基于MLX90615和STM32的多点红外温度测量系统设计

SMBus数据传输协议为主设备与从设备之间的数据通讯提供了可能，该协议规定，在某一时刻总线上只能有一个主设备有效。主设备可通过"读数据"和"写数据"与从设备进行"交流"，其数据传输格式如图3、图4所示。其中，S为起始位，Slave Address为从器件地址，Wr为写标志，Command为命令字节，Rd为读标志，PEC为出错数据包，P为停止位。

SDA上的数据在SCL变为低电平300 ns后即可改变，数据在SCL的上升沿被捕获。16位数据分2次传输，每次传一个字节。每个字节都是按照高位（MSB）在前，低位（LSB）在后的格式传输，两个字节中间的第9个时钟是应答时钟。数据传输时序如图5所示。

3.2温度采集模块

MLX90615红外温度传感器的出厂默认地址为0x5b，因此应首先通过软件对红外传感器的地址进行修改，避免总线上出现"一呼百应"的情况。MLX90615支持7位地址，可使用地址值为1～127，所有传感器都会响应0x00地址，应避免使用。更改地址时应保证只有一只传感器挂接在总线上，且必须先对传感器地址控制字清空，即先写入"0x00"电址，再写入指定地址值，其流程如图6所示。

初始化主要完成通用IO、串口、中断及SMBus总线的设置。

为每个MLX90615红外传感器设置其惟一地址后，将其通过SDA及SCL两线挂接到SMBus总线，与微处理器进行通信。

微处理器作为总线上的主器件向总线上的第一个ML=X90615发送命令并等待应答，待收到应答后，读取该点温度值并通过串口传至上位机进行显示，之后向第二个MLx90615发送命令并等待应答，得到应答后读取该点温度并传至上位机显示，以此类推，对总线上的所有MLX90615进行温度数据采集。MLX90615中读出的温度值转换为摄氏温度的公式为：

To=RAM（07h）0.02-273.15 （3）

数据读取流程图如图7所示。

3.3上位机界面

上位机温度监测界面采用C++下的MFC类库编写，实现上位机通过串口与微处理器连接，接收由微处理器发送的温度数据并显示。可通过单击界面上的按钮来控制、选择监测点，如图8所示。

4实验结果

实验采用3只MLX90615传感器分别监测热水、冰及室内温度，开始监测1 min后得到其方差、平均值及参考温度如表1所示。

结果表明，MLX90615测温精度更高，且测量结果稳定，响应速度可达7～9 ms.缺点是测温时与被测对象距离需保持在2 cm以内，距离超过70 cm时所测温度为环境温度。

5结语

本文设计实现了基于MLX90615红外传感器的非接触式多点温度测量系统，该系统测量精度可达0.02℃，且响应速度快，抗干扰能力强。传感器与微处理器的接口简单，简化了硬件设计工作，为多点温度测量提供一种新方法。