MLX90614红外无接触测温传感器

MLX90614 系列模块是一组通用的红外测温模块。在出厂前该模块已进行校验及线性化，具有非接触、体积小、精度高，成本低等优点。被测目标温度和环境温度能通过单通道输出，并有两种输出接口，适合于汽车空调、室内暖气、家用电器、手持设备以及医疗设备应用等。测温方式可分为接触式和非接触式，接触式测温只能测量被测物体与测温传感器达到热平衡后的温度，所以响应时间长，且极易受环境温度的影响；而红外测温是根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，具有影响动被测物体温度分布场，温度分辨率高、响应速度快、测温范围广、不受测温上限的限制、稳定性好等特点，所以我们选择mlx90614来作为红外测温模块。

单片机与mlx90614红外测温模块之间通信的方式是“类IIC”通信，意思就是通信方式跟IIC通信方式很像但又不是IIC，它有另外一个名字叫做SMBus。SMBus (System Management Bus)是 1995 年由 intel 公司提出的一种高效同步串行总线，SMBus 只有两根信号线:双向数据线和时钟信号线，容许 CPU 与各种外围接口器件以串行方式进行通信、交换信息，即可以提高传输速度也可以减小器件的资源占用，另外即使在没有SMBus 接口的单片机上也可利用软件进行模拟。

模块来源

采购链接：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.204e2e8d2hPeAl&id=609920555320&_u=h2t4uge53d5e
资料下载链接：https://pan.baidu.com/s/1AsEBvVCiNAvTKqTeGSA60w
提取码：g06n

规格参数

工作电压：4.5~5.5V
工作电流：1.3~2.5mA

移植过程

我们的目标是在天空星HC32F4A0PITB上能够测量物体温度和环境温度的功能。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现，再移植至我们的工程。

查看资料

MLX90614中有两个存储器，分别为EEPROM和RAM。

MLX90614中共有32个字长为16位的EEPROM存储单元，其地址为000H—01FH。EEPROM中所有的寄存器都是可以通过SMBus进行读取，但只有部分寄存器是可以进行改写的(地址为0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05*，0x0E, 0x0F, 0x19)。可改写部分如下图所示。因在出厂前模块已进行校验及线性化，所以我们直接使用默认参数，不需要修改。

MLX90614中总共有32个17位的RAM存储单元，用户不能通过RAM来写入数据，只能读取RAM中的部分存储单元读取16位存储数据。其采集的环境温度数据保存在地址06H存储单元中，采集的被测物体温度数据存储在07H存储单元中。因此运用存储在RAM地址中的数据，通过公式的计算，可以得到环境温度Ta及被测物体温度数据To。

时序说明
需要注意的是数据的低8位在前面，高8位在后。

器件地址（Slave Address）在数据手册中有说明，默认器件地址为0X5A；

命令（Command）是根据要控制的是RAM还是eeprom来决定一个字节中的BIT7~BIT5。剩余的BIT4~BIT0由要操控的地址决定。

例如，我要读取RAM的Ta温度数据，则命令组成见下表。其中RAM地址为000x_xxxx，Ta温度数据地址为0x06=0000_0110，只取低5位则为xxx0_0110。

PEC是一个多项式为X8+X2+X1+1的CRC-8校验数据。
在数据手册中举了两个例子。其中0xB4为器件地址左移一位后的值。

得到温度的原始数据后，根据数据手册的说明进行换算即可得到温度。

以上是手册中举了一个例子，如果读取到的温度数据是0X3AF7，其10进制为15095，将10进制数除以50或者乘以0.02得到301.9，再减去273.15即可得到实际温度。

该温度换算公式对To和Ta都适用。

引脚选择

移植至工程

移植步骤中的导入.c和.h文件与第二章的第1小节【DHT11温湿度传感器】相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_mlx90614.c与bsp_mlx90614.h。这里不再过多讲述，移植完成后面修改相关代码。
在文件bsp_mlx90614.c中，编写如下代码。

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 */

#include "bsp_mlx90614.h"
#include "stdio.h"
#include "board.h"


