传来的数据 LCD 夜晶显示。单片机需要一定 的外接电路才能正常工作即单片机最小系统，电路如图 2.1 所示，其主要包括 AT89C51片机、复位电路和时钟电路。 图2.1单片机最小系统 2.1.2 晶振和复位电路 晶振是给单片机提供工作信号脉冲的，这个脉冲就是单片机的工作速度。品 振电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号， 单片机本身就如一个复杂的同步 时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格P1.0P1.0 PO.OPO.O Pl Pl 1 1 P0.1P0.1 P1 P1

5、2 2 PC.2PC.2 P1 P1 3 3 P0.3P0.3 Pl Pl 4 4 PC.4PC.4 PI PI 5 5 P0.5P0.5 PI 6PI 6 P0.6P0.6 PI.7PI.7 PC.7PC.7 INTIINTI P2.0P2.0 INTOINTO P2 P2 I I P2.2P2.2 T1T1 P2.3P2.3 TOTO P2,4P2,4 P2.5P2.5 LAWLAW P2.6P2.6 P2.7P2.7 XIXI X2X2 RESETRESET RXDRXD TXDTXD RDRD ALEPALEP 嗝R R PSENPSEN I T 3131 -FA 19 1S U1 3

6、 地工作。通常在引脚 XTALXTAL2 夸接石英晶体和两个补偿电容构成自激振 荡器，如图 3.3 中 Y2、C11、C12。可以根据情况选择 6MHz、12MHz 或 24MHz 等频 率的石英晶体。而单片机工作速度是每秒 11.0592M,即此次晶振选择 12M,补 偿电容通常选择 30P 弘右的瓷片电容。晶振电路如图 2.2 所示。 1L I I12XIHZ _i_r 图2.2晶振电路 复位的条件：RSTH 脚的高电平只要能保持足够的时间2 个机器周期，单 片机就可以进行复位操作。上电复位要求接通电源后，单片机自动实现复位操作。 上电瞬间 RSEI脚获得高电平，随着电容的充电电流的减小，

7、RSEI脚的电位逐渐 下降。当需要复位是，按下按键，利用电容放电使 RSEI脚为高电平，单片机复 位。 上电与按键均有效的复位电路不仅在上电时可以自动复位， 而且在单片机运 C3 十 10pF C1C1 T T - - 30pF30pF C2C2 3OpF3OpF 行期间，利用按键也可以完成复位操作。复位电路如图 2.3 所小。 4 SO RO I I - f lOkSl I 图2.3 复位电路o o RST 5 2.2 传感器电路设计 2.2.1 MLX90614红外测温传感器介绍 由红外温度传感器、低噪声放大器、 A/D 转换器、DSPI元、脉宽调制电路 及逻辑控制电路构成，热电堆输出的温

8、度信号经过内部高性能、 低噪声的运算放 大器放大后，送给模数转换器ADQ , ADC 俞出的 17 位数字经过可编程 FIRf口 IIR 低通滤波器即框图 2.4 中的 DSP 处理后输出，该输出作为测量结果保存在 MLX90614 内部RAM#储单元中，可以通过 SMBuS 实取；同时测量结果送到后级数 子式脉冲宽度调制电路，将测量结果以 PWM 的方式输出。 MLX9061 株用 4 脚罐形封装TO239,顶端引脚分布视图如图 2.5 所示，具 体的引脚功能如下: 图2.5 VDD：外部电源输入； MLX90614的顶端引脚分布视图 6 VSS 地，和外壳相连； SCL/Vz当MLX906

9、14为SMBUSg式时SC的用行输入， 为PWM模式时Vz为由 外部电路置高电平； SDA/PWM:当 MLX90614 为 SMBUSt 式时串行数据输入输出接口，为 PWM 模 式时做为 PWM 波输出接口。 2.2.2 MLX90614 传感器电路 MLX9061 硬件电路连接如图 2.6 所示，传感器的 SCL/VZ、PWM/SDA 脚直接 连接单片机的普通 I/O 口，即单片机上的 P1.0 和 P1.1 并通过这两个 I/O 口实现单片 机与传感器相互之间的数据的传输。 VDM 电源引脚接+5V, VSS；地端。由于 MLX90614勺输入输出接口是漏级开路(OD 结构，需要加上拉

