基于STM32单片机的MLX90614无接触式红外测温仪（额温枪）的设计与实现
一、项目背景与意义
随着科技的发展和人们生活水平的提高，无接触式红外测温技术在医疗、公共卫生、安全监控等领域得到了广泛应用。特别是在新冠疫情期间，无接触式测温设备成为了不可或缺的防疫工具。本项目旨在设计并实现一款基于STM32单片机的MLX90614无接触式红外测温仪（额温枪），通过集成OLED显示屏、蓝牙HC-05模块、按键设置和蜂鸣器报警等功能，实现便捷、准确的温度测量与监控。
二、系统设计方案
- 硬件组成
本系统主要由STM32单片机、MLX90614红外测温模块、OLED显示屏、蓝牙HC-05模块、按键、蜂鸣器等组成。
- 工作原理
（1）MLX90614红外测温模块负责测量目标物体的温度，并将温度数据通过I2C接口传输给STM32单片机。
（2）STM32单片机接收并处理MLX90614传输的温度数据，同时控制OLED显示屏显示温度信息，通过蓝牙HC-05模块将温度数据上传到手机APP，并接收按键输入来设置温度上限值。
（3）当测量温度超过设定的上限值时，STM32单片机控制蜂鸣器发出报警声。
三、硬件设计与实现
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STM32单片机：选用STM32F103系列单片机作为主控芯片，负责整个系统的数据处理和控制。
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MLX90614红外测温模块：该模块采用非接触式红外测温原理，测量范围为-40℃~+85℃，精度可达±0.5℃。通过I2C接口与STM32单片机进行通信。
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OLED显示屏：选用0.96寸OLED显示屏，用于实时显示测量温度和设定的温度上限值。
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蓝牙HC-05模块：负责将温度数据无线传输到手机APP，实现远程监控。
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按键与蜂鸣器：按键用于设置温度上限值，蜂鸣器用于温度异常时的报警提示。
四、软件设计与实现
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系统初始化：配置STM32单片机的时钟、I/O端口、I2C接口等硬件资源。
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MLX90614驱动：编写MLX90614的初始化函数和数据读取函数，实现温度的准确测量。
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OLED显示驱动：编写OLED显示屏的初始化函数和显示函数，实时显示温度和设定值。
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蓝牙通信：编写蓝牙HC-05模块的初始化函数和数据发送函数，实现温度数据的无线传输。
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按键处理与报警逻辑：编写按键扫描函数和报警处理函数，实现温度上限值的设置和温度异常时的报警功能。
五、系统测试与优化
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对各个模块进行单独测试，确保每个模块都能正常工作。
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进行系统集成测试，验证整个系统的功能和性能。
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根据测试结果对系统进行优化和改进，提高测量的准确性和稳定性。
六、结论与展望
本项目成功设计并实现了一款基于STM32单片机的MLX90614无接触式红外测温仪（额温枪）。该系统具有测量准确、操作便捷、可远程监控等优点，可广泛应用于医疗、公共卫生、安全监控等领域。未来可以进一步优化系统性能，提高测温速度和精度，以满足更多场景的需求。
由于篇幅限制，我无法直接给出完整的项目代码，但我可以提供一个大致的框架和一些关键函数的伪代码或示例，以帮助您开始编写基于STM32单片机的MLX90614无接触式红外测温仪（额温枪）的程序。
首先，您需要确保您的STM32开发环境已经搭建好，例如使用STM32CubeIDE或Keil uVision。
以下是一个简化的代码框架：
#include "stm32xxx.h" // 根据您的STM32型号替换xxx
#include "mlx90614.h"
#include "oled.h"
#include "bluetooth.h"
#include "buzzer.h"
// 全局变量
float temperature = 0.0;
float temperature_threshold = 37.5; // 默认的温度阈值
int main(void) {
// 系统初始化
SystemInit();
// 初始化硬件接口
MLX90614_Init();
OLED_Init();
Bluetooth_Init();
Buzzer_Init();
while (1) {
// 读取温度
temperature = MLX90614_ReadTemperature();
// 显示温度到OLED
OLED_DisplayTemperature(temperature);
// 通过蓝牙发送温度数据
Bluetooth_SendTemperature(temperature);
// 检查温度是否超过阈值
if (temperature >= temperature_threshold) {
// 触发蜂鸣器报警
Buzzer_Beep();
}
// 延时以减少数据刷新频率，降低功耗
HAL_Delay(1000);
}
}
// MLX90614初始化函数（伪代码）
void MLX90614_Init() {
// 初始化I2C接口
// ...
}
// 读取MLX90614温度函数（伪代码）
float MLX90614_ReadTemperature() {
// 通过I2C从MLX90614读取原始数据
// 转换原始数据为温度值
// 返回温度值
// ...
