ml 90614的應(yīng)用 單片機(jī)課程設(shè)計論文

非接觸式溫度計摘要紅外測溫技術(shù)在生產(chǎn)過程，產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測，設(shè)備在線故障診斷和安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了著重要作用。它打破了傳統(tǒng)的測溫模式，并且具備不影響被測物體溫度場、溫度分辨率高、回應(yīng)速度快、測量精度高、測量范圍廣、不受測溫上限的限制、穩(wěn)定性好和可同時測量環(huán)境溫度和目標(biāo)溫度的特點，測量距離可達(dá)30米左右。紅外測溫近年來在醫(yī)療、家庭自動化、汽車電子、航空和軍事上得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計的紅外測溫儀系統(tǒng)是一種方便用戶使用的溫度測量工具，功能穩(wěn)定，運(yùn)行速度快，可以作為一個簡易的非接觸式體溫測量計使用。系統(tǒng)能夠?qū)崟r檢測、顯示當(dāng)前環(huán)境的溫度信息并具備聲光報警等功能。本系統(tǒng)主要是采用MLX90614紅外測溫傳感器和AT89C51單片機(jī)來實現(xiàn)的，單片機(jī)通過SMbus方式與MLX90614進(jìn)行通信，將讀出的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，之后驅(qū)動LCD模塊顯示測量溫度關(guān)鍵詞：紅外線溫度測量，MLX90614傳感器，LCD12864液晶顯示，AT89C51單片機(jī)目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要 I目錄 II\o"CurrentDocument"一、系統(tǒng)方案設(shè)計 1\o"CurrentDocument"二、硬件電路設(shè)計 2\o"CurrentDocument"2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計 22.1.1最小系統(tǒng)電路 22.1.2晶振和復(fù)位電路 2\o"CurrentDocument"2.2傳感器電路設(shè)計 4\o"CurrentDocument"2.2.1MLX90614紅外測溫傳感器介紹 4\o"CurrentDocument"2.2.2MLX90614傳感器電路 5\o"CurrentDocument"2.3液晶顯示電路設(shè)計 5\o"CurrentDocument"2.3.1LCD液晶顯示介紹 5\o"CurrentDocument"三、 系統(tǒng)軟件設(shè)計 7\o"CurrentDocument"3.1紅外測溫模塊設(shè)計 7\o"CurrentDocument"四、整體電路原理圖 9\o"CurrentDocument"五、程序設(shè)計 9系統(tǒng)方案設(shè)計本系統(tǒng)采用51單片機(jī)為核心，用紅外溫度傳感器MLX90614數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)處理后送LCD顯示。該設(shè)計主要有三大模塊組成、紅外溫度采集模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、LCD顯示模塊。系統(tǒng)整體框圖如1.1：、硬件電路設(shè)計2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計2.1?1最小系統(tǒng)電路該系統(tǒng)是以AT89C51單片機(jī)為核心器件，其模塊的工作原理是：加載相應(yīng)程序的AT89C51單片機(jī)把紅外測溫模塊傳來的數(shù)據(jù)LCD液晶顯示。單片機(jī)需要一定的外接電路才能正常工作即單片機(jī)最小系統(tǒng)，電路如圖2.1所示，其主要包括AT89C51單片機(jī)、復(fù)位電路和時鐘電路。+5VO-f-31SOlOyJ■oo-RSI左￡pFROPL0PG.0PL.1PG.lP1.2P0.2P1.3+5VO-f-31SOlOyJ■oo-RSI左￡pFROPL0PG.0PL.1PG.lP1.2P0.2P1.3PO.JP1.4P0.4P1.5PO.SP1.6P1.7P0.7[rrriP20rrrroF2.1.P22nP23TDP2.1.P2.5.EA-VPP2.fiP2.7XIX2RESETRXDTXDRDALE廬WkPSENU]AT89C514?圖2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)2.1.2晶振和復(fù)位電路晶振是給單片機(jī)提供工作信號脈沖的，這個脈沖就是單片機(jī)的工作速度。晶振電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時鐘信號，單片機(jī)本身就如一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴(yán)格

