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摘要 ：随着近几年新冠疫情的不断肆虐，因此，人体体温测量成为了人民
十分关心的一个话题，而对人体体温进行实时监测成为了一个急需解决的问题。
本文提出了一种无线红外体温计，该系统通过 STM32 单片机作为控制核心，利
用 MLX90614 红外测温传感器对人体体温进行实时检测，并且将检测得到的结
果在 OLED 显示器上实时显示，为了提升用户体验，还在系统中增加了无线蓝
牙模块，通过软件直接将数据发送至上位机。本文主要做了以下工作：简述了本
课题的研究背景以及现状研究。对硬件电路进行了硬件电路设计，主要从单片机
最小系统、OLED 显示电路、红外温度采样电路及无线蓝牙模块等方面进行了详
细阐述；第三部分是软件程序设计，包括主程序流程图以及各个功能子模块流程
图介绍，最后进行了硬件测试，通过实验，证明了系统的正确性与可行性。
关键词 ： STM32 ；红外测温 ；无线传输
本文主要利用 STM32F103C8T6 单片机作为控制核心，对人体体温进行实时
监测，利用 MLX90614 红外测温传感器采样人体中的体温，然后，利用 HC-05 主
从一体蓝牙模块得到实时的数字信号，之后在显示器中实时显示实时体温值，当
体温过高时能够自动报警。再结合 OLED 显示器、激光灯、蜂鸣器等辅助功能，
以提供更好的人机交互服务。该无线红外测温系统具有简易、可靠、精度较高、
功能多、成本较低等优点。
1 研究综述
当前温度传感器根据工作原理的不同主要划分为以下几种：
（1）热电偶传感器。此种传感器的应用较为广泛，尤其是在工业生产中。
热电偶传感器在各种复杂的工作条件下均具有出色的可靠性，测试温度的覆盖范
围广，数据信号的传输距离较长，操作方法简单。热偶传感器能够通过内部结构
将温度信息转化为电压信号，因此便于数据的记录和显示。
（
2）模拟集成传感器。这种传感器的关键应用是一种半导体器件硅，它是
根据集成处理技术制造的。这种传感器的应用范围有限，但是传感器具有很高的
测量精度，可以进行远距离传输。集成传感器的仿真和仿真相对于其他类型的传
感器来说体积小，耗能低，主要用于长距离测量的工况。
（
3）光纤传感器。这种类型的传感器可以将准确测量的数据信息更改为关
闭以进行传输的光信号灯。光纤线传感器的信号分析原理是根据光纤线将来自光源的光发送到解调器，以便要测量的主要参数和进入部署区域的光有效，并且光
线的电子光学特性将发生变化。此时，修改后的光称为数据信号光。当传感器执
行精确的测量时，根据解调器的解决方案，光被导入，然后被传输出去。在整个
过程中，光折射的传输特性主要用于收集和传输温度数据信号。
（
4）半导体材料吸收式热泵单元光纤线温度传感器。这种类型的传感器使
用吸收和吸收半导体材料的基本原理进行温度检查。该传感器是温度传感器，可
以在高压和强干扰信号的自然环境中使用。该系统软件介绍了用于参考光源和光
纤通信系统的光电设备和组件。
2 红外测温系统设计
2.1 系统性能目标
系统设计的被测目标主要是人体、日常物品、一般生产设备等，-30℃～
350℃的温度范围可以覆盖大部分被测目标，温度分辨率要达到 0.02℃，实现低
功耗运行，采用 3.3V 电源。
2.2 系统整体设计
2.2.1 系统方案设计、比较与论证
为了方便实现本设计要求的体温采样，设计采用以下两种方案：
方案 1PT100 电阻检测法，该方法首先利用 Pt100 感应温度，然后使用 AD
转换器，将模拟信号转换为数字信号，之后，使之能够在显示屏上进行显示，使
用这种方法可以对测量的体温信号进行显示。
方案 2 是采用红外测温元件作为感温元件。MLX90614ESF-DCI 是专用的温
度传感器。MLX90614ESF-DCI 投入应用多年，是工业现场最常见的红外温度传
感器，其具有测量精度高、测量分辨率高的特点。MLX90614ESF-DCI 的温度测
量范围较宽为-40℃～ 125 ℃，测量误差在 0.02℃。
方案 2 中使用 MLX90614ESF-DCI 传感器芯片的测温方案，其主要特点是准
确度高、灵敏性好、测量速率快、频率特性好、输入阻抗高、输出阻抗低、电源
范围宽且功耗低，但是成本较高，而方案一相对简便，且容易实现，其精度也能
