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手持式紅外測溫槍是通過(guò)檢測人體發(fā)出的紅外信號，在不接觸人體的情況下測量體溫的測溫裝置。由于其能夠在非接觸的情況下測量體溫，所以非常適用于檢測帶傳染性疾�。ū热缧滦凸跔畈《�、SARS病毒等）的人體溫度。 一、基于RJM8L151K8的手持式紅外測溫槍方案介紹 1.紅外溫度傳感器電路，其作用是獲取人體輻射的紅外線(xiàn)，將人體輻射的紅外線(xiàn)轉換成電信號。自然界的所有物體都能向外輻射紅外熱，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長(cháng)是不一樣的，因此紅外波長(cháng)與溫度的高低是相關(guān)的。人體輻射的紅外光波長(cháng)3～50μm，其中8～14μm占46%，峰值波長(cháng)在9.5μm。熱釋電紅外傳感器(PIR)，它能將波長(cháng)為8～12um之間的紅外信號變化轉變?yōu)殡娦盘�，并能對自然界中的白光信號具有抑制作用。因此溫度檢測區域內，當無(wú)人體時(shí)，熱釋電紅外感應器感應到的只是環(huán)境溫度，當人體進(jìn)人檢測區，熱釋電紅外感應器感應到的是人體溫度與環(huán)境溫度的差異信號。因此，紅外探測器的紅外探測原理就是感應人體與環(huán)境溫度的差異。 2.環(huán)境溫度傳感器，其作用是獲取測量時(shí)的環(huán)境溫度，以此從紅外溫度傳感器的測量值中剔除環(huán)境溫度，得出被測人體溫度，對紅外溫度傳感器做補償。熱敏電阻的測溫范圍可達-55℃～315℃，通常用于儀器儀表線(xiàn)路溫度補償和溫差電偶冷端溫度補償。檢測大氣環(huán)境溫度通常用NTC（負溫度系數的熱敏電阻）比較合適，其阻值隨溫度的升高而降低，用MCU的ADC能夠準確分辨其阻值變化大小，從而可計算出對應的溫度值，室溫環(huán)境中測溫精度可達±1℃以?xún)取?/div> 3.液晶顯示電路，能夠將測量的人體溫度以數碼形式顯示出來(lái)，并顯溫度單位（℃/℉）、電量提示符號、背光打開(kāi)符號、數據保持符號以及工作模式、警示信息等。本方案采用段碼式LCD顯示屏，搭配3色LED導光板，成本低顯示效果好。 4.本方案設計了3個(gè)獨立按鍵電路，可分別做為體溫鍵、物溫鍵和記憶鍵，另外還可以設計溫度單位切換按鍵。 5.電源電路可以用2節、3節或4節電池供電，為系統提供3V、4.5V或6V的輸入電源。如果采用2節電池供電可以省略LDO，系統電路的電源都直接由電池提供。采用3節或4節電池供電的情況下，RJM8L151K8是可以直接適用的，因為其工作電壓范圍是1.62～5.5V，但如果其它電路不支持寬電壓工作，就需要增加額外的LDO電路為其它電路供電。 6.接近傳感器用來(lái)判斷被測物體與PIR傳感器間的距離，只有在最佳物距比的情況下才啟動(dòng)測量，保證測量數據的準確性。 7.RJM8L151K8電路做為系統的檢測和控制單元，其主要功能是通過(guò)內置的ADC電路檢測經(jīng)過(guò)信號調理電路放大濾波后的熱釋電信號，并參考當前的環(huán)境溫度值做相應的修正和補償。經(jīng)過(guò)修正的測量值通過(guò)RJM8L151K8的I2C接口送到顯示驅動(dòng)電路，以直觀(guān)的數字顯示出來(lái)。熱釋電傳感器測量人體和物體表面溫度的范圍是不同的，所做的修正和補償方案也有所不同，RJM8L151K8的控制電路提供了2個(gè)按鍵來(lái)選擇不同的測量模式，以達到最佳的測量精度。為了更直觀(guān)的表現測量結果，RJM8L151K8的控制電路可以驅動(dòng)3種不同顏色的LED背光燈以表示不同的溫度區間。同時(shí)還可以通過(guò)驅動(dòng)蜂鳴器的“嘀嘀”聲來(lái)表示測量狀態(tài)和結果。RJM8L151K8內置64KB Flash存儲器，一方面可以存儲系統功能代碼，另一方面可以用于存儲測量數據。 
圖1 基于RJM8L151的手持式紅外測溫槍方案框圖 二、RJM8L151系列低功耗MCU 鑒于物聯(lián)網(wǎng)終端設備對功耗和安全問(wèn)題的迫切需求，瑞納捷電子推出了RJM8L151系列是超低功耗安全MCU，非常適用于電池供電的物聯(lián)網(wǎng)終端設備。RJM8L151系列不僅具備出色的運行和待機功耗表現，還內置了硬件真隨機數發(fā)生器和AES/DES/SM4硬件加密引擎。集成12位高精度逐次逼近型ADC和2通道的多功能比較器，對物聯(lián)網(wǎng)傳感器的高精度、實(shí)時(shí)檢測極為有益。RJM8L151豐富的外圍接口使擴展各種通信模塊、功能模塊更加方便。RJM8L151基于增強型哈佛架構的CPU內核和多級流水線(xiàn)指令系統，相同時(shí)鐘頻率的處理性能是傳統8051的3倍，采用Keil uVision或IAR集成開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)調試應用代碼。