【正文】 MLX90615的 SMBus的特定時序 （如下圖所示）為：。將讀出 人體 溫度轉(zhuǎn)換為攝氏溫度的公式為： To [176。輸出比例為 176。 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) 。其出廠設(shè)置為 3FFFh，代表發(fā)射率為 。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。出廠默認值為 5Bh。 SMBus從動器地址： 7 LSBs (6… 0)包括了 MLX90615會響應(yīng)的 SMBus從動器地址。整個 EEPROM可通過 SMBus接口讀和寫。 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。C 變化而從 0x2D8Ah到 0x4DB0h變化。例如： RAM里（ 0x07h） 的數(shù)值會隨著物體溫度由 40 176。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)。 每個字節(jié)的最高有效位首先傳送。 PEC的計算結(jié)果是基于除 START， RESTART，STOP， ACK和 NACK位外的所有位。如果 SD未確認其中的任意字節(jié)， MD應(yīng)停止通信并重新發(fā)送信息。 圖 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。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。 SA特征允許在兩線上連接多達 127個器件。 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）。 在本設(shè)計中， MLX90615只作為從動器件使用。 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。 SDA 引腳可以以 SMBus格式或 PWM 格式輸出， 這就 取決 于 EEPROM 的設(shè)置。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)。按鍵 4 就是體溫的測量鍵。如果是按鍵 1，就判斷到底是長摁還是短摁，其中短摁表示開啟 /關(guān)閉系統(tǒng)背光 ，而長摁表示開啟 /關(guān)閉系統(tǒng)聲音提示。 圖 主控程序流程圖 主控程序模塊首先對 MCU 的端口和 LCD 進行初始化，然后顯示必要的信息和進行電池低壓檢測（如果電池的電壓值過低，就在 LCD 上顯示低壓提示符號），之后系統(tǒng)就進入按鍵掃描階段。 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 主控程序模塊 根據(jù) 程序 結(jié)構(gòu)化設(shè)計的要求， 本人 在 編程時采用 了 模塊化的編程方式。 圖 按鍵輸入模塊電路圖 本章小結(jié) 這一章主要闡述了紅外人體測溫儀的硬件設(shè)計的具體內(nèi)容和相關(guān)元器件的簡介，該系統(tǒng)的硬件主要分為六個子模塊，分別是： MCU 主控模塊、 IR 測溫模塊、電源模塊、 LCD 顯示模塊、按鍵輸入模塊和聲音提示模塊。 圖 蜂鳴器模塊電路圖 按鍵輸入模塊 該電路模塊 的作用就是控制整個系統(tǒng)。但我們只需要當使用者按下按鍵時響“滴”的一聲即可，所以在設(shè)計相關(guān)軟件時只需使 PNP 型三極管開啟一小段時間即可。 蜂鳴器模塊的控制 端 （ BC）與 MCU 的 PB0 端口相連接。當 PNP 型的三極管的基極處于低電平時，背光端口與電源相連接，即 LCD 模塊的背光開啟；當 PNP 型的三極管的基極處于高電平時，背光端口與電源斷開連接，即 LCD模塊的背光關(guān)閉。 為了減少此現(xiàn)象的影響， LCD 的背光直接使用系統(tǒng)電源供電。 雖然 AVR 單片機的驅(qū)動能力比普通的單 片機要強，可以直接驅(qū)動 LCD 模塊的背光，但是當別的端口被拉低時（比如當有按鍵按下的時候）還是會影響到 LCD 模塊的背光正常工作。此 LCD模塊總共有八個端口，其具體管腳說明見表 。 圖 LPH7366（ LCD5110）模塊示意圖 表 LCD 模塊管腳說明 序號 管腳名稱 說明 1 VCC 模塊電源接口（ ~ ） 2 GND 接 地 端 3 SCE 使能端（低電平有效） 4 RST 復位（低電平有效） 5 D/C 數(shù)據(jù)（高電平有效） /命令（低電平有效）選擇端 6 DIN 串行數(shù)據(jù)線 7 SCL 串行時鐘線 8 BLC LCD 模塊背光控制端 由于此 LCD 模塊已經(jīng)集成了 控制 /驅(qū)動 芯片，已 經(jīng)不需其它外圍的 控制 /驅(qū)動 電路，所以該模塊可以與 MCU 主控模塊直接相連。