【正文】 錄。按鍵4就是體溫的測量鍵。但如果沒用按鍵按下，系統(tǒng)就開啟定時器。如果期間還是沒有任何操作，當定時器溢出時系統(tǒng)就會開啟外部中斷（按鍵4）和進入休眠狀態(tài)，此時只有按鍵4才能喚醒系統(tǒng)。 紅外測溫程序模塊 MLX90615的傳輸協(xié)議（SMBus）MLX90615支持SMBus通信協(xié)議，引腳分別為SDA和SCL。SDA引腳可以以SMBus格式或PWM格式輸出，這就取決于EEPROM的設置。在本設計中，由于系統(tǒng)只應用到SMBus模式，所以在此就不詳細介紹PWM模式了。SMBus接口是2線協(xié)議的，允許主控器件（MD）和一個或一個以上的從動器件（SD）通信。在系統(tǒng)給定的時刻里只有一個主控器件是可以利用的。在本設計中，MLX90615只作為從動器件使用。一般來說，MD通過從動地址（SA）選擇從動器件開始數(shù)據(jù)的傳輸。MD可以對從動器件的RAM和EEPROM里的數(shù)據(jù)進行讀取，并可對14個EEPROM單元進行寫入操作（地址為0…Dh）。如果對MLX90615進行讀取操作，器件會回饋以16位的數(shù)據(jù)和8位PEC，這是在器件內(nèi)部EEPROM動地址和主動器件發(fā)送的編程的從SA相同條下實現(xiàn)的。SA特征允許在兩線上連接多達127個器件。在器件連接到總線之前，為了訪問器件或是給SD分配一個地址，通信必須以0h SA并跟隨低RWB位開始。當MD發(fā)送此命令，MLX90615總是會反饋并忽視內(nèi)部芯片編碼信息。EEPROM地址中（4h…Dh）包含出廠校準數(shù)值，最好不要變動；同時注意不要在同一總線相同SD地址放兩個MLX90615器件。 SMBus請求、開始和結(jié)束狀態(tài)主從總線（SMBus）傳輸協(xié)議：每當SD接收到每個8位數(shù)據(jù)后，都會回復ACK/NACK信息。MD在初始化通信時會首先發(fā)送受控地址，只有能識別該地址的SD才會確認，其它的會保持沉默。如果SD未確認其中的任意字節(jié)，MD應停止通信并重新發(fā)送信息。NACK也會在PEC接收后出現(xiàn)，這意味著在接收的信息有錯誤并且MD應重新發(fā)送信息。PEC的計算結(jié)果是基于除START，RESTART，STOP，ACK和NACK位外的所有位。PEC是CRC8的多項式aX8+X2+X1+1。每個字節(jié)的最高有效位首先傳送。 SMBus包裹元素讀取數(shù)據(jù)（RAM / EEPROM）或?qū)懭霐?shù)據(jù)（EEPROM）： SMBus讀取數(shù)據(jù)格式（RAM / EEPROM） SMBus寫入數(shù)據(jù)格式（EEPROM）(注：在對EEPROM進行寫操作之前，相應的單元要清零。所謂的清零操作就是簡單地在EEPROM地址里寫入0000h，同時要注意不要隨便更改出廠校準數(shù)據(jù)。）在（MLX90615）SMBus應用模式里，RAM和EEPROM可以以1616來讀取。例如： RAM里（0x07h）的數(shù)值會隨著物體溫度由40 176。C ~ 85176。C變化而從0x2D8Ah到0x4DB0h變化。 MLX90615 amp。 SMBus命令操作碼命令 0001_ XXXX* EEPROM讀取 0010_XXXX* RAM讀取 1100_0110 進入SLEEP模式（注*：XXXX代表要讀取/寫入的內(nèi)存地址的4LSB位。）EEPROM里只有限定數(shù)目的地址是允許客戶改寫的。整個EEPROM可通過SMBus接口讀和寫。EEPROM里在地址4h到Dh之間的數(shù)據(jù)必須保持不變，否則出廠校準值會丟失。SMBus從動器地址：7 LSBs (6…0)包括了MLX90615會響應的SMBus從動器地址。注意所有MLX90615對會SA（00h）響應因此該數(shù)值在網(wǎng)絡中是無效的。出廠默認值為5Bh。