够满足略有不足，综合考虑，本设计决定使用方案 2 进行体温采样。
硬件设计部分如下图 1 所示，对系统的硬件基本结构进行了描述，主要对硬
件电路中的重要电路，如单片机最小系统、按键电路、无线红外检测电路、OLED
液晶显示屏，蓝牙电路以及蜂鸣报警电路等，从设计思路以及硬件组成上进行了
介绍。其中蓝牙电路由 HC-05 模块为核心构成，单片机则使用的是 STM32 单片
机，在 PC 端编制对应程序进行蓝牙数据接收。STM32 单片机
声光报警电路
OLED 液晶显示
蓝牙电路
键盘输入电路
无线红外测温电路
图 2-1 系统硬件结构框图
2.3 各子模块介绍
2.3.1 控制模块
意大利意法半导体公司为了顺应工业控制现场对于控制核心的性能需求，推
出了 STM32F103C8T6 单片机，该型号单片机分为了基本型以及增强型两种，其
中基本型就能够满足工业现场大多数的简单应用，例如 STM32F103C8T6 其内部
拥有 32K-128K 的 8 位片内 flash，其运行时钟最高可达可高达 36 兆赫兹，内置
6K 大小的 SRAM 以及 3 个 16 位定时器，除此之外，其 IO 引脚达到 37 个，能
够满足一些较大的设计需求，其造价较低，凭借物美价廉的优势，占领了许多市
场份额，在工业控制中，成为当之无愧的第一控制器。STM32F103C8T6 单片机
的基本参数如下表 2-4 所示[14]：
表 2-4 STM32F103C8T6 单片机的基本参数表
额定电压
5V
额定频率
36MHz
SRAM
6K
IO 引脚
37 个
定时器
三个 16 位定时器
ADC
10 通道 12 位 ADC
2.3.2 红外测温模块
红外测温传感器为比利时 Melexis 公司的 MLX90614ESF-DCI 红外测温
传感器。典型应用 SMBus 连接电路如下图 2 所示，引脚如下图 3 所示：
图 2 MLX90614 SMBus 连接图 3 MLX90614 的引脚定义
得益于 MLX90614 良好性能，体积小、成本低、易集成等，该传感器应用
广泛，如空调温度感件、挡风玻璃防雾应用、工业温度控制、家电温度控制、卫
生保健、家畜监控等。
2.3.3 无线传输模块
HC-05蓝牙模块是一种短距离无线传输通信。基本通讯距离在10米左右。支
持一对多的数据传输和语音通信。大多数蓝牙无线设备不需要将发射器设置为使
用 2.4G 频率。这意味着不易引起跳频、谐波、窃听，并且具有双向传输、抗干
扰能力强、功耗低等特点。 缺点是传输的数据量小，每秒只有 1M 左右。
本系统中，一块作为发送模块使用与单片机串口连接，通过对应程序控制数
据发送 ；另一块作为接收模块与计算机 USB 接口连接，由对应上位机接收数
据，从而实现数据无线传输。
2.3.4 人机交互模块
本设计中的人机交互模块，主要有 OLED 显示屏，激光指示灯，蜂鸣报警
装置以及键盘输入电路组成，系统中的测温值、发射率等参数可以实时显示在屏
幕上，而激光指示灯主要用于瞄准；当温度超标、工作状态异常时，蜂鸣器报警；
而键盘输入电路则用于实现上下温标调整，发射率选取，镜头缩放等工作。
2.4 系统程序设计
整个系统以主程序为基础，另外附加多个中断响应子程序，分别是红外测温
子程序、蓝牙传输子程序、按键处理子程序。其中主程序主要分为以下基本结构，
即：系统的初始化，按键扫描，检查是否有按键按下，若有按键按下则进行按键
事件处理，否则，以此进行循环，直至有按键按下为止。按键按下后，最后将
OLED 显示屏上的结果进行更新，实时输出此时的人体温度；
对于按键处理子程序而言，首先需要对该子程序进行初始化，之后判断用户
按下的功能，接着再跳转对应子程序。
其中需要先对 P0.0 引脚（接于 MLX90614ESF-DCI 温度传感器的 DQ 引脚）
置零，并且在延时 480us-960us 后，再将其置 1，15~60us 后 接收 60-240us 的存在脉冲，这时将 DQ 值保存，若其等于 0 则认为初始化成功，否则初始化失败，
重新进行初始化。初始化完成后，开始发送起始位，然后对 MLX90614ESF-DCI
的数据位进行读取，分别对低 8 位与高 8 位进行读取，之后，对校验位进行检测，
