基于STM32的人体红外测温系统设计与实现

王彰云

(广西工业职业技术学院，广西 南宁 530001)

0 前言

体温作为人体健康的一个重要指标，人体体温过高或过低都是不健康现象，如何快速有效地测量人体体温，是当前研究的热点。目前常用的人体测温有水银体温计、电子体温计等设备，而电子体温计有接触式体温计和非接触式体温计。自今年新型冠状肺炎病毒在全球的肆虐蔓延，非接触式体温计供不应求。而目前的非接触式体温计种类繁多，但是大部分精度不够，从而影响对健康的判断。针对这些情况，本文设计了一款基于STM32的人体红外测温系统，在测量人体温度后，根据环境温度对所测的人体温度进行误差修正，提高了测量的精度。

1 人体测温系统组成

本文设计主要采用STM32处理器以及红外温度传感器来完成非接触测温。红外测温的工作原理是传感器通过接收人体表面辐射的电磁能量，再转换成对应的温度数据，温度越高，辐射的电磁能量就越多。STM32控制器采集对应温度数据，同时通过环境测温模块采集环境温度，处理器经过数据处理后，将人体温度显示在OLED显示屏上。可根据按键模块设置温度的上限值和下限值，超过预设值，报警模块进行报警。人体测温系统由：STM32控制器、人体红外测温模块、环境测温模块、OLED显示屏、按键控制模块及报警模块组成。如图1所示。

图1 人体测温系统组成框图

2 红外测温系统硬件设计

2.1 STM32微处理器电路设计

本文选用STM32F103作为测温系统的微处理器，该处理器采用ARM内核构架，指令精简，性价比高，处理器响应速度快，自带有512K字节的flash和64K的随机存储器，有丰富的I/O口，该处理器有待机模式，功耗低。

2.2 人体红外测温模块

在该模块中采用mlx90614红外温度传感器，通过该传感器监测人体温度，传感器的体积小，分辨率高，输出数字信号，接口简单，外围电路少，测量物体温度范围-70℃～+380℃。其I2C输出接口可以直接连接STM32F103的I2C接口。电路如图2所示。

图2 mlx90614传感器接口电路

2.3 环境测温模块

在环境测温模块中采用一总线的DS18B20温度传感器，采集人体所在的环境温度。DS18B20体积小，电路简单，输出信号为数字信号，不需外接AD转换电路，减少了信号传输过程中的误差。环境测温电路如图3所示。

图3 DS18B20传感器接口电路

2.4 按键与显示模块

在系统中设计增加了4个独立按键，一个为开启测温键，另外3个为温度误差微调按键。OLED显示屏显示测量的人体温度、环境温度等数据。

3 软件设计

软件按照模块化进行设计，分成DS18B20温度采集程序模块、mlx90614温度采集程序模块、按键控制程序模块、OLED显示程序模块、报警模块，每一模块构成一个.C文件，最后再在主函数中调用每个模块。

4 调试与结论

本文先用水银温度计测量水中温度，同时用DS18B20测量水表面温度，再用红外测温装置测量水表面温度，记录这3个温度值，接着改变水温，分别再用上述3种仪器测量对应的温度值，经过多次测量得到一组数据，根据测量数据和环境温度修正红外测温误差。最后用水银温度计和红外测温装置多次测量人体腋窝温度，经比较分析误差在0.1℃～0.3℃之间，下一步需经过大量实验，优化温差修正算法，进一步提高测温系统的测量精度。