利用STM32制作红外测温仪之软件设计(MLX90614)

前面介绍了使用 STM32制作红外测温仪硬件设计,今天来说一下软件的实现，具体的程序，完整的keil代码我已经打包放在了这里 MLX90614红外测温仪软件设计.rar
由于程序流程比较清晰，这里我就不把程序流程图贴出来了，直接上代码。

（一）工程目录如图：

（二）main函数实现：

/*******************************************************
*文件名：    main.c
*作  者：    水枂：https://me.csdn.net/download/weixin_43839785
*生成日期：   2019/1/2
*最后修改：
*功能描述： 红外温度测量
********************************************************/
#include "varytypes.h"extern unsigned char image[];
extern char envirTemp[][32];
extern char objectTemp[][32];
extern char historyTemp_max[][32];
extern char historyTemp_min[][32];
extern unsigned char flag;
u16  volatile  arr[2]={0,100};
int main(void)
{delay_init();//延时函数初始化NVIC_Configuration();//设置NVIC中断分组0~4共5组 :2位抢占优先级，2位响应优先级 		BlueTooth_Init();//蓝牙初始化USART2_Init();//串口蓝牙初始化LED_Init();//初始化LED端口PC13KEY_Init();//初始化按键端口PA0OLED_Init();//初始化oledOLED_Clear();//清屏RTCInit();//RTC时钟初始化AT24CXX_Init();//AT24C04存储初始化MLX_I2C_Init();//Mlx90614读取初始化/****************************************
*温度记录值读取
******************************************/	
//	arr[0]=AT24CXX_ReadOneByte(0);//max
//	arr[1]=AT24CXX_ReadOneByte(1);//min/****************************************
*开机界面显示
******************************************/OLED_ShowString(3,1,"welcome");OLED_DrawBMP(77, 1,128, 6,image);OLED_ShowString(3,4,"waiting.");delay_s(1);OLED_ShowString(3,4,"waiting..");delay_s(1);OLED_ShowString(3,4,"waiting...");delay_s(1);OLED_Clear();while(1){KEY_Scan();if(flag==0){OLED_ShowCHinese_Mul(3,1,5,objectTemp);display_temp(75,1,OBJ1TEMPADDR);OLED_ShowCHinese_Mul(3,5,5,envirTemp);display_temp(75,5,ENVITEMPADDR);}else if(flag==1){OLED_ShowCHinese_Mul(1,1,7,historyTemp_max);OLED_ShowNum(105,1,AT24CXX_ReadOneByte(0),3,16);OLED_ShowCHinese_Mul(1,5,7,historyTemp_min);OLED_ShowNum(105,5,AT24CXX_ReadOneByte(1),3,16);}}	
}/****************************************************
*函数名   ：display_temp
*功 能    ：显示采集回来转换后的温度
*参 数    ： @ x,y :起点坐标	 // @object: 是环境温度还是物体温度ENVITEMPADDR、OBJ1TEMPADDR、OBJ2TEMPADDR
*说 明    :Temperature data is T=(Data)*0.02-273.15运用了这个的转换公式计算温度
*****************************************************/
void display_temp(u8 x,u8 y,u8 object)
{u16  temp,T;u8 point_before,point_after;u8 point_after_one ,point_after_two;temp=I2C_ReadRAM(0x00,object);//0x00是器件的地址,由于只有一个用了0x00T=temp*2;if(T>=27315) //温度:零上{T=T-27315;point_before=T/100;point_after=T-point_before*100;point_after_one=point_after/10;//为了小数点后显示正常point_after_two=point_after%10;OLED_ShowNum(x,y,point_before,3,16);OLED_ShowString(x+24,y,".");OLED_ShowNum(x+32,y,point_after_one,1,16);OLED_ShowNum(x+40,y,point_after_two,1,16);if(object==OBJ1TEMPADDR){if(point_before>arr[0]){arr[0]=point_before;}//arr[0]存放温度最高值if(point_before<arr[1]){arr[1]=point_before;}//arr[1]存放温度最低值}}else//温度:零下{T=27315-T;point_before=T/100;point_after=T-point_before*100;OLED_ShowString(x,y,"-");OLED_ShowNum(x+8,y,point_before,3,16);OLED_ShowString(x+32,y,".");OLED_ShowNum(x+40,y,point_after,2,16);}  	}