最后发送停止位，当数据正确时，返回，否则重新读取。
蓝牙的发送子程序也较为简单，首先进行初始化，然后判断其是否成功，在
通道空闲的情况下，进行数据发送。
3 红外测温系统测试
3.1 系统温度测量测试
通过红外测温系统与 DS18B20 典型的温度传感器以及水银温度计进行人体
测温，结果对比，从而获取该测温系统的相关性能指标，证明其试验的可靠性。
在进行温度测量的过程中，首先需要。将与体温无关的一些变量进行剔除，以免
干扰试验结果。这里需要注意的是，温传感器在测试过程中要靠近人体表面，并
且接近红外传感器，二者所处环境应尽可能接近测量结果如表 1、2、3 所示。
表 1 红外测温与 DS18B20 温度传感器对水温进行测量的结果
水温测量
1
2
3
4
5
6
7
8
平均
DS18B20 49.38 49.38
49.35
49.13
49.06
49
48.81
48.75
49.12
红外测温 49.45 49.47
49.35
49.13
49.06
49
48.81
48.75
49.12
表 2 红外测温与 DS18B20 温度传感器对水温进行测量的结果
手肘测温
1
2
3
4
5
6
7
8
平均
水银测温 36.3
36.4
36.5
36.3
36.3
36.2
36.4
36.3
36.34
红外测温 36.21 36.45
36.59
36.27
36.04
36.25
36.48
36.17
36.35
表 3 红外测温对额头与手面进行测量的结果
红外测温
1
2
3
4
5
6
7
8
平均
额头测温 35.36 35.33
35.44
35.46
35.35
35.38
35.39
35.38
35.39
手面测温 34.27 34.34
34.27
34.34
34.32
34.37
34.42
34.38
34.34
对比表一与表二的测量结果可以看出，红外测温结果对比的平均值约为
0.01℃，可见红外测温系统的精度相对较高，测量数据也较为可靠。对比表二表
三可以发现人体不同部位的表面温度有所不同，通常额头的温度与手面相比要更
高一些，尤其对皮肤表面温度的测量结果，对手轴或腋下温度测量结果对比较低，
所以在人员流动过程时对额头进行测温，相较于手面测温, 更具代表性。同时在测
量时可以发现，本系统的响应速度相对较快，因此在测温速度上也有一定的实用
优势。
3.2 无线数据传输测试
通过不断的对手面温度进行测量，并且将采集到的数据，通过蓝牙发送至上
位机，从而可以得到无线传输后的结果，显示在上位机上，如下图 4 所示。图4 上位机接收蓝牙数据结果
从上位机接受的蓝牙数据可以看出。整个以蓝牙为核心的数据收发系统运行
稳定，测试结果较为准确，能够满足此前提出的系统设计要求，同时从绘制的数
据结果可以看出。手面温度在 34.5℃左右波动。其最大波动范围 0.2℃与红外测
温模块的设计误差符合，因此可见测量结果较为精准。
4 结语
伴随着半导体技术的不断发展，传感器技术近些年来也随之不断迭代。除了
传统的温度、湿度传感器，如今温度传感器精度也是愈发精确，总而言之，传感
器就是将物理量通过传感器转换为数字量，并将该数字量通过统一格式输送至微
控制器，从而实现数字世界与物理世界的联系。本文在此基础上提出了基于
STM32F103C8T6 单片机的人体体温计。在课题设计过程中，涉及本科期间学习
的单片机技术、自动控制原理、C 语言设计、信号与接口技术等多门学科，能够
提升自己的项目经验，实现多门学科知识的融会贯通，具有一定的实际意义与理
论意义。
参考文献
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控制计算机,2021,34(09):134-136.
[2]李敏.无线红外测温系统的设计[J].电子测试,2020(19):27-28+13.
[3]吴海兄,丁哲文,陈伟明,杜沄舒,吴倩,蒋一凡,王标.基于 STM32 的无线红外
测温系统设计[J].电子测试,2020(19):18-20+9.
[4]汪丽燕,阮志煌,蔡东平.无线数据传输的红外测温报警系统设计[J].自动化
应用,2016(12):97+103
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