一款基于TN901和无线蓝牙串口透传的红外测温仪

丛茂柠

摘要：本文主要介绍了一款适宜人体红外线检测的热释电传感器TN901，设计了在TN901基础上的红外测温仪的整体系统构架，开发了包括整体方案，硬件电路，单片机程序。本设计在传统非接触测温方式上，增加了蓝牙串口透传模块，实现的远距离接收、显示，拓宽了项目的应用范围。

关键词：人体测温热释电传感器STC89S52无线蓝牙串口透传

中图分类号：TN219 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2010）08（c）-0018-02

1人体红外测温仪的硬件设计

1.1 总体框图设计

上电后，按开始按钮系统即开始持续工作，红外传感器接收到人体发出的红外线，经过TN901模块对所测得的信号进行放大、滤波、再进行模数转换处理，将最终的信号转换成SPI总线信号传输至单片机，经单片机处理后，将信息通过蓝牙串口透传模块传送到接收端的LCD1602显示单元显示出温度读数。

1.2 电路设计

本设计采用STC89系列单片机进行数据的存储和处理。电路的主要功能是将热释电传感器接收的红外辐射能量转换为可供单片机接收的数字信号。显示器（LCD）由单片机P0端口驱动，并由单片机通过软件控制显示人体的温度。

1.2.1 热释电红外传感器TN901[1]

本设计的探头使用的是热释电红外线传感器TN901，它能接收人体发射出的红外线并使之转换成数字号。这种传感器内部集成了滤波、放大和数模转换的功能，主要使用的是SPI的协议流程，通过SCK和Data完成传输。它的工作温度是-33℃～220℃，特别适合测量人体的温度。

1.2.2 LCD1602显示器

液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。本设计采用的LCD1602字符型液晶模块是一种用5×7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等。1602采用标准的16脚接口，其中：

第3脚：VEE为液晶显示器对比度调整端；

第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器；

第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据；

第6脚：E为使能端，当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令；

第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线；

第15～16脚：空脚。

液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符。在电路连接上，LCD1602显示模块可以直接和单片机STC89S52直接接口，液晶显示的D0～D7八个双向端口接STC89C52单片机的P0口的P0.0～P0.7，单片机的P0口作为通用的输入、输出端口使用。

1.2.3 蓝牙串口透传模块

该串口透传模块较简单，根据官方手册，只要将其当作是一个固定波特率的串口使用就可以了，但只能一对一通信。有了这个透传模块，就可以延伸测量模块与显示模块之间的距离。在家里测试时，无线信号隔2堵墙工作基本没有问题，如此就可以开发出一些新的功能，例如，实时远距离的监测病人的体温有无异常。

2系统的软件设计

接通电源，电源指示LED亮起表示电源供电正常，初始化TN901模块和LCD1602液晶显示器，使其显示目标温度和环境温度字样；控制TN901的A管脚置低电平，进入测量状态，单片机控制CLK管脚产生脉冲，当脉冲为下降沿时读取Data数据，数据是一位一位的读入单片机，单片机通过“<<”移位指令将数据一位位写入一个字节中；由于TN901在A管脚置低电平后就连续的上传目标温度和环境温度，所以单片机需要辨别命令的启示标志，最终连续读取4个字节命令内容，将温度信息处理转换成数字信息，通过输出端口D0～D7输入到单片机的P0端口中。

图2为传感器SPI时序图[3]，CLK管脚产生时钟信号，在时钟下降沿时，单片机读走DATA上的數据，每段数据的时间为20ms，数据间隔大于100ms，这样每次有脉冲来时先读取头部，当头部是环境温度，或者是目标温度时再继续读取下一字节，这样连续读取后的数据就会在LCD1602上显示出来。

3结语

在实际测试和使用过程中，发现以下的一些问题及不足。

（1）热释传感器测量针对的是一个锥面，所以在测量人体温度时，传感器要垂直对准被测面（如额头），正常误差在±0.1℃，距离越远误差越大，角度不能超过±20°。

（2）对于测量透明材料，环境温度应低于被测物体温度，避免周围环境高温对物体的影响。

（3）不能应用于光亮的或抛光的金属表面的测温，不能透过玻璃进行测温。

参考文献

[1] 热释电红外传感器TN901数据手册[S].2006.