（三）MLX90614测温代码实现

关于MLX90614的文档，可以直接百度，或者去淘宝卖家那要一份，MLX90614测温代码实现：

/**
******************************************************************************
*
* 基于STM32F103的MLX90614红外温度传感器驱动程序
*
*******************************************************************************/
#include "mlx90614.h"/**
* @功能 I2C通信状态改变后的延时
* @说明 无
* @参数 无
* @返回值 无
*/
void I2C_Delay(void)
{
delay_us(5);
}
/****************************************************************
*初始化MLX_IIC用的端口
****************************************************************/
void MLX_I2C_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);;//使能 GPIOB 时钟//GPIOB6,B7初始化设置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =  GPIO_Mode_Out_PP;//推挽模式GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//50MHzGPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化MLX_IIC_SCL=1;MLX_IIC_SDA=1;	}
/*******************************************************************************
* 函 数 名         : SDA_OUT
* 函数功能		   : SDA输出配置	   
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
void MLX_SDA_OUT(void)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;//GPIOB9初始化设置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =  GPIO_Mode_Out_PP;//推挽模式GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//50MHzGPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7);	//上拉GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化
}/*******************************************************************************
* 函 数 名         : SDA_IN
* 函数功能		   : SDA输入配置	   
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
void MLX_SDA_IN(void)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;//GPIOB9初始化设置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//输入模式GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化
}/**
* @功能 产生通讯开始信号
* @说明 MLX90614在SCK=1时，检测到SDA由1到0表示通信开始
* @参数 无
* @返回值 无
*/
void I2C_Start(void)
{
MLX_SDA_OUT();
MLX_IIC_SDA=1;
MLX_IIC_SCL=1;
I2C_Delay();
MLX_IIC_SDA=0;
I2C_Delay();
MLX_IIC_SCL=0;
I2C_Delay();
}
/**
* @功能 产生通讯停止信号
* @说明 MLX90614在SCK=1时，检测到SDA由0到1表示通信结束
* @参数 无
* @返回值 无
*/
void I2C_Stop(void)
{
MLX_SDA_OUT();
MLX_IIC_SDA=0;
MLX_IIC_SCL=0;
I2C_Delay();
MLX_IIC_SCL=1;
I2C_Delay();
MLX_IIC_SDA=1;
I2C_Delay();
}/*******************************************************************************
* 函 数 名         : IIC_Ack
* 函数功能		   : 产生ACK应答  
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
void I2C_Ack(void)
{MLX_IIC_SCL=0;MLX_SDA_OUT();MLX_IIC_SDA=0;delay_us(2);MLX_IIC_SCL=1;delay_us(5);MLX_IIC_SCL=0;
}/*******************************************************************************
* 函 数 名         : IIC_NAck
* 函数功能		   : 产生NACK非应答  
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/		    
void I2C_NAck(void)
{MLX_IIC_SCL=0;MLX_SDA_OUT();MLX_IIC_SDA=1;delay_us(2);MLX_IIC_SCL=1;delay_us(5);MLX_IIC_SCL=0;
}	/*******************************************************************************
* 函 数 名         : IIC_Wait_Ack