MLX90615會補償被測物體的發(fā)射率。寄存器的公式為：發(fā)射率 = dec2hex[round(16384 ε)] （51）其中dec2hex[round(X)]發(fā)射率數(shù)值為代表十進制轉(zhuǎn)換為十六進制。（包括近似值的舍入，無切斷）該情況下，物理發(fā)射率數(shù)值為0…1。其出廠設置為3FFFh。 MLX90615內(nèi)部的EEPROMEEPROM（1616）名字地址可寫SMBus從動器地址（SA）/PWM最小溫度0hYESPWM溫度范圍1hYES配置2hYES發(fā)射率3hYESMelexis保留（出廠校準）4hYES………Melexis保留（出廠校準）DhYESID編號EhNOID編號FhNOMLX90615的RAM可以通過SMBus接口讀取，其大小為1616。RAM寄存器的有限數(shù)目是客戶感興趣的，見下面表格里總結(jié)。其中目標溫度TO存儲在地址為07h的RAM里，可以分為DataH（高8位）和DataL（低8位），而TA則是MLX90615封裝（環(huán)境）溫度。176。K/LSB。將讀出人體溫度轉(zhuǎn)換為攝氏溫度的公式為：To [176。C] = RAM(07h)* – （52） MLX90615內(nèi)部的RAMRAM（1616）名字地址可寫Melexis保留0hYES………Melexis保留5hYESTA6hYESTO7hYESMelexis保留8hYES………Melexis保留FhYESSMBus的時序：MLX90615滿足除了電學規(guī)范部分給定的數(shù)值外的所有SMBus時序規(guī)范，其SMBus時鐘的最大頻率為100KHz，最小為10KHz。MLX90615的SMBus的特定時序（如下圖所示）為： （1）、SMBus Request (tREQ ) 定義了一段時間，在這段時間里SCL應該置為低電平以使MLX90615從PWM模式轉(zhuǎn)換為SMBus模式。（2）、Timeout L是將SCL置為低電平允許的最長時間。這段時間后MLX90615會置通信模塊并準備重新通信，不多于45μs。（3）、 Timeout H是將SCL置為高電平允許的最長時間。這段時間后會假定總線是空閑的（根據(jù)SMBus規(guī)范）并重置通信模塊，不多于27ms。（4）、Tsuac(SD)定義了一段時間，此時間在SCL的第八個下降沿后，MLX90615會將SDA置為低電平以確認接受的字節(jié)。（5）、Thdac(SD)定義了一段時間，此時間在SCL的第九個下降沿后，MLX90615釋放PWM/SDA (MD可以繼續(xù)通信) 。（6）、Tsuac(MD)定義了一段時間，此時間在SCL的第八個下降沿后，MLX90615會釋放PWM/SDA（MD可以確認接收的字節(jié)）。 （7）、Thdac(MD)定義了一段時間，此時間在SCL的第九個下降沿后，MLX90615會控制PWM/SDA （它可繼續(xù)傳送下個字節(jié)），不超過 。 T在最新時序用到MD 和 SD 索引— MD 當主控器件在確認；SD當從動器件在確認。其他時序參考SMBus協(xié)議。 SMBus時序MLX90615可以通過由SMBus接口發(fā)送的“進入SLEEP模式”命令進入到睡眠模式，而且睡眠模式只在SMBus模式中存在。MLX90615可通過SCL引腳持續(xù)至少TDDq= 50 ms時間置為低電平來返回上電默認模式。從睡眠模式退出也是在SMBus模式。（注意：IR溫度計的先前版本—MLX90614是通過SDA線上的低脈沖喚醒，而不是SCL。）SCL在睡眠模式是為高電平的。SDA可以同時靜止為每個狀態(tài)，但是建議為高狀態(tài)。因為上拉是不需附加漏電流。在睡眠模式是為高電平的。SCL和SDA引腳上應有弱的上拉動作。 進入和退出睡眠模式 紅外測溫程序設計 MLX90615發(fā)送和接收數(shù)據(jù)是以字節(jié)為單位進行的。