原標(biāo)題：紅外額溫槍硬件技術(shù)解決方案

基于RJM8L151+紅外傳感器MLX90302+MLX90614+MTP10-B7F55環(huán)境溫度傳感器+TMD26721數(shù)字接近型傳感器實(shí)現(xiàn)紅外額溫槍硬件技術(shù)解決方案

紅外額溫槍是一種廣泛應(yīng)用于醫(yī)療健康、公共安全等領(lǐng)域的高精度溫度測(cè)量設(shè)備。隨著科技的發(fā)展，紅外額溫槍的技術(shù)不斷進(jìn)步，采用了多種先進(jìn)的傳感器和微控制器芯片，以提高其測(cè)量精度、響應(yīng)速度和可靠性。本設(shè)計(jì)方案基于RJM8L151主控芯片，結(jié)合MLX90302磁傳感器、MLX90614紅外溫度傳感器、MTP10-B7F55環(huán)境溫度傳感器以及TMD26721數(shù)字接近型傳感器，提出了一種高性能紅外額溫槍硬件技術(shù)解決方案。

1. 主要硬件設(shè)計(jì)及芯片選擇

1.1 主控芯片：RJM8L151

RJM8L151是一款高性能、低功耗的8位微控制器芯片，專(zhuān)為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)，具有豐富的接口資源和靈活的功能配置。該芯片適用于多種傳感器信號(hào)處理和控制任務(wù)，能在紅外額溫槍的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中發(fā)揮重要作用。

在硬件設(shè)計(jì)中，RJM8L151負(fù)責(zé)接收來(lái)自各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理與控制。該芯片具有豐富的I/O接口，包括模擬輸入、數(shù)字輸入、串口通訊等，能夠方便地連接溫度傳感器、接近傳感器和其他外部設(shè)備。

1.2 紅外溫度傳感器：MLX90614

MLX90614是一款非常精確的紅外溫度傳感器，它采用了MEMS技術(shù)，能夠通過(guò)紅外輻射測(cè)量物體的表面溫度。MLX90614具有較寬的測(cè)量范圍（-70°C至+380°C）和較高的精度（±0.5°C），非常適合用于非接觸式測(cè)量應(yīng)用。

在紅外額溫槍中，MLX90614主要用于測(cè)量人體額頭的溫度。通過(guò)紅外輻射，MLX90614可以實(shí)時(shí)采集被測(cè)物體的溫度信息，并將數(shù)據(jù)通過(guò)I2C或PWM接口傳輸給RJM8L151進(jìn)行處理。

1.3 環(huán)境溫度傳感器：MTP10-B7F55

MTP10-B7F55是一款高精度的環(huán)境溫度傳感器，具有低功耗和高響應(yīng)速度的特點(diǎn)，適用于溫度補(bǔ)償、環(huán)境溫度檢測(cè)等應(yīng)用。在紅外額溫槍中，環(huán)境溫度的變化會(huì)對(duì)人體溫度的測(cè)量產(chǎn)生一定的影響，因此需要通過(guò)環(huán)境溫度傳感器來(lái)獲取準(zhǔn)確的環(huán)境溫度信息，從而進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

MTP10-B7F55的輸出為模擬信號(hào)，RJM8L151能夠通過(guò)其ADC接口采集到環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，并通過(guò)算法進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，確保額溫槍的測(cè)量結(jié)果更為精確。

1.4 磁傳感器：MLX90302

MLX90302是一款三軸磁場(chǎng)傳感器，主要用于檢測(cè)物體的位置或方向。在紅外額溫槍的應(yīng)用中，MLX90302用于檢測(cè)槍身的角度和姿態(tài)，確保測(cè)量時(shí)槍身與額頭之間的相對(duì)位置正確。通過(guò)獲取傳感器的輸出信號(hào)，RJM8L151可以判斷溫度測(cè)量是否在最佳的距離范圍內(nèi)，從而提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。

MLX90302采用I2C或SPI接口與主控芯片連接，能夠提供較高的分辨率和較低的功耗，適合在便攜式設(shè)備中使用。

1.5 接近傳感器：TMD26721

TMD26721是一款數(shù)字接近傳感器，能夠通過(guò)反射紅外線來(lái)檢測(cè)物體的接近情況。在紅外額溫槍中，TMD26721用于檢測(cè)是否有人將額溫槍接近額頭。當(dāng)檢測(cè)到接近時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)測(cè)溫模式，保證設(shè)備的準(zhǔn)確性和節(jié)能性。