RJM8L151系列安全MCU的硬件框圖如圖2所示。 RJM8L151的正常工作電壓范圍是1.62V到5.5V,非常適合2節、3節干電池直接供電，省掉額外的LDO電路，另外RJM8L151低至0.35uA的待機電流，既能保持內部RTC的正常計時(shí)，又能保持SRAM數據不變，該性能可大大減小系統對電池容量尺寸的要求。RJM8L151具有6種電源管理模式，通過(guò)裁剪時(shí)鐘樹(shù)的方式關(guān)閉時(shí)鐘來(lái)實(shí)現不同需求的功耗。一般情況下使用內部低速時(shí)鐘就可以完成對外部中斷的響應，同時(shí)又可以保持很低的功耗，這是同類(lèi)MCU無(wú)法做到的。另外，RJM8L151從低功耗狀態(tài)喚醒小于5us，可以實(shí)現快速睡眠快速喚醒低占空比工作，這又極大的降低了系統功耗。
圖2 RJM8L151硬件框圖 RJM8L151有4個(gè)時(shí)鐘源：內部高速時(shí)鐘、內部低速時(shí)鐘、外部高速時(shí)鐘和外部低速時(shí)鐘。RJM8L151的時(shí)鐘控制模塊將這幾個(gè)時(shí)鐘源通過(guò)靈活的配置分頻實(shí)現不同的功耗和性能需求。輔助系統時(shí)鐘可以使用內部低速時(shí)鐘或外部低速時(shí)鐘實(shí)現低功耗的要求，主系統時(shí)鐘提供給RJM8L151的CPU，子系統時(shí)鐘為外設提供給時(shí)鐘源。多樣的時(shí)鐘資源可以降低系統消耗，輔助系統時(shí)鐘在保持低功耗的同時(shí)也可以接受外部中斷，響應外部環(huán)境的變化。使用內部高速RC振蕩器作為主系統時(shí)鐘，不僅可以省去一個(gè)外部的高速晶振，同時(shí)可以快速喚醒MCU來(lái)降低功耗。 模擬電路方面，RJM8L151有7通道12位逐次逼近型ADC，采樣轉換速率高達1MSPS，支持外部參考電壓輸入。 RJM8L151設計了豐富的定時(shí)模塊，包括2個(gè)16位基本定時(shí)器，1個(gè)16位通用定時(shí)器支持輸入捕獲/輸出比較/PWM輸出功能。2個(gè)16位高級定時(shí)器除了支持輸入捕獲/輸出比較/PWM輸出功能，還支持12對互補PWM輸出。1個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC模塊，產(chǎn)生年、月、日、時(shí)、分、秒，并有自動(dòng)閏年補償功能，采用外部32.768kHz晶振提供時(shí)鐘可使計時(shí)誤差更小。RJM8L151內嵌15位窗口看門(mén)狗定時(shí)器，采用系統時(shí)鐘計時(shí)，溢出時(shí)可產(chǎn)生中斷或復位信號，待機模式下停止計數。 RJM8L151單片機的開(kāi)發(fā)環(huán)境是Keil uVision。Keil是全球領(lǐng)先的嵌入式系統開(kāi)發(fā)工具供應商，uVision是C/C++編譯器和調試器的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），其中的Keil C51支持RJM8L151的開(kāi)發(fā)調試，該環(huán)境集編輯、編譯、仿真于一體，支持匯編和C語(yǔ)言的程序設計。 RJM8L151系列MCU配備了高效的在線(xiàn)仿真器和下載器，既可以方便前期開(kāi)發(fā)調試又為后期生產(chǎn)安裝提供了方便。RJM8L151支持標準JTAG下載和調試，可以不使用仿真器，用離線(xiàn)編程器就可以實(shí)現對內存Flash的修改，提高了批量燒錄的效率，也為程序升級維護提供了方便。 三、基于RJM8L151K8的手持式紅外測溫槍方案特點(diǎn) 1. 超低功耗。RJM8L151系列MCU的寬電壓工作特點(diǎn)，多達6種低功耗管理模式，待機功耗低至0.35uA，待機喚醒時(shí)間低于5us，使測溫槍采用2節干電池供電變成可能，降低系統成本和產(chǎn)品重量。 2. 接口豐富。RJM8L151系列MCU集成2路I2C主從接口，使外接LCD驅動(dòng)器和數字型傳感器更加方便。 3. 集成硬件加密模塊。RJM8L151系列MCU內置對稱(chēng)式分組加密算法AES和SM4,SM4符合國家密碼管理局發(fā)布的GM/T 0002-2012《SM4分組密碼算法》標準，適用于物聯(lián)網(wǎng)數據傳輸中的數據加解密。 4. 真隨機數發(fā)生器。RJM8L151系列內置基于數字振蕩環(huán)的8位真隨機數發(fā)生器，符合國家密碼管理局《隨機數檢測規范》標準。 5. 大容量存儲器。RJM8L151系列最大內置64KB Flash和8KB SRAM，除了存放程序代碼，還可以做為測溫槍的數據存儲器實(shí)時(shí)存儲測量溫度。內置的存儲單元還設計了高強度物理防護電路，有效防止惡意代碼竊取和反向分析。 |
