導讀：随着全球紅外測溫儀器需求的爆發，MCU成為方案BOM中最緊缺的物料之一，GD32 MCU為合作夥伴提供高性價比、備貨充足和解決方案的一站式量産服務，即日起GD32E230系列樣品在立創商城免費申請中！

從目前海内外疫情的發展趨勢來看，國内傳播将很快得到控制，但海外輸入的潛在問題使公共場合測溫檢疫的需求将長期存在，同時據醫療儀器制造商，國内紅外測溫儀的需求能見度已經到今年7月份。海外（以歐洲、日韓居多）則出現了類似國内1-2月份的大面積短缺，出口訂單蜂擁而至。

來源：賽迪顧問

根據賽迪發布的國内紅外測溫儀統計數據，2020年預計國内手持式測溫儀總産量将達65萬台，同比增長117%。進入3月份，元器件供應商和代工企業逐漸複工，但核心器件嚴重短缺的狀況并未好轉，相關廠商的方案開發和交付壓力仍然巨大。

因此，在長期需求驅動下，測溫儀供應鍊尋找穩定可靠、供貨充足的相關MCU和熱電堆傳感器供應商成為重中之重。

近日，搭載兆易創新旗下多款 GD32 MCU的額溫槍已成功量産，該系列多個型号目前對終端客戶穩定供貨中。根據額溫槍功能定位，量産型号涵蓋了各種封裝的超值型産品，包括GD32E230K8U6 (QFN32)，GD32E230F8P6 (TSSOP20)和 GD32E230C8T6 (LQFP48)等。

一、額溫槍簡介

圖：手持式紅外額溫槍

額溫槍是一種紅外線測溫儀。不同于傳統的口腔腋下等接觸式體溫計，是針對量測人體額溫基準設計。操作簡單高效便捷，無鐳射點，不會對眼睛造成潛在傷害；不需要接觸人體皮膚，能夠避免交叉感染；能實現1鍵測溫，1秒測溫。

額溫槍一般配有顯示屏，用于顯示溫度，以及過往測試記錄等信息。通過按鍵可以進行模式的設置、溫度的采集、記錄的查詢等等。另外有些還會配有聲音、燈光報警提示功能。額溫槍上最關鍵的器件主要有主控MCU和測溫Sensor。

二、基于 GD32E230K8U6 的額溫槍設計方案

1、功能簡介

• 當紅外額溫計對準并靠近被測對象至數字接近式傳感器檢測的有效距離時，按下電源/測量鍵，并保持若幹秒，則紅外額溫計内部的紅外傳感器模塊就會進行溫度采集，并轉化為電信号，随之将電信号轉換為數字信号，而後通過通信接口傳輸到單片機；
• 單片機通過數字溫度傳感器采集當前環境溫度對傳輸的溫度數字信号進行相應溫度補償處理，并把修正後的溫度作為當前記錄編号存儲，從而進行相應的OLED或LCD屏幕顯示：（35.0-37.4℃）體溫正常綠色、（37.5-37.9℃）體溫偏高黃色、（38-42.9℃）體溫超高紅色，若體溫異常同時還會進行“嘀嘀嘀嘀嘀”報警，最後語音播報當前溫度；
• 當超過15S不使用，會自動實現關機，完全與電池斷開，零功耗，延長電池的使用壽命。

2、方案框圖

本非接觸式紅外額溫計方案由超低功耗、高安全性的MCU（GD32E230K8U6）、電源模塊、按鍵模塊、紅外傳感器模塊、OLED或LCD顯示模塊、語音模塊或者喇叭組成，其硬件框圖如下所示：

圖：基于GD32E230的紅外額溫槍方案

3、方案原理圖

本方案采用 GD32E230K8U6 作為主控MCU，是先進的 Cortex-M23内核，采用55nm先進工藝，有可靠的品質保證和充足的産能調配。

• 最高主頻72Mhz具備出色的運行速度；64K Flash，8K Ram，容量大，配有豐富的通訊接口，可以擴展非常多的應用功能；
• 内部集成了12位ADC、多功能比較器、定時器、實時時鐘(RTC)、看門狗定時器(WDT)、電源可編程電壓檢測（PVD）、中斷控制器等模塊，具有性價比高、存儲容量大、安全性高，功耗低、接口豐富等特點。
• GD32E230K8U6 的硬件框圖如下圖所示：