所有必 需 的顯示功能 都 集成在一塊芯片上，包括 LCD 電壓及偏置電壓發(fā)生器，只須很少外部元件且功耗小。 LPH7366 液晶顯示 模塊的 控制 /驅(qū)動 芯片是 PCD8544，其采取的通信協(xié)議是一個沒有MISO 只有 MOSI 的 SPI 協(xié)議。 ● 價格較同類產(chǎn)品要低廉。 ● 采用 低電壓供電，正常顯示時的工作電流在 200181。 ● 可通過導電膠連接模塊與印制板，而不用連接電纜，用模塊上的金屬鉤便可將模塊固定到印制板上，因而非常便于安裝和更換。 ● 采用串行接口與 MCU 進行通信，接口信號線數(shù)量大幅減少。該產(chǎn)品除應(yīng)用于移動電話外，也可廣泛用于各類便攜式設(shè)備的顯示系統(tǒng)。 而 單片機 最小系統(tǒng)的電路設(shè)計具體可以參考相關(guān)的數(shù)據(jù)手冊，在這里就不一一贅述了。當 PB1 端口置低電平時，三極管 8550 開啟，即射極和集電極連通，此時 ADC（ PA6）開始測量 R16 上的電壓。 由于本系統(tǒng)是采用電池供電的便攜式系統(tǒng)，所以有必要設(shè)計一個電池低壓狀態(tài)檢測電路來測量系統(tǒng)是否處于供電電壓不足的狀態(tài)，以提示用戶及時更換電池，以免影響測量體溫的精度。 圖 Atmega32A的引腳配置圖（ PDIP 封裝） 在本系統(tǒng)中 ， IR 傳感器（ MLX90615）電路模塊通過 SMBus 接口（ SCL 端口和 SDA端口）與 ATmega32A 相連接，其中 IR_SCL、 IR_SDA 分別對應(yīng) ATmega32A 的 PB2 端口和 PB3 端口。C時的功耗 ： （ 正常模式 ）， （ 空閑模式 ）， 1μA（ 掉電模式 ）。 ATmega32A 是 ATMEL 公司 研發(fā)的改進型 AVR 單片機，它是一款低功耗和寬電壓運行（ ~ 均可正常運行）的芯片，可用于取代舊款的 ATmega32和 ATmega32L。 AVR 單片機技術(shù)體現(xiàn)了單片機集多種器件 （ 包括 flash 程序存儲器、看門狗、 EEPROM、同 /異步串行口、 TWI、 SPI、 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器、定時器 /計數(shù)器等 ） 和多種功能 （ 增強可靠性的復位系統(tǒng)、降低功耗抗干擾的休眠模式、品種多門類全的中斷系統(tǒng)、具輸入捕獲和比較匹配輸出等多樣化功能的定時器 /計數(shù)器、具替換功能的 I/O 端口 等） 于一身， 充分體現(xiàn)了單片機技術(shù)向 “ SOC” 的方向 進行 發(fā)展。內(nèi)嵌長壽命的 EEPROM 可長期保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)，避免 斷電丟失。這個概念實現(xiàn)了指令的單時鐘周期運行。程序存儲器里的指令通過一級流水線運行。 AVR 的單片機可以廣泛應(yīng)用于計算機外部設(shè)備、工業(yè)實時控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個領(lǐng)域。其中 SCL 端口和 SDA 端口需要接上拉電阻（參考值 300kΩ），而電源端和地端之間需要接一個大約為 的電容（如下圖所示）。 紅外測溫模塊電路設(shè)計 紅外測溫模塊的電路設(shè)計相對比較簡單。 基于以上測量結(jié)果，計算出對應(yīng)的環(huán)境溫度 TA和物體溫度 TO可通過兩種方式讀?。和ㄟ^兩線接口讀取 RAM單元或者通過 PWM數(shù)字模式輸出。信號通過可編程的（用 EEPROM實現(xiàn)） FIR和 IIR低通濾波器以進一步減低輸入 信號的帶寬從而達到所需的噪聲特性和刷新率。 MLX90615是由內(nèi)部狀態(tài)機控制物體溫度和環(huán)境溫度的測量和計算，進行溫度后處理，并將結(jié)果通過 PWM或是 SMBus模式輸出 （取決哪個是激活狀態(tài)）。將 RAM內(nèi)容轉(zhuǎn)換為 實際的 TA比較簡單： TA [K] = Tareg 。C，而 45F3h代表 +85176。C。C。環(huán)境溫度 TA（傳感器芯片溫度）是通過 PTAT元件測量。在測量完兩個傳感器輸出后，對應(yīng) 的 境溫度和物體溫 被計算出。（ TO4TA4） （ 42） 其中 TO是物體的絕對溫度（ K）， TA是傳感器片絕對溫度， A是總體的敏感度。薄膜加熱（或是冷卻） 從而吸收并輻射 IR。C的人體溫度范圍內(nèi)）。C 的條件下，目標溫度的測量精度可達 176。因為此型號經(jīng)過 Melexis 公司 特別設(shè)計，使得它對人體體溫的測量有較高的精度。 