* 函数功能		   : 等待应答信号到来   
* 输    入         : 无
* 输    出         : 1，接收应答失败0，接收应答成功
*******************************************************************************/
u8 I2C_Wait_Ack(void)
{u8 tempTime=0;MLX_SDA_IN();      //SDA设置为输入  MLX_IIC_SDA=1;delay_us(1);	   MLX_IIC_SCL=1;delay_us(1);	 while(MLX_READ_SDA){tempTime++;if(tempTime>250){I2C_Stop();return 1;}}MLX_IIC_SCL=0;//时钟输出0 	   return 0;  
} /**
* @功能 将MLX90614的工作模式从PWM模式切换到SMBus模式
* @说明 从PWM模式切换到SMBus的方法是将SCL保持至少1.44ms以上的低电平
* 如果PWM没有使能就不需要发送请求命令
* @参数 无
* @返回值 无
*/
void PwmToSMBus(void)
{
MLX_IIC_SCL=0;
delay_us(1500); //大于1.44ms
MLX_IIC_SCL=1;
}
/**
* @功能 退出睡眠模式
* @说明 保持SCK高电平后，SDA持续至少33ms低电平，
* 在退出睡眠模式后需要间隔250ms(典型值)才输出数据。
* @参数 无
* @返回值 无
*/
void Eixt_Sleep(void)
{
MLX_IIC_SCL=1;
MLX_IIC_SDA=1;
I2C_Delay();
MLX_IIC_SDA=0;
delay_ms(35); //大于33ms退出睡眠模式
MLX_IIC_SDA=1;
delay_ms(260); //大于250ms开始输出数据
}
/**
* @功能 从RAM/EEPROM中读取一个字节数据
* @说明 从MLX90614中的指定地址读取一个字节数据,高位在前，低位在后
* @参数 ack_nack:主机应答信号
* @返回值 dat: 读取的数据
*/
uint8_t I2C_ReadByte(uint8_t ack)
{u8 i,receive=0;MLX_SDA_IN();//SDA设置为输入for(i=0;i<8;i++ ){MLX_IIC_SCL=0; delay_us(2);MLX_IIC_SCL=1;receive<<=1;if(MLX_READ_SDA)receive++;   delay_us(1); }					 if (!ack)I2C_NAck();//发送nACKelseI2C_Ack(); //发送ACK   return receive;
}
/**
* @功能 向EEPROM写一个字节数据
* @说明 在写完一个字节后检测MLX6014是否发送了应答信号
* @参数 dat：需要发送的字节
* @返回值 s_ack：应答信号状态
*/
uint8_t I2C_WriteByte(uint8_t dat)
{u8 t;   uint8_t s_ack=0;MLX_SDA_OUT(); 	    MLX_IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输for(t=0;t<8;t++){              if((dat&0x80)>0) //0x80  1000 0000MLX_IIC_SDA=1;elseMLX_IIC_SDA=0;dat<<=1; 	  delay_us(2);   //对TEA5767这三个延时都是必须的MLX_IIC_SCL=1;delay_us(2); MLX_IIC_SCL=0;	delay_us(2);}	 
if(I2C_Wait_Ack()) //高电平表示正确接收数据  (高？低？？这个应该是低电平)
{
s_ack = ACK_FAIL;
}
else
{
s_ack = ACK_SUCCESS;
}
//delay_us(2*N);//修改的
//MLX_IIC_SCL=0;	
//delay_us(4*N);
return s_ack;
}
/**
* @功能 读MLX90614的RAM中内容
* @说明 主要读取三个，环境温度，物体温度1，物体温度2
* 器件从地址可以通过向EEPROM的SMBus地址0x0E中写入来进行设定。
* @参数 saddr：从机地址，7位地址，任何MLX90614都会对0x00地址作出反应
* cmd：存放温度的寄存器地址
* @返回值 Data：读取出来的数值
*using Read Word: SA(write) - Command - SA(read) - LSByte - MSByte - PEC
*/
uint16_t I2C_ReadRAM(uint8_t saddr,uint8_t cmd)
{
uint16_t Data;
uint8_t DataL; //接收数据低字节
uint8_t DataH; //接收数据高字节
uint8_t PEC;
uint8_t retry = 10; //失败重复次数
uint8_t s_ack = 0;
uint8_t Pecreg; //计算的PEC值
uint8_t buf[6]; //存储已接收数据的缓存
MLX_IIC_SCL=0;	
while(retry--)
{
I2C_Start(); //发送起始位
s_ack = I2C_WriteByte((saddr<<1)|WR); //发送从机地址和Wr位
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
s_ack = 0;
s_ack = I2C_WriteByte(RAM|cmd);
//发送命令，8位，RAM表示对RAM操作，cmd表示操作RAM的地址
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
s_ack = 0;
I2C_Start(); //重新发送起始位
s_ack = I2C_WriteByte((saddr<<1)+1); //发送从机地址和Rd位
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
s_ack = 0;
DataL = I2C_ReadByte(1); //读数据低字节
DataH = I2C_ReadByte(1); //读数据高字节
PEC = I2C_ReadByte(1); //读数据PEC字节
// DataL=RX_byte(0); //
// DataH=RX_byte(0); //