圖：GD32E230K8U6 硬件框圖

4、方案說明

a、Sensor采用數字或模拟式熱電堆Sensor，基本物理原理是塞貝克效應；

b、人體額溫槍的校準

• 環境溫度：把傳感器置于25.00 /-0.02 度水槽中，等穩定後按下某個鍵确認，一般耗時30秒；
• 黑體溫度：先把黑體爐調到37.00 /-0.02度，再把傳感器塞入到黑體爐裡，等穩定後按下某個鍵确認，一般耗時20min；
• 有條件的廠商最好配備恒溫房進行批量校準。

c、 通過零溫飄運放将Sensor信号進行放大以後，供MCU采樣。運放選用要求溫飄不超過0.05uV/℃，失調電壓不超過10uV；

d、 電源模塊通過升壓電路可以适應兩節幹電池供電場合，保證電源系統的穩定；也可以提供降壓方式以适應9V電池供電；

e、 采用蜂鳴器進行聲音提示，也可以為客戶提供語音播報的方式來進行聲音提示；

f、 按鍵可以根據客戶的需求，定制按鍵的功能，按鍵的個數；

g、 采用OLED點陣屏或LCD液晶屏，可以為客戶定制顯示效果。其中OLED屏顯示效果極佳，建議有條件的廠商采用；

h、 核心參數說明:

溫度測量範圍

32~42.9℃

溫度分辨率

0.1℃

測溫精度

35~42℃: ±0.2℃

32~34.9℃: ±0.3℃

42.1~42.9℃：±0.3℃

測溫響應時間

＜1S

測量距離

1~5CM

記憶數據

50組

自動關機

15S

5、方案優勢

• 本方案采用 GD32E230K8U6 作為主控MCU，是先進的 Cortex-M23内核，采用55nm先進工藝，有可靠的品質保證和充足的産能調配。最高主頻72Mhz，64K Flash，8K Ram，速度快，容量大，配有豐富的通訊接口，可以擴展非常多的應用功能；
• 市面上額溫槍産品普遍采用LCD段碼屏，此方案推薦選用OLED屏，顯示效果更加細膩、更具實用性；
• 此方案設計可以實現關機完全與電池斷開，零功耗，延長電池的使用壽命。

6、溫度Sensor适配說明

此方案适配的Sensor通常為普通熱電堆，熱電堆式溫度傳感器價格低廉，其參數指标：

• 測量範圍：-50℃-100℃；
• 測量精度：0.1℃以内，±0.1%以内；
• 工作溫度：-20℃- 85℃；
• 最大測量距離：≦0-50mm（加透鏡300-500mm）；
• 輸出電壓：0-10mV；
• 熱電堆溫度傳感器最大量程範圍可以做到-60℃到 1200℃範圍；
• 紅外熱電堆傳感器成品圖主要封裝形式有兩種：TO46(TO18)/TO39(TO5)。

目前已經适配的型号列表如下（如有特殊需求可調整方案）:

Sensor類型

廠家

型号

模拟式

美思先端

MTP10-B1F55

森霸傳感

ISB-TS45H

安費諾

ZTP-148SR

台灣衆智

OTP-638D2

數字式

邁來芯

MLX90614

邁來芯

MLX90615

數字式的Sensor，隻要将運放電路去掉即可。

三、關于 GD32E230 系列MCU

主要規格：

• Cortex-M23@72Mhz, 55 MIPS的處理性能；

• Flash：64KB/32KB/16KB;

• SRAM：8KB/6KB/4KB;

• 高速高精度ADC, 12Bits ADC x [email protected] ，10 通道；

• 高級定時器x1，可産生6路死區可調的互補PWM輸出。通用定時器x5；

• Flash帶硬件加密保護；

• 多種串行通訊方式：I2C x2, SPI x2, UART x2；

• 供電電壓：1.8V~3.6V；

• 豐富的封裝類型：TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48；

• 工業級的工作溫度範圍：-40℃~ 85℃；

• 工業級的ESD特性：6000 Volt。

GD32E230系列MCU配備Arm 最新一代的Cortex-M23内核，支持完整的Armv8-M基準指令集，最大限度地提高了代碼的緊湊性，并兼容所有的Armv6-M指令，GD32E230系列内部集成1個多通道12bits的高精度ADC，可以實現系統内微小電平的采用，放大與轉換。

GD32E230采用1.8V-3.6V寬電壓供電，I/O口可承受5V電平。全新設計的電壓域支持高級電源管理并針對節能便攜等低功耗應用場合提供了三種省電模式。在所有外設全速運行模式下的最大工作電流僅為118µA/MHz，深度睡眠模式下的電流更下降了86%，電池供電RTC時的待機電流僅為0.7µA，在确保高性能的同時實現了最佳的能效。MCU更具備了6KV靜電防護(ESD)和優異的電磁兼容(EMC)能力，符合工業級高可靠性和溫度标準。

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以上分享來自兆易創新（GD）及其合作夥伴，請自行驗證。

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