每次發(fā)送一個字節(jié)（按位發(fā)送，發(fā)送8個位就是一個字節(jié)），然后判斷對方是否有應答，如果有應答，就接著發(fā)送下一個字節(jié)；如果沒有應答，多次重發(fā)該字節(jié)，直到有應答，再發(fā)送下一個字節(jié)，如果多次重發(fā)后，仍然沒有應答，就結(jié)束。接收數(shù)據(jù)時，每次接收一個字節(jié)（按位接收，接收8個位就是一個字節(jié)），然后向?qū)Ψ桨l(fā)送一個應答信號，繼續(xù)接收下一個字節(jié)。從MLX90615中讀出的數(shù)據(jù)是16位的，由高8位（DataH）和低8位（DataL）兩部分組成，其中RAM地址07H單元存儲的是TO數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)范圍從0x2D8Ah ~ 0x4DB0h，表示的溫度范圍是40 176。C ~ 85 176。C。 MLX90615讀寫數(shù)據(jù)從MLX90615中讀出的數(shù)據(jù)（DataH ：DataL）換算為溫度的數(shù)據(jù)單位為攝氏度（176。C），相關(guān)的換算公式見（式52）：To [176。C] = RAM（DataH ：DataL）* – 。例如：DataH ：DataL=0x4DB0h，代入公式中，得TO=85176。C。 MLX90615發(fā)送/接收一個字節(jié)紅外測溫模塊的程序結(jié)構(gòu)相對比較簡單。當主函數(shù)調(diào)用該函數(shù)模塊時，該程序模塊就開始順序地執(zhí)行相關(guān)的內(nèi)容。首先程序?qū)LX90615進行初始化（讀取傳感器的地址、合成相應的指令等），然后MCU通過SMBus傳輸協(xié)議來讀取存在MLX90615里的TO數(shù)據(jù)（地址為07h）。我們通過相關(guān)的計算可以得出對應的體溫值（計算公式詳見52）是多少，并且可以通過LCD來顯示測量結(jié)果。 紅外測溫程序流程圖 LCD顯示程序模塊 LCD模塊指令和時序在本系統(tǒng)中，LCD模塊的驅(qū)動芯片是PCD8544 。數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位下載到PCD8544的4884位顯示數(shù)據(jù)RAM矩陣。其通過地址指針尋址，地址范圍為：X為0 ~ 83（1010011），Y為0 ~ 5（101），地址不充許超出這個范圍。在垂直尋址模式（V=1），Y地址在每個字節(jié)之后遞增。經(jīng)最后的Y地址（Y=5）之后，Y繞回0，X遞增到下一列的地址。在水平尋址模式（V=0），X地址在每個字節(jié)之后遞增，經(jīng)最后的X地址（X=83）之后，X繞回0，Y遞增到下一行的地址。經(jīng)每一個最后地址之后（X=83，Y=5），地址指針繞回地址（X=0，Y=0）。PCD8544指令格式分為兩種模式：如果D/C（模式選擇）置為低，當前字節(jié)解釋為命令字節(jié)（見PCD8544指令集）。下圖展示初始化芯片的串行數(shù)據(jù)流例子。如果D/C置為高，接下來的字節(jié)將存儲到顯示數(shù)據(jù)RAM。每一個數(shù)據(jù)字節(jié)存入之后，地址計數(shù)自動遞增。在數(shù)據(jù)字節(jié)最后一位期間會讀取D/C信號的電平。每一條指令可用任意次序發(fā)送到PCD8544，首先傳送的是字節(jié)的MSB（高位），然后是LSB（低位）。 PCD8544指令集當SCE為高時，串行接口被初始化。在這個狀態(tài)，SCLK時鐘脈沖不起作用，串行接口不消耗電力。SCE上的負邊緣使能串行接口并指示開始數(shù)據(jù)傳輸。當SCE 為高時，忽略 SCLK 時鐘信號；在SCE為高期間，串行接口被初始化。SDIN在SCLK的正邊緣取樣。D/C 指出字節(jié)是一個命令 (D/C = 0)或是一個RAM數(shù)據(jù)(D/C = 1)；它在第八個SCLK脈沖被讀出。