基于NXP K32L2B MCU的额温枪参考方案(软件篇)

图中系列一为20度环温，系列二是25度环温，系列三是30度环境，系列四是40度环温，系列五是50度环温。

传感器实际测温补偿算法的精准度，要求有大量的人体测温实测数据积累，并结合大数据分析，得出测温补偿规律，所以数据越多越复杂，得出的补偿算法就越准。

下面描述测量温度计算的软件算法，在环境温度变化的情况下，影响热电堆相关的因素。创建校准和温度补偿的必要步骤，以及在K32L2B MCU中实现物体温度计算的算法。

下表列出了以下说明中各个标识符的含义：

热电堆特性及温度测量

下图显示了典型的热电堆输出电压（在本例中为5μm截止滤波器）作为被测物体和环境的温度。

参数校准

测量热电堆参数，需要确定与实际热电堆测量值和与参考热电堆电压。将这些参数存储在Flash中，所需参数是热电堆和与参考热电堆传感器相比的灵敏度，灵敏度转换系数Sconv。

额温枪属于点测温，为了达到更高的测温精度±0.1℃，业界普遍采用黑体校准设备，可以设置温度值，是标准的温度源，红外测试设备以黑体的温度为准进行实时校准。

黑体布设在红外测试设备对面，保证测温精度在较高的水准上（±0.3℃精度），黑体只需供电即可，黑体自身可以达到±0.1℃精度。

实际测试中，放置3个黑体，目标温度分别为35℃、41℃和37℃。用额温枪分别测前两个黑体的温度，并进行校准，然后测试最后一个黑体的温度，判断校准后的读数是否与37℃的差别，直到满足准确度的要求。现在计量单位一般是取最小和最大的两个温度数值。

在某些应用中，根本不需要确切地知道每个传感器的TCsens，这意味着可以直接参考数据表中的参数。在这种情况下，只需要“一次环境温度校准”来测量灵敏度。

下面描述如何测量计算Sconv。校准点，参考传感器在一定温度情况下的输出电压数值查表如下。

下面是根据传感器的输出电压计算目标温度的例子：

1. Vtp = 3.00mV, Sconv = 0.982

2. Vtp.corr=Vtp/Sconv = 3.00mV /0.982 = 3.055mV

3. Tsen = 30°C 计算参考环境温度传感器的电压

4. Tcf = 1+（Delta T x TCsens）= 1 + [(30°C – 25°C) x (-0.0045/K)]= 0.955

5. Voffs = LUT(Tsen) = LUT(30°C) =0.39mV

6. Voffs.tc = Voffs x Tcf = 0.39mVx 0.955 = 0.372mV 环境温度偏置电压

7. Vtp.ref = Vtp.corr + Voffs.tc =3.055mV + 0.372mV = 3.427mV

8. Vtp.ref.tc = Vtp.ref/Tcf =3.427mV / 0.955 = 3.588mV

9. Tobj= RLUT (3.588mV) = 63.44°C

创建热电堆二维查表，如下给出了被测TP的参考曲线或校准曲线。这个校准曲线是通过测量一个或更多点后创建的。校准时记录传感器温度（在这种情况下为25°C）。

Tsen =35度，Tobj =65度。

Vtpgradient[65,35]= 3.76mV * (1+(35-25)*-0.0045/K)

Vtpgradient[65,35]= 3.591mV

另外GPIO引脚中可以配置为中断的是GPIOA和GPIOC，其他GPIO引脚不能配置为中断。

   EXPORT  PORTA_IRQHandler        

   EXPORT  PORTC_PORTD_IRQHandler 

sLCD驱动的程序文件夹地址如下：

boardsfrdmk32l2bdriver_examplesslcd

GPIOs输入中断的程序文件夹地址如下：

boardsfrdmk32l2bdriver_examplesgpioinput_interrupt

4.4 I2C传感器信 采集

使用I2C对温度和数字接近温度传感器进行信 采集。

I2C支持 DMA功能，可以最大限度降低CPU负荷，提高系统采集的实时性。测试温度速度快。测量显示在1s内完成。

I2C DMA的参考代码程序文件夹地址如下：

boardsfrdmk32l2bdriver_examplesi2cdma_b2b_transfer

4.5 低功耗待机代码

在低泄漏LLS模式下，功耗大概在2uA左右，可以通过LLWU按键唤醒。运行内部48Mhz时钟，24Mhz Flash时钟，供电电压VDD = 3.0 V，所有外设开启的情况下，功耗6mA左右。

