(南寧學(xué)院機(jī)電與質(zhì)量技術(shù)工程學(xué)院 廣西 南寧 530000)

一、引言

當(dāng)今社會(huì)飛速發(fā)展,大部分產(chǎn)品也是為了更加的適應(yīng)人們的生活,不斷的往便捷化,快速化,小型化進(jìn)行改進(jìn)和革新,而體溫計(jì)無(wú)疑是每個(gè)家庭必備的一種醫(yī)療器械,目前市場(chǎng)上的測(cè)量體溫的溫度計(jì)多種多樣,比如:水銀溫度計(jì)、耳溫槍、電子體溫計(jì)等,各類(lèi)體溫計(jì)都存在一些通病,測(cè)量溫度時(shí),不管使用哪種溫度計(jì)都需要在測(cè)量部位形成密閉的小空間,需要時(shí)間進(jìn)行測(cè)量[1]，在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法快速有效的多次測(cè)量,在測(cè)量后無(wú)法及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。所以,作為一種能快速、便捷的溫度計(jì)受到越來(lái)越多的人們關(guān)注。隨著技術(shù)的不斷升級(jí)和更新,本設(shè)計(jì)利用紅外體溫測(cè)量模塊作為傳感器,配合無(wú)線(xiàn)傳輸模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,并采用Arduino相關(guān)程序復(fù)合算法,使得我們的遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)體溫測(cè)量系統(tǒng)可以快速讀數(shù),反復(fù)測(cè)量,同時(shí)實(shí)時(shí)的把數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

二、總體方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)總體方案框圖如下圖所示,分為紅外體溫測(cè)量模塊、無(wú)線(xiàn)傳輸模塊和以Arduino UNO為核心的三個(gè)部分。紅外體溫測(cè)量模塊、無(wú)線(xiàn)傳輸模塊和液晶顯示器都接在A(yíng)rduino UNO上,由紅外體溫測(cè)量模塊進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)Arduino UNO轉(zhuǎn)換成具體的溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)由處理后直接顯示在液晶顯示器上，液晶顯示器正常顯示數(shù)據(jù)的同時(shí)由無(wú)線(xiàn)傳輸模塊把轉(zhuǎn)換所得的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到對(duì)應(yīng)移動(dòng)端上進(jìn)行顯示。

總體框圖

三、硬件電路設(shè)計(jì)

(一)紅外體溫測(cè)量模塊介紹

紅外測(cè)溫模塊是MLX90614型的。是一種紅外非接觸測(cè)溫模塊。它具有以下功能特征:

1.高精度溫度校準(zhǔn):模塊本身集成了低噪聲放大器、17位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號(hào)處理單元,實(shí)現(xiàn)高精度、高分辨率的溫度校準(zhǔn)。校準(zhǔn)精度為正負(fù)0.5度左右。

2.傳感器溫度的范圍寬度為零下40度至零上125度之間，物體溫度的范圍寬度為零下70度至零上380度之間。

3.模塊適用的電壓為3-5V，適用于各類(lèi)單片機(jī)，適應(yīng)性強(qiáng)。

4.模塊本身采用I2C通訊，穩(wěn)定性好。

(二)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊介紹

設(shè)計(jì)中采用的無(wú)線(xiàn)傳輸模塊是HC-05的主從機(jī)一體傳輸模塊,它與3.3V/3.5V單片機(jī)系統(tǒng)兼容。它支持波特率的廣泛范圍,默認(rèn)支持波特率9600。有效通信距離為10米(開(kāi)放面積),工作溫度在-25度到75度之間,電源具有反相特性。它由透明熱收縮管保護(hù)。

(三)液晶顯示器介紹

LCD 1602液晶顯示器被廣泛使用。原LCD 1602液晶顯示器采用HD44 780控制器。目前,廠(chǎng)家的LCD 1602模塊基本上是兼容的,它們的特性基本相同。LCD 1602液晶顯示器采用數(shù)字接口。它具有顯示質(zhì)量高、體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。LCD 1602的主要技術(shù)參數(shù)為:

1.顯示容量:16×2個(gè)字符

2.芯片工作電壓:4.5—5.5V

3.工作電流:2.0mA(5.0V)

4.模塊最佳工作電壓:5.0V

5.字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm

四、ARDUINO UNO程序設(shè)計(jì)

(一)開(kāi)發(fā)工具介紹

ARDUNO是一個(gè)ARDUNO是一個(gè)起源于意大利的開(kāi)放源代碼硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái),而ARDUINO UNO是最基本的開(kāi)發(fā)板。只要對(duì)電子電路有一定基礎(chǔ)的人都可以基于A(yíng)rduino平臺(tái)快速搭建出具有各種功能的電子電路[2]。只要本身?yè)碛幸欢ǖ腃語(yǔ)言基礎(chǔ),可以在A(yíng)RDUNO微控制器上編寫(xiě)和調(diào)試程序。Arduino本身由兩個(gè)主要部分組成:用于電路連接的Arduino電路板的硬件部分和計(jì)算機(jī)中的Arduino IDE的軟件部分。只需在IDE中編寫(xiě)程序代碼,并將其上傳到ARDUINO電路板即可。該程序告訴ARDUNO電路板該怎么做。同時(shí),大多數(shù)外圍I/O設(shè)備都是常用的設(shè)備。他們本身就帶有庫(kù)文件和試驗(yàn)程序,Arduinod的使用者可以直接根據(jù)這些自帶的庫(kù)文件和試驗(yàn)程序作為基礎(chǔ),進(jìn)行二次修改,就可以構(gòu)建成更加復(fù)雜的程序。

(二)Arduino UNO程序功能

在MLX90614紅外模塊、LCD 1602液晶以及無(wú)線(xiàn)傳輸模塊的庫(kù)文件的基礎(chǔ)上,使用Arduino IDE軟件對(duì)芯片進(jìn)行程序的修改。實(shí)現(xiàn)當(dāng)紅外體溫測(cè)量模塊的測(cè)溫口對(duì)準(zhǔn)所需要測(cè)量的對(duì)象時(shí),運(yùn)行芯片上的程序,讀取測(cè)量對(duì)象的溫度,然后將紅外體溫測(cè)量模塊中數(shù)據(jù)讀出,并通過(guò)相關(guān)程序換算為溫度數(shù)據(jù)(T,單位為℃),通過(guò)芯片的內(nèi)部換算,把換算好的數(shù)值傳輸給LCD1602,使得液晶上可以顯示采集到的溫度數(shù)據(jù);當(dāng)芯片把換算好的數(shù)值傳輸?shù)絃CD1602液晶屏幕上顯示的同時(shí),通過(guò)對(duì)芯片的編程程序的執(zhí)行,使溫度數(shù)據(jù)通過(guò)通信模塊實(shí)時(shí)傳輸?shù)脚c通信模塊相匹配的移動(dòng)端上進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。達(dá)到移動(dòng)端能夠共享儀器端數(shù)據(jù)的目的。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了一種新型的遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)體溫體溫測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)方案,采用Arduino IDE軟件對(duì)Arduino UNO進(jìn)行編程,對(duì)一個(gè)測(cè)量模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,通過(guò)LCD1602液晶進(jìn)行顯示(同時(shí)可調(diào)控屏幕亮度),并通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊達(dá)到數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，和對(duì)所測(cè)量的數(shù)據(jù)可以及時(shí)地保存。整個(gè)設(shè)計(jì)所需要的元件少,使其具有所占空間小,生產(chǎn)成本小,結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,穩(wěn)固性好等特點(diǎn),為以后體溫測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的發(fā)展方向。

指導(dǎo)老師：黃世玲