STM32驱动MLX90640红外测温模块

对error说不

于 2025-03-27 01:12:00 发布

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文章标签： stm32 嵌入式硬件单片机

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/duierrorshuobu/article/details/146545417

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一、引言

在工业检测、安防监控、智能家居等众多领域，红外测温技术发挥着重要作用。MLX90640是一款高分辨率的红外热成像传感器，能够提供32x24的红外像素数据，可用于精确测量目标物体的温度分布。STM32作为一款广泛应用的微控制器，具有丰富的外设资源和强大的处理能力，适合用于驱动MLX90640并处理其输出的数据。本文将详细介绍如何使用STM32驱动MLX90640红外测温模块，包括硬件连接、软件编程及相关代码示例。

二、MLX90640模块概述

2.1 主要特性

高分辨率：提供32x24的红外像素数据，可实现对目标物体温度分布的精细测量。
宽测量范围：能够测量 -40°C 至 300°C 的温度范围。
I2C接口：通过I2C总线与微控制器进行通信，便于连接和控制。
低功耗：适合长时间运行的应用场景。

2.2 引脚说明

MLX90640模块主要引脚及其功能如下：

引脚名称	功能描述
VDD	电源正极，一般接3.3V
GND	接地引脚
SDA	I2C数据线
SCL	I2C时钟线

三、硬件连接

将STM32与MLX90640进行连接，主要是通过I2C接口实现通信。以下是基本的硬件连接方式：

STM32引脚	MLX90640引脚
I2C_SDA	SDA
I2C_SCL	SCL
3.3V	VDD
GND	GND

同时，为了保证信号的稳定性，建议在I2C总线上添加上拉电阻，一般选择4.7KΩ的电阻。

四、软件编程

4.1 I2C初始化

首先需要对STM32的I2C接口进行初始化，配置I2C的工作模式、时钟频率等参数。以下是使用STM32 HAL库进行I2C初始化的示例代码：

#include "stm32f4xx_hal.h"

I2C_HandleTypeDef hi2c1;

void MX_I2C1_Init(void)
{
  hi2c1.Instance = I2C1;
  hi2c1.Init.ClockSpeed = 400000;
  hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
  hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;
  hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
  hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
  hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;
  hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
  hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
  if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

4.2 读取MLX90640数据

通过I2C接口向MLX90640发送读取命令，并接收其返回的数据。以下是读取MLX90640数据的示例代码：

#define MLX90640_I2C_ADDR 0x33
#define EEPROM_DATA_SIZE 832
#define FRAME_DATA_SIZE 768

uint16_t eepromData[EEPROM_DATA_SIZE];
uint16_t frameData[FRAME_DATA_SIZE];

void MLX90640_ReadEEPROM(void)
{
  uint8_t cmd[2] = {0x24, 0x00};
  HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, MLX90640_I2C_ADDR << 1, cmd, 2, HAL_MAX_DELAY);
  HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, MLX90640_I2C_ADDR << 1, (uint8_t *)eepromData, EEPROM_DATA_SIZE * 2, HAL_MAX_DELAY);
}

void MLX90640_ReadFrameData(void)
{
  uint8_t cmd[2] = {0x04, 0x00};
  HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, MLX90640_I2C_ADDR << 1, cmd, 2, HAL_MAX_DELAY);
  HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, MLX90640_I2C_ADDR << 1, (uint8_t *)frameData, FRAME_DATA_SIZE * 2, HAL_MAX_DELAY);
}

4.3 数据处理与温度计算

读取到的原始数据需要进行处理，才能得到实际的温度值。MLX90640的数据手册提供了详细的校准和温度计算方法。以下是一个简单的温度计算示例：

#include <math.h>

float MLX90640_CalculateTemperature(uint16_t rawData)
{
  // 简单示例，实际计算需参考数据手册
  float temperature = (float)rawData * 0.02 - 273.15;
  return temperature;
}

4.4 主函数

在主函数中，进行系统初始化，然后循环读取MLX90640的数据并计算温度。

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_I2C1_Init();

  MLX90640_ReadEEPROM();

  while (1)
  {
    MLX90640_ReadFrameData();

    for (int i = 0; i < FRAME_DATA_SIZE; i++)
    {
      float temperature = MLX90640_CalculateTemperature(frameData[i]);
      // 可以将温度数据进行显示或进一步处理
    }

    HAL_Delay(100);
  }
}

五、注意事项

I2C通信速率：MLX90640支持的最大I2C通信速率为1MHz，但在实际应用中，需要根据硬件情况和系统稳定性选择合适的通信速率。
数据校准：为了获得准确的温度测量结果，需要根据MLX90640的数据手册进行详细的校准操作。
电源稳定性：MLX90640对电源的稳定性要求较高，建议使用稳定的3.3V电源供电，并在电源引脚附近添加滤波电容。

六、总结

通过STM32驱动MLX90640红外测温模块，可以实现对目标物体温度分布的精确测量。本文详细介绍了硬件连接和软件编程的步骤，并给出了相应的代码示例。在实际应用中，可以根据具体需求对代码进行进一步的优化和扩展，以满足不同的应用场景。同时，需要注意I2C通信速率、数据校准和电源稳定性等问题，以确保系统的准确性和可靠性。