地工作。通常在引腳XTALI和XTAL2跨接石英晶體和兩個補(bǔ)償電容構(gòu)成自激振蕩器，如圖3.3中Y2、C11、C12?？梢愿鶕?jù)情況選擇6MHz、12MHz或24MHz等頻率的石英晶體。而單片機(jī)工作速度是每秒11.0592M,即此次晶振選擇12M，補(bǔ)償電容通常選擇30pF左右的瓷片電容。晶振電路如圖2.2所示。圖2.2晶振電路復(fù)位的條件：RST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。上電復(fù)位要求接通電源后，單片機(jī)自動實現(xiàn)復(fù)位操作。上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容的充電電流的減小，RST引腳的電位逐漸下降。當(dāng)需要復(fù)位是，按下按鍵，利用電容放電使RST引腳為高電平，單片機(jī)復(fù)位。上電與按鍵均有效的復(fù)位電路不僅在上電時可以自動復(fù)位，而且在單片機(jī)運(yùn)行期間，利用按鍵也可以完成復(fù)位操作。復(fù)位電路如圖2.3所示。+5VR0I+5VR0I10kQ圖2.3復(fù)位電路2?2傳感器電路設(shè)計2.2.1MLX90614紅外測溫傳感器介紹由紅外溫度傳感器、低噪聲放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、DSP單元、脈寬調(diào)制電路及邏輯控制電路構(gòu)成，熱電堆輸出的溫度信號經(jīng)過內(nèi)部高性能、低噪聲的運(yùn)算放大器放大后，送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）,ADC輸出的17位數(shù)字經(jīng)過可編程FIR和IIR低通濾波器（即框圖2.4中的DSP）處理后輸出，該輸出作為測量結(jié)果保存在MLX90614內(nèi)部RAM存儲單元中，可以通過SMBus讀取；同時測量結(jié)果送到后級數(shù)圖2.4MLX90614內(nèi)部的結(jié)構(gòu)框圖MLX90614采用4腳罐形封裝（TO239），頂端引腳分布視圖如圖2.5所示，具體的引腳功能如下：VDD：外部電源輸入；VSS：地，和外殼相連；SCL/Vz：當(dāng)MLX90614為SMBUS模式時SCL為串行輸入，為PWM模式時Vz為由外部電路置高電平;SDA/PWM:當(dāng)MLX90614為SMBUS模式時串行數(shù)據(jù)輸入輸出接口，為PWM模式時做為PWM波輸出接口。2.2.2 MLX90614傳感器電路MLX90614硬件電路連接如圖2.6所示，傳感器的SCL/VZ、PWM/SDA管腳直接連接單片機(jī)的普通I/O口，即單片機(jī)上的P1.0和P1.1并通過這兩個I/O口實現(xiàn)單片機(jī)與傳感器相互之間的數(shù)據(jù)的傳輸。VDD為電源引腳接+5V,VSS為地端。由于MLX90614的輸入輸出接口是漏級開路(0D)結(jié)構(gòu)，需要加上拉電阻即圖3.6中的R4和R5(10K)?！?XILX90614圖2.6MLX90914紅外傳感器電路設(shè)計2?3液晶顯示電路設(shè)計2?3?1 LCD液晶顯示介紹在顯示電路單元的模塊中，帶中文字庫的LCD12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128X64，內(nèi)置8192個16*16點漢字和128個16*8點ASCII碼字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示8X4行16X16點陣的漢字并完成圖形顯示,低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形

點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。圖2.7為LCD12864芯片引腳圖，其具體引腳功能如下：gU a—cc寸suLl-QC?二gU a—cc寸suLl-QC?二藝N口口oc圖2.7 LCD12864芯片引腳Vss：電源地（GND）；Vdd:電源電壓（+5V）；VO：LCD驅(qū)動電壓（可調(diào)對比度），VCC和VOUT接可調(diào)電阻，中間抽頭接至VO；RS:并行模式：RS=O,指令寄存器；RS=1,數(shù)據(jù)寄存器。串行模式：片選；R/W：并行模式：R/W=0為寫。R/W=1為讀。串行模式：數(shù)據(jù)；E：并行模式：允許信號。串行模式：脈沖；DB0-DB7:并行模式：數(shù)據(jù)0。串行模式：不連接；PSB:并行模式：PSB=1。串行模式：PSB=0；NC：不需要連接；RESET：復(fù)位端，低電平有效；BLA、BLK:背光的正極、負(fù)極，接+5V、0V。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1紅外測溫模塊設(shè)計MLX90614與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸通過SMBus協(xié)議進(jìn)行傳輸，單片機(jī)作為主設(shè)備與作為從設(shè)備的MLX90614進(jìn)行通信。讀、寫數(shù)據(jù)的格式分別見圖3.1、圖3.2。其中，S為起始位，SlaveAddress為從器件地址，Wr為寫標(biāo)志，Command為命令字節(jié)，Rd為讀標(biāo)志，PEC為出錯數(shù)據(jù)包，P為停止位。17i117i1711711SSkiveAddress2ACommEindASrSki\L?AiklrcssRdA81818I?”DanLliuADaLdBylr Al?ECAPADuLjLiyleAPECAP圖3.1讀數(shù)據(jù)格式SSlaViiAddressWrAC'ukniiuildADinaRyieADataByte1TigtiXPECAP圖3.2寫數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)傳輸時序如圖3.3所示，在SCL變?yōu)榈碗娖?00ns后，將16位數(shù)據(jù)分2次傳輸，每次傳送一個字節(jié)。每個字節(jié)都是按照高位（MSB）在前，低位（LSB）在后的格式傳輸，2個字節(jié)中間的第9個時鐘為應(yīng)答時鐘。圖3.3SMBus圖3.3SMBus數(shù)據(jù)傳輸時序圖多個MLX90614可以用于一個系統(tǒng)中，通過地址不同區(qū)分器件，器件默認(rèn)的地址為5AH，因此在多MLX90614系統(tǒng)中，需要給每個MLX90614分配一個不同的地址。在只有一個MLX90614的系統(tǒng)中，MLX90614識別地址00h，即在單個MLX90614系統(tǒng)中，可以使用該地址訪問它。系統(tǒng)數(shù)據(jù)操作程序流程如圖3.4

所示。每次發(fā)送完一個字節(jié)，就判斷對方是否有應(yīng)答，如果有應(yīng)答就接著發(fā)送下一個字節(jié)；如果沒有應(yīng)答多次重發(fā)該字節(jié)，直到有應(yīng)答，就接著發(fā)送下一個字節(jié)，如果多次重發(fā)后，仍然沒有應(yīng)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)），向?qū)Ψ桨l(fā)送一個應(yīng)答信號后，就可以繼續(xù)接收下一個字節(jié)。返回開始寫重新開始條件讀溫度高字節(jié)讀溫度低字節(jié)寫命令07H寫讀命令寫開始條件讀錯誤信息碼寫從地址 返回開始寫重新開始條件讀溫度高字節(jié)讀溫度低字節(jié)寫命令07H寫讀命令寫開始條件讀錯誤信息碼寫從地址 00H圖3.4MLX90614數(shù)據(jù)流程圖四、整體電路原理圖RISET9