}
// OLED初始化函数（伪代码）
void OLED_Init() {
// 初始化OLED硬件接口
// ...
}
// OLED显示温度函数（伪代码）
void OLED_DisplayTemperature(float temp) {
// 将温度值转换为字符串
// 在OLED上显示温度字符串
// ...
}
// 蓝牙初始化函数（伪代码）
void Bluetooth_Init() {
// 初始化蓝牙模块
// ...
}
// 蓝牙发送温度函数（伪代码）
void Bluetooth_SendTemperature(float temp) {
// 将温度值转换为字符串或通过其他方式打包数据
// 通过蓝牙发送数据到手机APP
// ...
}
// 蜂鸣器初始化函数（伪代码）
void Buzzer_Init() {
// 初始化蜂鸣器硬件接口
// ...
}
// 蜂鸣器响铃函数（伪代码）
void Buzzer_Beep() {
// 控制蜂鸣器发出报警声
// ...
}请注意，上述代码只是一个非常基础的框架，并且很多函数都是用伪代码表示的。在实际开发中，您需要根据具体的硬件连接和库函数来实现这些功能。
对于MLX90614的驱动，您可能需要参考其数据手册来编写初始化函数和读取温度的函数。对于OLED显示屏、蓝牙模块和蜂鸣器的驱动，同样需要参考各自模块的文档或SDK来编写相应的初始化、显示、发送和响铃函数。
此外，您还需要处理按键输入来设置温度阈值等功能，这部分也需要您根据具体的按键电路和编程逻辑来实现。
在嵌入式系统的开发中，模块化设计是一个重要的原则，它允许我们将复杂的功能拆分成更小、更易于管理和测试的部分。以下是一个基于STM32单片机的MLX90614无接触式红外测温仪（额温枪）的模块化代码展开示例。
我们将整个项目分为几个模块：
- MLX90614驱动模块
- OLED显示模块
- 蓝牙通信模块
- 按键处理模块
- 蜂鸣器模块
- 主程序模块
由于篇幅限制，我将只展示每个模块的关键部分。
MLX90614驱动模块
#include "mlx90614.h"
void MLX90614_Init(I2C_HandleTypeDef *hi2c) {
// 初始化MLX90614，设置I2C接口等
}
float MLX90614_ReadTemperature(I2C_HandleTypeDef *hi2c) {
// 发送读取温度的命令
// 读取MLX90614的响应
// 将响应转换为温度值并返回
float temperature = 0.0;
// ... 实现温度读取的代码 ...
return temperature;
}OLED显示模块
#include "oled.h"
void OLED_Init(void) {
// 初始化OLED屏幕
}
void OLED_DisplayTemperature(float temperature) {
// 将温度显示在OLED屏幕上
// ... 实现温度显示的代码 ...
}蓝牙通信模块
#include "bluetooth.h"
void Bluetooth_Init(void) {
// 初始化蓝牙模块
}
void Bluetooth_SendTemperature(float temperature) {
// 将温度数据打包并通过蓝牙发送
// ... 实现蓝牙发送的代码 ...
}按键处理模块
#include "button.h"
void Button_Init(void) {
// 初始化按键输入
}
float Button_GetTemperatureThreshold(void) {
// 读取按键输入，设置或返回温度阈值
float threshold = 37.5; // 默认值
// ... 实现按键读取和阈值设置的代码 ...
return threshold;
}蜂鸣器模块
#include "buzzer.h"
void Buzzer_Init(void) {
// 初始化蜂鸣器
}
void Buzzer_Beep(void) {
// 控制蜂鸣器发出声音
// ... 实现蜂鸣器响的代码 ...
}主程序模块
#include "main.h"
#include "mlx90614.h"
#include "oled.h"
#include "bluetooth.h"
#include "button.h"
#include "buzzer.h"
I2C_HandleTypeDef hi2c1; // 假设使用I2C1接口
int main(void) {
// 系统初始化代码...
MLX90614_Init(&hi2c1);
OLED_Init();
Bluetooth_Init();
Button_Init();
Buzzer_Init();
float temperature_threshold = Button_GetTemperatureThreshold();
while (1) {
float temperature = MLX90614_ReadTemperature(&hi2c1);
OLED_DisplayTemperature(temperature);
Bluetooth_SendTemperature(temperature);
if (temperature >= temperature_threshold) {
Buzzer_Beep();
}
// 延时或等待中断等...
}
}请注意，上述代码只是一个框架示例，并没有包含完整的实现细节。在实际的项目中，您需要根据具体的硬件和需求来填充每个模块的实现细节。此外，还需要考虑错误处理、功耗管理、中断处理等方面的内容。