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：MLX90614_GPIO_Init
 * 函 数 说 明：MLX90614的引脚初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：MLX90614是5V，而且立创·天空星开发板的引脚输出是3.3V，
 *             故设置引脚模式时，必须设置为开漏模式
******************************************************************/
void MLX90614_GPIO_Init(void)
{
    stc_gpio_init_t stcGpioInit; // 定义GPIO结构体

    // 关闭寄存器保护
    LL_PERIPH_WE(LL_PERIPH_ALL);

    (void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);
    stcGpioInit.u16PinState       = PIN_STAT_SET;
    stcGpioInit.u16PinOutputType  = PIN_OUT_TYPE_NMOS;// 开漏
    stcGpioInit.u16PinDir         = PIN_DIR_OUT;      // 输出模式
    stcGpioInit.u16PullUp         = PIN_PU_ON;        // 上拉开启

    (void)GPIO_Init(PORT_MLX90614, GPIO_SCL|GPIO_SDA, &stcGpioInit);

    GPIO_SetPins(PORT_MLX90614,GPIO_SCL|GPIO_SDA);

}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Start
 * 函 数 说 明：IIC起始时序
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Start(void)
{
        SDA_OUT();

        SDA(1);
        delay_us(5);
        SCL(1);
        delay_us(5);

        SDA(0);
        delay_us(5);
        SCL(0);
        delay_us(5);

}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Stop
 * 函 数 说 明：IIC停止信号
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Stop(void)
{
        SDA_OUT();
        SCL(0);
        SDA(0);

        SCL(1);
        delay_us(5);
        SDA(1);
        delay_us(5);

}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Send_Ack
 * 函 数 说 明：主机发送应答或者非应答信号
 * 函 数 形 参：0发送应答  1发送非应答
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Send_Ack(unsigned char ack)
{
        SDA_OUT();
        SCL(0);
        SDA(0);
        delay_us(5);
        if(!ack) SDA(0);
        else     SDA(1);
        SCL(1);
        delay_us(5);
        SCL(0);
        SDA(1);
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：I2C_WaitAck
 * 函 数 说 明：等待从机应答
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：0有应答  1超时无应答
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char I2C_WaitAck(void)
{
        char ack = 0;
        unsigned char ack_flag = 10;
        SCL(0);
        SDA(1);
        SDA_IN();
        delay_us(5);
        SCL(1);
        delay_us(5);

        while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) )
        {
                        ack_flag--;
                        delay_us(5);
        }

        if( ack_flag <= 0 )
        {
                        IIC_Stop();
                        return 1;
        }
        else
        {
                        SCL(0);
                        SDA_OUT();
        }
        return ack;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Send_Byte
 * 函 数 说 明：写入一个字节
 * 函 数 形 参：dat要写人的数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Send_Byte(uint8_t dat)
{
        int i = 0;
        SDA_OUT();
        SCL(0);//拉低时钟开始数据传输

        for( i = 0; i < 8; i++ )
        {
                SDA( (dat & 0x80) >> 7 );
                delay_us(1);
                SCL(1);
                delay_us(5);
                SCL(0);
                delay_us(5);
                dat<<=1;
        }
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Read_Byte
 * 函 数 说 明：IIC读时序
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：读到的数据
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char Read_Byte(void)
{
        unsigned char i,receive=0;
        SDA_IN();//SDA设置为输入
        for(i=0;i<8;i++ )
        {
                SCL(0);
                delay_us(5);
                SCL(1);
                delay_us(5);
                receive<<=1;
                if( SDA_GET() )
                {
                        receive|=1;
                }
                delay_us(5);
        }
        SCL(0);
        return receive;
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：PEC_Calculation
 * 函 数 说 明：PEC校验
 * 函 数 形 参：pec要校验的数据地址   len校验的长度
 * 函 数 返 回：校验后的值
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char PEC_Calculation(unsigned char *dat , unsigned char len)
{
    unsigned char i;
    unsigned char crc=0;
    while( len-- )
    {
        crc ^= *dat++;
        for( i=0 ; i<8 ; i++ )
        {
            if( crc&0x80 )
            {
                crc = (crc<<1)^0x07;
            }
            else
            {
                crc = (crc<<1);
            }
        }
    }
    return crc;
}

