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Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 93
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【关键词】红外测温 MLX90616 AVR 过热保护
在黑体升温工作时，温度由专业温控器进行控制，一旦温控器出现故障，温度过热会导致黑体损坏。红外测温技术作为一种快速、便捷、精确、安全的非接触式测温方式，使用红外测温技术对黑体温度进行实时连续监测，在黑体温度偏离到设定的危险区间时切断黑体加热供电，并利用声光进行报警。 本文详细介绍了一种基于MLX90616和单片机的红外测温黑体过热保护系统的设计方案。
抽风式笔记本散热器1 红外测温原理
所有物体都会发出红外线能量。物体越热，其分子就愈加活跃，目标辐射波长越短，它所发出的红外线能量也就越多。红外测温传感器可以收集来自物体的辐射红外线能量，并把该能量聚焦在探测器上。能量经探测器转化为电信号，被放大、显示出来。由普朗克黑体辐射原理：
E=A ·σ·ε1·ε2·(T14-T24) （1）A-光学常数E-辐射出射度
σ-斯蒂芬-波尔兹曼常数ε1-被测对像的辐射率ε2-红外温度计的辐射率T1-被测对像热力学温度K T2-红外温度计热力学温度K
据以上规律，通过传感器接收到的能量峰值信号，经过单片机即可计算出目标温度。
2 系统总体设计
黑体过热保护系统的温度测量原理的依据是上文介绍的红外线测温原理，主要由数字式集成红外温度传感器、A VR 单片机、声光告警单元以及其它外围电路组成，其工作原
解扰
一种基于MLX90616的黑体过热保护系统设计
文/张鹏
理框图如图1所示。红外测温黑体过热保护系统和黑体使同一外部电源，当黑体开始加热工作时，保护系统也同时开始工作，A VR 单片
机采集数字红外温度传感器传出的温度数字信号，与预设的保护温度门限比较，进入保护温
度门限后，控制继电器切断黑体电源，同时驱动告警LED 闪烁和驱动告警蜂鸣器鸣叫。2.1 数字式红外测温传感器
橡皮弹
传感器采用比利时Melexis 公司的MLX90616ESF-HCA ，其是一款红外热电堆传感器，具有集成信号调节和电子稳定功能，可在苛刻的环境中实现精确的测量。测量的物体温度范围为-70℃～+1030℃。
MLX90616主要由红外热电堆传感器、低噪声放大器、17位ADC 和高性能DSP 单元等组成，其结构框图如图2所示。MLX90616的工作流程由内部状态机进行，控制，红外传感器的输出经过低噪声低偏置运算放大器放大后，由17bit 的模数转换器将模拟量转换为数字信号，被FIR/IIR 滤波器处理后送入DSP 进行运算处理得出测量结果放入内部RAM 中。外部控制器可以通过SMBus/PWM 方式读取内部RAM 中的测量结果。2.2 AVR单片机系统
图1：红外测温黑体过热保护系统原理图
图2：MLX90616结构框图
图3：软件流程图
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【关键词】STM32 血压测量 通信 手机APP
1 引言
当前，人们生活水平逐步提高，但是环境的污染却越来越严重，食品的安全问题越来越突出，各类慢性疾病越来越年轻化，这些现象使得人们越来越关注自身的健康。随着科技
基于STM32和手机APP 的智能血压计监测系统设计及实现
文/杨日容
的快速发展，传统的医院医疗健康监测已经远
远不能满足人们的需求。血压值是反映人体生理机能的重要参数，在健康监测领域具有极其重要的参考价值。血压测量分为有创和无创两种，现在常用的是无创测量方法，比如示波法、
容积扫描法、动脉张力法等，这些测量方法的共同特点是在血压测量过程中都需要用到压力式充气袖带，设备使用受到时间、地点和专业知识的限制，整个血压测量过程需要一分钟左右，所得到的数据都是单点离散数据，不能及时捕捉到人体的实时血压，被测者更需要的是
日常生活中长时间的连续血压测量监测，期望可以突破医疗专业知识的局限通过直观的信息浏览自行掌握血压健康的动态变化，能够进行血压测量数据的长期连续跟踪、存储、分析，给使用者提供直观、直接的健康指导。本文在设计研制基于STM32的电子血压计的基础上，以多种通信技术为支撑，依靠两种主流的数据传输技术，设计手机APP 监控界面，实时显示被测者的测量数据、健康信息等，提供使用者所需的信息，满足用户的多样需求。
2.2.1 A VR 单片机
A VR 单片机采用Ateml 公司的Atmega16单片机。该单片机基于A VR RISC 结构的低功耗8位CMOS 微控制器，具有UART 、I2C 、SPI 、SRAM 和512字节EEPROM 等丰富的外设。
2.2.2 保护温度设定
本文设计的保护电路是一种通用保护电路，可以根据黑体类型，由上位机通过RS232下发给Atmega16，Atmega16将设定参数存入内部的EEPROM 。工作时先从内部的EEPROM 中读出设定的保护温度门限参数放入内部SRAM 中以便使用。2.2.3 传感器数据读取
Atmega16通过I 2C 与MLX90616进行连接，以SMBus 协议进行通讯，MLX90616内部存储分为EEPROM 和RAM 。EEPROM 保存MLX90616内部工作参数配置，RAM 存放被测物体的温度值。本
设计主要根据黑体的发射率对EEPROM 中的发射率配置寄存器进行设置，工作时可以从RAM 单元07h 地址读取测温值，并转换为摄氏温度，公式为：
T o =Tareg×0.02-273.15 （2）Tareg ：从RAM 单元07h 地址读取测温值
3 软件程序设计
纸浆模具软件设计采用模块化设计，主要包括：初始化模块，红外温度检测模块、告警模块、定时器中断服务子程序和UART 中断服务子程序等，其程序流程如图3所示。初始化模块主要完成通用I/O 、定时器、I 2C 、中断配置等外设进行初始化化设置，并从内部EEPROM 中读出保护温度门限参数。红外温度检测模块主要是通过I 2C 总线按照SMBus 协议对MLX90616内部RAM 进行读取操作，并按照公式（1）将读出的数值转换为摄氏温度值，并与保护温度门限参数进行比较。告警模块主要是以10Hz 的频率驱动告警LED 进行闪烁和蜂鸣器鸣叫。定时器定时10ms 中断一次，进入中断服务子程序将定时器中断标志置位后退出。UART 中断服务子程序主要根据上位机发送的命令和数据判断是否对发射率或保护温度门限参数进行更改并固化。
4 结束语
本文设计的黑体过热保护系统是配合某型面源黑体而研制的，经过故障模拟，该系统能够有效的保护
黑体避免过热损坏，精度达到了±1℃。该系统同样可以应用在冶金、铸造等工业领域对炉温进行检测，避免温度过热对
设备造成损坏。
参考文献
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智能电表系统[5]陈雄威，陈首红.PC 与单片机非接触温度
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电子技术,2012(01):64-66.
作者简介
张鹏（1979-），男，硕士学位。工程师。主要研究方向为嵌入式技术、测控技术。
作者单位
凯迈（洛阳）测控有限公司 河南省洛阳市 471009
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图1：系统结构图
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