// PEC=RX_byte(1);
I2C_Stop(); //发送停止位
buf[5]=(saddr<<1);
buf[4]=EEPROM|cmd;
buf[3]=(saddr<<1)|RD;
buf[2]=DataL;
buf[1]=DataH;
buf[0]=0;
Pecreg=PEC_Cal(buf,6); //调用计算 PEC 的函数
if(Pecreg == PEC)
{
break; //退出循环
}
}
else goto stop_rr;
}
else goto stop_rr;
}
else goto stop_rr;
stop_rr:
I2C_Stop(); //发送停止位,芯片接收失败
}
PEC = PEC+1;
Data = (DataH<<8) + DataL;
return Data;
}
/**
* @功能 清除EEPROM指定单元的数据
* @说明 在向EEPROM中写入数据之前必须先清除内存单元中的数据，也就是全部写入0
* @参数 saddr：从机地址
cmd：发送命令
* @返回值 无
*/
void I2C_ClearEEPROM(uint8_t saddr,uint8_t cmd)
{
uint8_t retry = 10; //失败重复次数
uint8_t s_ack = 0;
MLX_IIC_SCL=0;	
while(retry--)
{
I2C_Start(); //发送起始位
s_ack = I2C_WriteByte((saddr<<1)|WR); //发送从机地址和Wr位
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
s_ack = 0;
s_ack = I2C_WriteByte(EEPROM|cmd);
//发送命令，8位 EPROM表示对RAM操作，cmd表示操作EEPROM的地址$MLX90614.C
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
s_ack = 0;
s_ack = I2C_WriteByte(0x00); //发送低字节
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
s_ack = 0;
s_ack = I2C_WriteByte(0x00); //发送高字节
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
s_ack = 0;
s_ack = I2C_WriteByte(0x6f); //发送PEC字节
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
I2C_Stop(); //发送停止位
break; //退出循环
}
else goto stop_ce;
}
else goto stop_ce;
}
else goto stop_ce;
}
else goto stop_ce;
}
else goto stop_ce;
stop_ce:
I2C_Stop(); //发送停止位,芯片接收失败
}
delay_ms(5); //擦除完成至少等待5ms
}
/**
* @功能 读EEPROM指定单元的数据
* @说明 从指定从机读取指定EEPROM地址的数据
* @参数 saddr：从机地址
cmd：读取EEPROM地址
* @返回值 Data：读取数据
*/
uint16_t I2C_ReadEEPROM(uint8_t saddr,uint8_t cmd)
{
uint8_t retry = 10;
uint8_t s_ack;
uint16_t Data;
uint8_t DataL; //接收数据低字节
uint8_t DataH; //接收数据高字节
uint8_t PEC; //接收的PEC值
uint8_t Pecreg; //计算的PEC值
uint8_t buf[6]; //存储已接收数据的缓存
while(retry--)
{
I2C_Start(); //发送起始位
s_ack = I2C_WriteByte((saddr<<1)|WR); //发送从机地址和Wr位
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
s_ack = 0;
s_ack = I2C_WriteByte(EEPROM|cmd); //发送命令
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
s_ack = 0;
I2C_Start(); //重新发送起始位
s_ack = I2C_WriteByte((saddr<<1)|RD); //发送从机地址和Rd位
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
s_ack = 0;
DataL = I2C_ReadByte(1); //读数据低字节
DataH = I2C_ReadByte(1); //读数据高字节
PEC = I2C_ReadByte(1); //读数据PEC字节
I2C_Stop(); //发送停止位
buf[5]=(saddr<<1);
buf[4]=EEPROM|cmd;
buf[3]=(saddr<<1)|RD;
buf[2]=DataL;
buf[1]=DataH;
buf[0]=0;
Pecreg=PEC_Cal(buf,6); //调用计算 PEC 的函数
if(Pecreg == PEC)
{
break;
}
}
else goto stop_re;
}
else goto stop_re;
}
else goto stop_re;
stop_re:
I2C_Stop();
}
Data = (DataH<<8) + DataL;
return Data;
}
/**
* @功能 写EEPROM指定单元的数据
* @说明 在向EEPROM中写入数据之前必须先清除内存单元中的数据，也就是全部写入0
* @参数 saddr：要清除数据的内存单元
* @返回值 无
*/
void I2C_WriteEEPROM(uint8_t saddr,uint8_t cmd,uint8_t DataL,uint8_t DataH)
{
uint8_t retry = 10; //失败重复次数
uint8_t s_ack = 0;
uint8_t Pecreg; //存储计算所得PEC结果$MLX90614.C
uint8_t buf[6]; //存储将要发送字节的缓冲器
buf[5]=0;
buf[4]=saddr<<1;
buf[3]=cmd;
buf[2]=DataL;
buf[1]=DataH;
buf[0]=0;