在命令/數(shù)據(jù)字節(jié)的最后一位之后，如果SCE為低，串行接口在下一個SCLK正邊緣等待下一個字節(jié)的位7。RES端的復位脈沖中斷傳輸。數(shù)據(jù)不會寫進RAM。寄存器被清除。如果在RES正邊緣之后SCE為低，串行接口準備接收命令/數(shù)據(jù)字節(jié)的位7。 串行總線傳輸示意圖 LCD顯示程序設計 在系統(tǒng)中，LCD模塊采取的通信協(xié)議是一個沒有MISO而只有MOSI的SPI協(xié)議，即LCD模塊只能接收來自MCU的數(shù)據(jù)，而不能發(fā)送數(shù)據(jù)。在本系統(tǒng)里，其串行總線是以字節(jié)為傳輸單位。 串行總線傳輸傳輸一個字節(jié)在本系統(tǒng)中，LCD模塊是屬于點陣型液晶顯示模塊，因此無論系統(tǒng)顯示漢字還是英文，無論大號字體還是小號字體，工作原理（或編程思想）都是大同小異的。首先把想要顯示的內(nèi)容通過軟件轉(zhuǎn)化為點陣數(shù)據(jù)并存在頭文件里（），然后MCU通過SPI協(xié)議把其傳輸?shù)絃CD模塊里，其程序流程圖如下圖所示。 顯示一個漢字或字母 本章小結(jié)因為本設計的主控MCU選用了AVR單片機，所以其軟件的編譯環(huán)境選用ICC AVR，而仿真和下載軟件則選用AVR studio（JTAG模式）。此系統(tǒng)的軟件部分主要分為三大部分，分別是主控程序模塊、紅外測溫程序模塊和LCD顯示程序模塊。，共包括8個文件：● ：延時函數(shù)● ：LCD驅(qū)動程序● ：紅外溫度傳感器驅(qū)動函數(shù)（SMBus模式）● ：主控程序● ：自定義字庫● ：延時函數(shù)聲明● ：LCD驅(qū)動函數(shù)聲明● ：紅外溫度傳感器驅(qū)動函數(shù)聲明 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)在本設計中，該軟件系統(tǒng)采取了程序結(jié)構(gòu)化和模塊化的設計方法。這樣設計的好處是：使得系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)分明，方便程序編寫人員理解程序的內(nèi)容，同時還利于以后進行修改和移植。第六章 系統(tǒng)調(diào)試與分析 紅外測溫系統(tǒng)調(diào)試和分析本論文是關(guān)于便攜式紅外人體測溫儀的設計。為了提高測溫的準確性，本人采用了耳溫計的設計方案。由于整個系統(tǒng)（軟件和硬件）采取了模塊化的設計思想，因此在很大程度上提高了調(diào)試系統(tǒng)的便易性。首先把系統(tǒng)硬件的各個模塊（電源模塊、紅外測溫模塊等）都焊接好，然后逐個地檢測每個模塊是否有元器件焊接錯誤，是否有虛焊、短路等情況出現(xiàn)。如果這些工作都完成了，就可以把已經(jīng)編譯好的軟件程序通過AVR studio（JTAG模式）下載到本系統(tǒng)的主控芯片—ATmega32A里。雖然系統(tǒng)軟件部分可以通過編譯軟件的編譯，但這僅僅是語法上的檢測，具體運行效果還是要取決于調(diào)試的結(jié)果。由于本系統(tǒng)的軟件也是采用模塊化的編程方式，所以它也可以像硬件那樣進行分模塊進行調(diào)試。例如，我們可以先把其它模塊屏蔽，然后測試LCD模塊是否能顯示各種需要顯示的內(nèi)容，等等。 紅外人體測溫儀的實物圖當系統(tǒng)的軟件和硬件都基本通過了電路和基本功能調(diào)試后，就可以進入最后的人體溫度測量調(diào)試了。因為缺少相應的測試和校準設備，所以本人無法對該系統(tǒng)的準確度進行系統(tǒng)地測試和評估。因此，在這里只能與水銀體溫計的測量結(jié)果進行對比和分析。但本系統(tǒng)（紅外耳溫計）是測量人體耳膜的溫度，水銀體溫計主要是測量人體腋下的溫度，而事實上人體不同部位的溫度是不一致的，： 人體不同部位的正常體溫對