10、电阻即图 3.6 中的 R 聿口 R5 (10K)。 MLXWG14 图2.6 MLX90914红外传感器电路设计 2.3 液晶显示电路设计 2.3.1 LCD液晶显示介绍 在显示电路单元的模块中，带中文字库的 LCD1286 建一种具有 4 位/8 位并行、 2线或 3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形 液晶显示模块；具显示分辨率为 128X64,内置 8192 个 16*16 点汉字和 128 个 16*8 点 ASC蚂字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、 方便的操作指令，可构成 全中文人机交互图形界面。可以显示 8X4 行 16X16 点阵的汉字并完成

11、图形显示， 低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形 7 点阵液晶显示模块相比，不管硬件电路结构或显示程序都要简洁得多， 且该模块 的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。图 2.7 为 LCD128645 片弓 I脚图，其具 体引脚功能如下： K Q O 9f g J V* DC O C M 0 0=0 = 00 = gUSU二 rn 图2.7 LCD12864芯片引脚 Vss：电源地GND； Vdd:电源电压+5V; VO: LCD1 动电压可调比照度，VCCF 口 VOU 侬可调电阻，中间抽头接至 VO; RS 并行用 K 式：RS=0 指令存放器；RS=1

12、数据存放器。串行模式：片选； R/W:并行,g 式：R/W=0 为写。R/W=1 为读。串行模式：数据； E:并行模式：允许信号。串行模式：脉冲； DB0-DB7 并行模式：数据 00串行模式：不连接； PSB 并行模式：PSB=1 串行模式：PSB=0 NC:不需要连接； RESET 复位端，低电平有效； BLA BLK 背光的正极、负极，接+5V、0V。8 三、系统软件设计 3.1 红外测温模块设计 MLX90614 与单片机之间的数据传输通过 SMBus 协议进行传输，单片机作为 主设备与作为从设备的 MLX90614s 行通信。读、写数据的格式分别见图 3.1、图 3.2。其中，S 为

13、起始位，Slave Address 为从器件地址，Wr 为写标志，Command 为命令字节，Rd 为读标志，PEC 为出错数据包，P 为停止位。 17 117 11 7 I S SIHVC Address Wr A Commnnd A Sr Sivc Atklress Rd A 8 8 I I 8 8 I I S I IS I I Uita Byw Lau A Daki Byu High A PtX AP 图 3.1 读数据格式 1 7 I I J J 7 J S SIJXC Address Wr A CoimiidTid A i _ 1- ; J ，三 g g 1 8 8 i i 8 8

14、11 DnW By re Lm、,A Dnta Bite f lijizh A P . A V 图 3.2 写数据格式 数据传输时序如图 3.3 所示，在 SCL 变为低电平 300 ns 后，将 16 位数据分 2 次传输，每次传送一个字节。每个字节都是按照高位MSB在前，低位LSB在 后的格式传输，2 个字节中间的第 9 个时钟为应答时钟。 r 7H SDA八,网工 冠/ I I I 8cL _ l _ ! L 1 品用收 除止付 图 3.3 SMBus 数据传输时序图 多个 MLX9061 何以用于一个系统中，通过地址不同区分器件，器件默认的 地址为5AH ,因此在多 MLX90614

15、系统中，需要给每个 MLX90614 分配一个不 同的地址。在只有一个 MLX90614 的系统中，MLX90614 识别地址 00h,即在单 个 MLX90614 系统中，9 可以使用该地址访问它。系统数据操作程序流程如图 3.410 所示。每次发送完一个字节，就判断对方是否有应答，如果有应答就接着发送下 一个字节；如果没有应答屡次重发该字节，直到有应答，就接着发送下一个字节, 如果屡次重发后，仍然没有应答就结束。接收数据时，每次接收一个字节按位 接收，接收 8 个位就是一个字节，向对方发送一个应答信号后，就可以继续接 收下一个字节。 图3.4 MLX90614数据流程图11 四、整体电路原理图 图4.1整体原理图 五、程序设计 void main() uint Tem; uint Temh; SCK=1; SDA=1; delay(4); SCK=0; delay(1000); SCK=1; screen initial。;F1.D F3.I P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 INTI INTO TO EAW 泪 RESET RD 血 SCLVz FftMSDA VDD VES H： - 1 -C=Z- H=l