Pecreg=PEC_Cal(buf,6);
MLX_IIC_SCL=0;	
while(retry--)
{
I2C_Start(); //发送起始位
s_ack = I2C_WriteByte((saddr<<1)|WR); //发送从机地址和Wr位
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
s_ack = 0;
s_ack = I2C_WriteByte(EEPROM|cmd); //发送命令
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
s_ack = 0;
s_ack = I2C_WriteByte(DataL); //发送低字节
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
s_ack = 0;
s_ack = I2C_WriteByte(DataH); //发送高字节
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
s_ack = 0;
s_ack = I2C_WriteByte(Pecreg); //发送PEC码
if(s_ack == ACK_SUCCESS)
{
I2C_Stop(); //发送停止位
break; //退出循环
}
else goto stop_we;
}
else goto stop_we;
}
else goto stop_we;
}
else goto stop_we;
}
else goto stop_we;
stop_we:
I2C_Stop();
}
delay_ms(5); //写入之后等待5ms
}
/**
* @功能 计算PEC包裹校验码,根据接收的字节计算PEC码
* @说明 计算传入数据的PEC码
* @参数 pec[]：传入的数据
n：传入数据个数
* @返回值 pec[0]：计算得到的PEC值
*/
uint8_t PEC_Cal(uint8_t pec[],uint16_t n)
{
unsigned char crc[6];
unsigned char Bitposition=47;
unsigned char shift;
unsigned char i;
unsigned char j;
unsigned char temp;
do{
crc[5]=0; //载入 CRC数值 0x000000000107
crc[4]=0;
crc[3]=0;
crc[2]=0;
crc[1]=0x01;
crc[0]=0x07;
Bitposition=47; //设置Bitposition的最大值为47
shift=0;
//在传送的字节中找出第一个“1”
i=5; //设置最高标志位 (包裹字节标志)
j=0; //字节位标志，从最低位开始
while((pec[i]&(0x80>>j))==0 && (i>0))
{
Bitposition--;
if(j<7)
{
j++;
}
else
{
j=0x00;
i--;
}
}//while语句结束，并找出Bitposition中为“1”的最高位位置
shift=Bitposition-8;
//得到CRC数值将要左移/右移的数值“shift”
//对CRC数据左移“shift”位
while(shift)
{
for(i=5;i<0xFF;i--)
{
if((crc[i-1]&0x80) && (i>0))
//核对字节的最高位的下一位是否为"1"
{ //是 - 当前字节 + 1
temp=1; //否 - 当前字节 + 0
} //实现字节之间移动“1”
else
{
temp=0;
}
crc[i]<<=1;
crc[i]+=temp;
}
shift--;
}
//pec和crc之间进行异或计算
for(i=0;i<=5;i++)
{
pec[i]^=crc[i];
}
}while(Bitposition>8);
return pec[0]; //返回计算所得的crc数值
}
/**
* @功能 设定MLX90614器件地址
* @说明 器件从地址可以通过向EEPROM的SMBus地址0x0E中写入来进行设定。
为了给从器件设定地址，必须先以0x00+Wr当作从地址开始，当主机
发送此命令，MLX90614总是会反馈并忽略掉内部芯片编码信息。
向EEPROM写入数据前需要清除原来的数据，就是向修改单元写入0x0000
擦除之后需要等待5ms才可以重新写入数据
修改地址时写入的地址高字节MLX90614会忽略
修改之后需要重新将MLX90614的电源断开重启。
* @参数 soaddr：从机旧地址
snaddr：从机新地址
* @返回值 无
*/
void I2C_SetSlaveAddr(uint8_t soaddr,uint8_t snaddr)
{
// uint8_t cmd = EEPROM|SMBUSADDR;
// uint8_t DataL = snaddr;
// uint8_t DataH = 0x00;
// EEPROM_WRITE(snaddr,cmd,0x00,0x00);
// EEPROM_WRITE(snaddr,cmd,DataL,DataH);
}/*************************************************
*函数名   ：  CALTEMP()
*功 能    ： 把读回来的数据转换为摄氏度
*说 明    ： 从RAM里面读出来的是一个比较大的数(可以用显示屏打印出来看看)需要使用下面的公式把温度转换出来：//Temperature data is T=(Data)*0.02-273.15
*参 数    ： TEMP为要转换的数据         
*修改时间 ： 2019/3/15***************************************************/
void CALTEMP(unsigned long int TEMP)
{unsigned long int T;unsigned int A, B;//unsigned int tempb;T=TEMP*2;if(T>=27315) //温度:零上{T=T-27315;A=T/100;B=T-A*100;}else//温度:零下{T=27315-T;A=T/100;B=T-A*100;}  
}

程序这一部分不做过多的讲解，关于测温的功能都是按照官方提供的文档进行编写的，需要自己好好参悟，最后说一下，这个MLX90614测温很容易受外界环境的干扰，需要自己写算法，在硬件上进行改进才能得到更高的准确度。

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