随着科技的不断发展，非接触式测温技术在医疗、工业、安防等领域得到了广泛应用。本文围绕非接触式红外测温仪的设计展开研究，介绍了其基本原理、硬件组成及软件实现方法。通过选用合适的红外传感器和微控制器，结合数据处理与显示模块，完成了一款结构合理、操作便捷、测量准确的非接触式温度检测装置。实验结果表明，该系统具有较高的测量精度和良好的稳定性，能够满足实际应用需求。

关键词： 非接触式；红外测温；传感器；单片机；温度检测

一、引言

在现代社会中，温度监测是一项重要的技术需求。传统的接触式测温方式虽然在某些场景下依然适用，但在高温、危险或无法直接接触的环境中存在诸多局限性。因此，非接触式测温技术应运而生，尤其以红外测温技术最为典型。它利用物体发射的红外辐射能量来判断其表面温度，具有响应快、安全性高、操作方便等优点。

本课题旨在设计并实现一款基于红外传感技术的非接触式温度检测设备，用于实时采集环境或物体的温度信息，并将数据直观地显示出来，为实际应用提供技术支持。

二、系统总体设计

2.1 系统功能概述

本系统的主要功能包括：

- 实时采集目标物体的红外辐射信号；

- 将采集到的信号转换为数字温度值；

- 通过显示屏或其他方式输出温度数据；

- 具备一定的抗干扰能力，确保测量结果的准确性。

2.2 系统结构框图

整个系统由以下几个主要部分构成：

1. 红外温度传感器模块：负责接收目标物体发出的红外辐射信号。

2. 信号调理电路：对传感器输出的微弱信号进行放大、滤波处理。

3. 数据采集模块：将处理后的信号送入微控制器进行数字化处理。

4. 微控制器单元（MCU）：负责数据处理、温度计算以及控制显示模块。

5. 显示模块：将最终的温度数据显示出来，便于用户查看。

6. 电源管理模块：为整个系统提供稳定的电源支持。

三、硬件设计

3.1 红外温度传感器选型

本系统选用的是MLX90614型红外温度传感器，该传感器具有以下特点：

- 非接触式测量；

- 测量范围宽（-40℃～+125℃）；

- 输出数字信号（I²C接口）；

- 高精度、低功耗。

3.2 微控制器选择

本系统采用STM32F103C8T6作为主控芯片，该芯片具有以下优势：

- 强大的处理能力；

- 内置ADC、定时器、串口等外设；

- 支持多种通信协议，便于扩展；

- 成本低、功耗小。

3.3 显示模块设计

为了方便用户查看温度数据，系统采用OLED显示屏进行显示。OLED屏幕具有高对比度、低功耗、响应速度快等特点，适合嵌入式系统的应用。

四、软件设计

4.1 主程序流程

系统主程序流程如下：

1. 初始化各硬件模块；

2. 读取红外传感器的温度数据；

3. 对数据进行校准与处理；

4. 将处理后的温度值发送至显示模块；

5. 循环执行以上步骤，实现实时监测。

4.2 数据处理算法

由于红外传感器受环境因素影响较大，需对采集的数据进行校正。常见的处理方法包括：

- 温度补偿算法：根据环境温度对测量值进行修正；

- 平滑滤波：采用滑动平均法降低噪声干扰；

- 校准程序：通过标准温度源对传感器进行标定，提高测量精度。

五、系统测试与分析

5.1 测试环境

测试在实验室环境下进行，使用标准温度计作为参考，对系统进行多组数据采集和比对。

5.2 测试结果

经过多次测试，系统在不同温度下的测量误差均控制在±0.5℃以内，符合设计要求。同时，系统响应速度快，能够在短时间内稳定输出温度值，具备良好的实用性和可靠性。

六、结论与展望

本文设计并实现了一款基于红外传感技术的非接触式温度检测装置，系统结构合理、功能完善，能够满足日常温度监测的需求。通过优化算法和提升硬件性能，未来可以进一步提高系统的精度和稳定性，拓展其在更多领域的应用。

参考文献：

[1] 李明. 红外测温技术及其应用[M]. 北京: 科学出版社, 2018.

[2] 王强. 嵌入式系统设计与开发[M]. 上海: 电子工业出版社, 2020.

[3] MLX90614 Datasheet. Melexis Corporation, 2021.

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