TMD26721具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性，能夠精確地檢測(cè)到物體的存在，并通過(guò)I2C接口將數(shù)據(jù)傳輸給RJM8L151進(jìn)行處理。

2. 硬件設(shè)計(jì)與系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

整個(gè)紅外額溫槍系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括以下幾個(gè)部分：

• 主控芯片（RJM8L151）：負(fù)責(zé)整體控制、數(shù)據(jù)采集與處理。其工作包括傳感器數(shù)據(jù)采集、環(huán)境溫度補(bǔ)償、溫度算法計(jì)算、顯示控制等。

• 紅外溫度傳感器（MLX90614）：通過(guò)紅外輻射測(cè)量人體額頭的溫度。

• 環(huán)境溫度傳感器（MTP10-B7F55）：采集環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，并用于溫度補(bǔ)償。

• 磁傳感器（MLX90302）：用于檢測(cè)槍身與人體額頭的相對(duì)位置。

• 接近傳感器（TMD26721）：檢測(cè)設(shè)備是否接近人體，并觸發(fā)測(cè)量功能。

• 顯示模塊：通過(guò)LCD或OLED屏幕顯示測(cè)量結(jié)果。

• 電源模塊：提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。

2.2 電源設(shè)計(jì)

紅外額溫槍的電源設(shè)計(jì)需要保證低功耗和高穩(wěn)定性。系統(tǒng)采用鋰電池供電，通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器提供3.3V和5V的穩(wěn)定電壓，以滿(mǎn)足各個(gè)傳感器和微控制器的電源需求。

2.3 信號(hào)采集與處理

RJM8L151主控芯片通過(guò)其多種接口（如I2C、SPI、ADC）與各傳感器進(jìn)行通信。每個(gè)傳感器的信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后傳送到主控芯片，RJM8L151對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、計(jì)算和溫度補(bǔ)償，然后控制顯示模塊輸出最終的溫度結(jié)果。

3. 軟件算法與數(shù)據(jù)處理

3.1 數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理

RJM8L151通過(guò)I2C和SPI接口周期性地采集傳感器數(shù)據(jù)。紅外溫度傳感器MLX90614提供非接觸式測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)，而環(huán)境溫度傳感器MTP10-B7F55則提供實(shí)時(shí)的環(huán)境溫度信息。通過(guò)對(duì)環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)補(bǔ)償，可以提高額溫槍的測(cè)量準(zhǔn)確性。

3.2 溫度補(bǔ)償算法

環(huán)境溫度的變化會(huì)影響紅外溫度的讀數(shù)。為了獲得準(zhǔn)確的額頭溫度，系統(tǒng)需要使用溫度補(bǔ)償算法來(lái)修正測(cè)量結(jié)果。該算法將環(huán)境溫度傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與紅外溫度數(shù)據(jù)結(jié)合，根據(jù)環(huán)境溫度的不同進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正。

3.3 姿態(tài)檢測(cè)與距離調(diào)整

通過(guò)磁傳感器MLX90302和接近傳感器TMD26721，系統(tǒng)可以檢測(cè)設(shè)備與額頭之間的距離和角度。如果設(shè)備偏離標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量位置，系統(tǒng)將通過(guò)蜂鳴器或顯示屏提示用戶(hù)調(diào)整位置。

3.4 顯示與用戶(hù)界面

測(cè)量結(jié)果會(huì)通過(guò)LCD或OLED顯示屏實(shí)時(shí)顯示，用戶(hù)可以方便地查看額溫槍的測(cè)量結(jié)果。若測(cè)量失敗或位置不正確，顯示屏也會(huì)給出相應(yīng)提示，確保用戶(hù)操作的準(zhǔn)確性。

4. 總結(jié)

基于RJM8L151主控芯片，結(jié)合MLX90302、MLX90614、MTP10-B7F55和TMD26721等傳感器，設(shè)計(jì)的紅外額溫槍具有高精度、高靈敏度和低功耗的特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確、快速地測(cè)量人體溫度并進(jìn)行補(bǔ)償和調(diào)整。通過(guò)合理的硬件配置和高效的軟件算法，確保了紅外額溫槍在實(shí)際應(yīng)用中的性能和穩(wěn)定性。該硬件技術(shù)解決方案為便捷、精確的體溫測(cè)量提供了可靠的技術(shù)支持。