/************************************************************
 * 函数名称：MLX90615_Read
 * 函数说明：读取MLX90615的温度
 * 型    参：SlaveAddr = 器件地址  RegAddr = 要操作的寄存器地址
 * 返 回 值：温度值
 * 备    注：   SlaveAddr = 0X5A默认器件地址
 *              RegAddr   = 0X07读取被测量物体温度
 *              RegAddr   = 0X06读取环境温度
*************************************************************/
float MLX90614_Read(unsigned char SlaveAddr, unsigned char RegAddr)
{

    IIC_Start();
    Send_Byte((SlaveAddr << 1) | 0); // 写命令
    if(I2C_WaitAck()) {
        IIC_Stop();
        return 0.0;
    }

    Send_Byte(RegAddr); // 寄存器地址
    if(I2C_WaitAck()) {
        IIC_Stop();
        return 0.0;
    }

    IIC_Start();
    Send_Byte((SlaveAddr << 1) | 1); // 读命令
    if(I2C_WaitAck()) {
        IIC_Stop();
        return 0.0;
    }

    uint8_t lowByte = Read_Byte(); // 低8位
    IIC_Send_Ack(0);
    uint8_t highByte = Read_Byte(); // 高8位
    IIC_Send_Ack(1);
    IIC_Stop();

    uint16_t tempRaw = (highByte << 8) | lowByte;
    float temperature = (tempRaw * 0.02) - 273.15;

    return temperature;
}

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在文件bsp_mlx90614.h中，编写如下代码。

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 */
#ifndef _BSP_MLX90614_H_
#define _BSP_MLX90614_H_

#include "hc32_ll.h"

//端口移植
#define PORT_MLX90614         GPIO_PORT_B


#define GPIO_SDA              GPIO_PIN_08
#define GPIO_SCL              GPIO_PIN_09


//SDA输入模式
#define SDA_IN()         {      stc_gpio_init_t stcGpioInit; \
                                GPIO_StructInit(&stcGpioInit); \
                                stcGpioInit.u16PinState       = PIN_STAT_SET; \
                                stcGpioInit.u16PinDir         = PIN_DIR_IN; \
                                stcGpioInit.u16PullUp         = PIN_PU_ON; \
                                GPIO_Init(PORT_MLX90614, GPIO_SDA, &stcGpioInit); \
                          }
//SDA输出模式
#define SDA_OUT()         {     stc_gpio_init_t stcGpioInit; \
                                GPIO_StructInit(&stcGpioInit); \
                                stcGpioInit.u16PinState       = PIN_STAT_SET; \
                                stcGpioInit.u16PinOutputType  = PIN_OUT_TYPE_NMOS; \
                                stcGpioInit.u16PinDir         = PIN_DIR_OUT; \
                                stcGpioInit.u16PullUp         = PIN_PU_ON; \
                                GPIO_Init(PORT_MLX90614, GPIO_SDA, &stcGpioInit); \
                          }
//获取SDA引脚的电平变化
#define SDA_GET()       GPIO_ReadInputPins(PORT_MLX90614, GPIO_SDA)
//SDA与SCL输出
#define SDA(x)          ( x ? GPIO_SetPins(PORT_MLX90614,GPIO_SDA) : GPIO_ResetPins(PORT_MLX90614,GPIO_SDA) )
#define SCL(x)          ( x ? GPIO_SetPins(PORT_MLX90614,GPIO_SCL) : GPIO_ResetPins(PORT_MLX90614,GPIO_SCL) )



void MLX90614_GPIO_Init(void);
float MLX90614_Read(unsigned char SlaveAddr, unsigned char RegAddr);

void IIC_Stop(void);
#endif

移植验证

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

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 */
#include "board.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_mlx90614.h"

int32_t main(void)
{
    board_init();
    uart1_init(115200U);

    MLX90614_GPIO_Init();
    printf("Start\r\n");
    while(1)
    {
        float t = MLX90614_Read(0X5A, 0X07);
        if( t != 0)
        {
            printf("temperature = %.2f\r\n", t);
        }
        delay_ms(1000);
    }
}

移植现象：测量手心温度为36℃左右。

模块移植成功案例代码：

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【标准库】模块移植手册

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MLX90614红外无接触测温传感器

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