20s内如果没有任何操作，系统进入待机模式，因此系统待机工作时间长。

各种低功耗操作以及唤醒的程序代码文件夹地址如下：

boardsfrdmk32l2bdemo_appspower_mode_switch

4.6 烧写K32L2器件

生产线通过USB口，使用Kinetis FlashTool.exe提供的blhost.exe，执行如下命令行代码，

blhost.exe-u-flash-erase-all-unsecure

blhost.exe-u-reset timeout 2

blhost.exe-u-flash-image HDX-xxxx_ChargeCase.hex pause

可以通过USB同时从一台PC写入多颗K32L2的MCU中。也可以使用如下GUI软件进行烧录。

将软件配置FOPT 设置为 0x3D，上电前将NMI引脚拉低，执行RESET操作就可以进入ROM bootloader。一旦进入Bootloader，然后执行RESET，K32L2B MCU会在3s内启动，此后如果再次按RESET引脚，将不会有3s的启动延迟，会立即启动。

当然也可以在应用中添加如下的代码使能不带Rom的启动模式。

/* no rom 启动. */

RCM->FM= 0; /*  no rom.*/

RCM->MR= RCM->MR; /*清除标志*/

注意：硬件设计中NMI引脚默认需要接上拉10K电阻到电源，如果程序在运行过程中外部将这个引脚拉地或者外接电容到GND, 低电平触发不可屏蔽中断。

如果要禁用NMI引脚，将其配置为IO口，需要将非可屏蔽中断NMI引脚配置为其他功能，通过FOPT[NMI_DIS]为设置为0来禁止NMI功能。

另外板上NMI脚对GND若有1uF下拉电容，因此NMI引脚上拉电阻要从10k改为1k。

在应用电路设计中没有使用NMI的功能，但是使用了NMI脚的GPIO输入按键功能，也就是实际上NMI功能被禁用了，如果要从APP进入Bootrom，可以采用如下代码。

uint32_t runBootLoaderAddress;

void (*runBootloader)(void *arg);

runBootLoaderAddress = **(uint32_t **)(0x1c00001c);

runBootloader =(void(*)(void *arg))runBootLoaderAddress;

runBootloader(NULL);  

4.7 PCB实物和实际调试要点

对SWD_DIO引脚，芯片使能了内部上拉，对于SWD_CLK引脚，芯片使能了内部下拉，外部不需要额外的电阻上下拉配置。

• MCU DAC输出偏置电压是1.247V，给到运放的输入负端。NTC测温电阻点位电压为2.4V。传感器里面的NTC精度只有±3%  怎么让测温精度达到±0.1度C电阻也需要校准的，通过恒温箱配合程序进行校准。
  目前NTC的阻值和温度的关系，通过查表来计算，通过实际测试电阻的大小，来换算为RT表中的温度数值。
  NTC电阻的采集和红外探头信 的输出是分开采集，同时采集的话，由于NTC的电压大，会对红外探头信 有影响。

5、结束语

体温，作为最基础个人体征信息所包含的医疗价值，特别是体温检测在公共卫生事件中快速简单的筛查的作用，已经被广泛的认同和重视。

该方案同样可以运用于耳温枪、奶温测试仪等支持段码LCD显示场合。

K32L2B系列中比较低端的K32L2B11VFM0A更可以运用在红外热电堆传感器模块应用场景，基于KL32L2B丰富的数字通信外设，支持USB, I2C, SPI或者UART等输出形式对接外围的系统主机，例如一些小区或者校区的测温门的应用等。

另外非接触的测温采用无线方式，实现病人基础体温测量和无纸化记录，采集结果并入数字化医疗信息平台。

亦可采用分离式设计方式，无源测温标签贴佩戴于病人体表，进行身份标识和识别，手持移动PDA终端（支持NFC的Andriod系统）通过非接触扫描，实现体温测量并实现与HIS/EMR的后台无缝集成。

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