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)域的高精度溫度測量設(shè)備。隨著科技的發(fā)展，紅外額溫槍的技術(shù)不斷進步，采用了多種先進的傳感器和微控制器芯片，以提高其測量精度、響應(yīng)速度和可靠性。本設(shè)計方案基于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，專為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計，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處理和控制任務(wù)，能在紅外額溫槍的系統(tǒng)設(shè)計中發(fā)揮重要作用。

在硬件設(shè)計中，RJM8L151負(fù)責(zé)接收來自各個傳感器的數(shù)據(jù)，并進行必要的數(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)，能夠通過紅外輻射測量物體的表面溫度。MLX90614具有較寬的測量范圍（-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量應(yīng)用。

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

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，適用于溫度補償、環(huán)境溫度檢測等應(yīng)用。在紅外額溫槍中，環(huán)境溫度的變化會對人體溫度的測量產(chǎn)生一定的影響，因此需要通過環(huán)境溫度傳感器來獲取準(zhǔn)確的環(huán)境溫度信息，從而進行溫度補償。

MTP10-B7F55的輸出為模擬信號，RJM8L151能夠通過其ADC接口采集到環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，并通過算法進行實時補償，確保額溫槍的測量結(jié)果更為精確。

1.4 磁傳感器：MLX90302

MLX90302是一款三軸磁場傳感器，主要用于檢測物體的位置或方向。在紅外額溫槍的應(yīng)用中，MLX90302用于檢測槍身的角度和姿態(tài)，確保測量時槍身與額頭之間的相對位置正確。通過獲取傳感器的輸出信號，RJM8L151可以判斷溫度測量是否在最佳的距離范圍內(nèi)，從而提高測量的準(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，能夠通過反射紅外線來檢測物體的接近情況。在紅外額溫槍中，TMD26721用于檢測是否有人將額溫槍接近額頭。當(dāng)檢測到接近時，系統(tǒng)會自動啟動測溫模式，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，能夠精確地檢測到物體的存在，并通過I2C接口將數(shù)據(jù)傳輸給RJM8L151進行處理。

2. 硬件設(shè)計與系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

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

• 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)境溫度補償、溫度算法計算、顯示控制等。

• 紅外溫度傳感器（MLX90614）：通過紅外輻射測量人體額頭的溫度。

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

• 磁傳感器（MLX90302）：用于檢測槍身與人體額頭的相對位置。

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

• 顯示模塊：通過LCD或OLED屏幕顯示測量結(jié)果。

• 電源模塊：提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。

2.2 電源設(shè)計

紅外額溫槍的電源設(shè)計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DC-DC轉(zhuǎn)換器提供3.3V和5V的穩(wěn)定電壓，以滿足各個傳感器和微控制器的電源需求。

2.3 信號采集與處理

RJM8L151主控芯片通過其多種接口（如I2C、SPI、ADC）與各傳感器進行通信。每個傳感器的信號經(jīng)過處理后傳送到主控芯片，RJM8L151對其進行數(shù)據(jù)處理、計算和溫度補償，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提供非接觸式測量的溫度數(shù)據(jù)，而環(huán)境溫度傳感器MTP10-B7F55則提供實時的環(huán)境溫度信息。通過對環(huán)境溫度的實時補償，可以提高額溫槍的測量準(zhǔn)確性。

3.2 溫度補償算法

環(huán)境溫度的變化會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)需要使用溫度補償算法來修正測量結(jié)果。該算法將環(huán)境溫度傳感器的實時數(shù)據(jù)與紅外溫度數(shù)據(jù)結(jié)合，根據(jù)環(huán)境溫度的不同進行動態(tài)修正。

3.3 姿態(tài)檢測與距離調(diào)整

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

3.4 顯示與用戶界面

測量結(jié)果會通過LCD或OLED顯示屏實時顯示，用戶可以方便地查看額溫槍的測量結(jié)果。若測量失敗或位置不正確，顯示屏也會給出相應(yīng)提示，確保用戶操作的準(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)計的紅外額溫槍具有高精度、高靈敏度和低功耗的特點，能夠準(zhǔn)確、快速地測量人體溫度并進行補償和調(diào)整。通過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、精確的體溫測量提供了可靠的技術(shù)支持。