引腳應(yīng)用弱上拉電阻（典型值 300kΩ） VDD 外部電源電壓 （約為 3V） 。引腳應(yīng)用弱上拉電阻（典型值 300kΩ） SDA/PWM 數(shù)字信號輸入 /輸出開漏 NMOS。C ） SG（ TO46） 標準： BAA 醫(yī)用： DAA 圖 MLX90615 頂視圖 表 MLX90615 引腳說明 引腳名稱 功能 VSS 地 ， 金屬罐也連接到該引腳上。C ● 其輸入 /輸出端 口為數(shù)字接口（ SMBus模式和 PWM模式），使用方便簡單 ● 采用 3V電源電壓 ，且 具備 省電模式 ● 具備 發(fā)射率補償 功能 MLX90615 型號及器件簡介： 表 MLX90615 型號 說明 零件編號 溫度編碼 封裝編碼 準確率級別 MLX90615 E（ 40176。C to +50176。C物體溫度范圍 ● 寬溫度范圍的高精度，精度為 176。 MLX90615 的 特點如下： ● 小尺寸，易集成，低成本 ● 出廠校準設(shè)置寬溫度范圍： 40 to +85 176。 其中MLX90615應(yīng)用的 波長范圍 為 ~15181。發(fā)射率可以簡單地定制為 到 1之間，并且不需要用黑體來做重新校準。C。 MLX90615出廠校準的標準溫度范圍為：環(huán)境溫度為 40到 85176。由于集成了低噪聲放大器， 16位 ADC和強大的 DSP的MLX90325單元 ， 使得高度集成和高精度的溫度計得以實現(xiàn)。數(shù)字傳感器接口可以為 PWM或是加強的 SMBus兼容協(xié)議 ， 系統(tǒng)可以在兩線上連接多達 100多個器件。用戶可以對低發(fā)射率的物體在內(nèi)部進行發(fā)射率校正。 圖 電源模塊電路 圖 紅外測溫模塊 MLX90615 簡介 MLX90615是一款由 Melexis公司 設(shè)計生產(chǎn) 的低成本 紅外 溫度 測量數(shù)字傳感器 。經(jīng)過權(quán)衡系統(tǒng)的靜態(tài)電流和抗干擾能力 （ R1 的阻值越大，靜態(tài)電流就越小，但 抗干擾能力 就越差）， R1 和 R2 的取值分別為 33kΩ 和 22kΩ。PT1301 的 DC/DC 升壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計比較簡單，只要參考相關(guān)的說明書里的 典型應(yīng)用電路圖 即可。 綜上所述，本人決定采取第二種電路設(shè)計方案，其中 DC/DC 升壓轉(zhuǎn)換芯片采用PT1301。但這種辦法也是有缺點的： DC/DC 升壓轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓的波紋比 LDO 電路的要大，而且電路相對更復雜。其解決辦法就是使用 電壓轉(zhuǎn)換 電路 ：一種是降壓電路，即系統(tǒng)使用三個或以上的干電池供電，然后通過 LDO（ 低壓差線性穩(wěn)壓器 ） 電路穩(wěn)壓后輸出 3V的電源電壓；另一種是升壓電路，即使用一個干電池作為供電源，然后通過 DC/DC 升壓電路轉(zhuǎn)換后輸出 3V 的電源電壓。所以，本系統(tǒng)決定使用常見的 5 號干電池作為系統(tǒng)電源。市面上電池的種類繁多，比如干電池、鋰電池和紐扣電池等。 PCB 布圖指導 為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，在 PCB 布圖時可遵循下述指導： （ 1）、 GND 平面不要有縫隙 ； （ 2）、 5 腳 （ VDD） 與 3 腳 （ GND） 之間的 1μF MLCC 噪聲旁路電容，連接要短而寬 ； （ 3）、 如 果 Vin 輸入不是理想電壓源， 就 在就近電感 L1 處加一個 Vin 到 GND 的旁路電容 ； （ 4）、 FB 結(jié)點的覆銅面積要盡可能小，并且要遠離干擾源 ； （ 5）、 減小 LX 和 EXT 結(jié)點的寄生電容可降低開關(guān)損耗。 因此， 對于無待機狀態(tài)或懸置狀態(tài)的應(yīng)用而言， R1 和 R2 取值宜低些，而對于對待機或懸置電流要求很高的應(yīng)用， R1 和 R2 阻值需要取高，這時候由于反饋回路的阻抗很高， 從而對干擾非常敏感，必須非常仔細地進行布圖，并且避免任何對 FB 端的干擾。 （ 1）、 更高的電阻取值可降低系統(tǒng)的靜態(tài)電流（ I＝ ）。 最小的 低靜態(tài)電流 是 14μA，再加上高效率，可使電池使用更長時間。 同時 500KHz 的開關(guān)頻率可縮小外部元件的尺寸。 PT1301 的啟動電壓可低于 1V，因此可滿足單節(jié)干電池的應(yīng)用。 PT1301 內(nèi)部包含誤差放大器、斜坡產(chǎn)生器、比較器、功率開關(guān)和驅(qū)動器。詳細設(shè)計見