摘要：mlx90601系列模块是一组通用的红外测温模块。在出厂前该模块已进行校验及线性化，精度高、体积小，被测物体温度和环境温度能分双通道输出，并且有多种输出接口，在多种精密设备装置中都有广泛的应用。文中以mlx90601eza-caa为例介绍其原理及应用方法。
关键词：mlx90601eza-caa；红外测温；pwm；spi
中图分类号：tp216 文献标识码：b 文章编号：1006-6977（2006）01-0047-04
1 引言
一般来说，测温方式可分为接触式和非接触式，接触式测温只能测量被测物体与测温传感器达到热平衡后的温度，所以响应时间长，且极易受环境温度的影响；而红外测温是根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，具有不扰动被测物体温度分布场，温度分辨率高、响应速度快、测温范围广，稳定性好等特点，近年来在汽车电子、航空和军事上得到越来越广泛的应用。
2 测温原理概述
pwn的全称是pulse width modulation（脉冲宽度调制）即通过调节脉冲的周期、宽度，以达到变压、变频的目的，数字式脉宽调制方式中，数字是控制信号，通过改变高低电平数的比值达到改变占空比的目的，pwm控制电路在开关稳压电源、不间断电源（ups）以及直流电机调速，交流电机变频调速等控制电路中有着广泛应用。
spi（serial peripheral interface）是motorola公司提出的一个同步串行外设接口，容许cpu与各种外围接口器件以串行方式进行通信、交换信息，即可以提高传输速度也可以减小器件的资源占用，另外即使在没有spi接口的单片机上也可利用软件进行模拟。
melexis公司生产的mlx90601系列测温模块是应用非常方便的红外测温装置，其所有的模块都在出厂前进行了校验，并且可以直接输出线性或准线性信号，具有很好的互换性，免去了复杂的校正过程。
该模块以mlx90247热电元件作为红外感应部分。输出是被测物体温度（to）与传感器自身温度（ta）共同作用的结果，理想情况下mlx90247输出电压为：
其中温度单位均为kelvin，a为仪器常数。
传感器自身温度由mlx90247内置的热敏电阻测定测量，从mlx90247中输出的两路温度信号分别经内部mlx90313器件上两路高性能、低噪声的斩波稳态放大器放大再经a/d转换后输出。
该系列模块精度可达±0.2℃，体积小巧，被测物体和环境温度能分双通道输出，有多种输出方式：模拟线性输出、pwm输出、可编程spi输出等，适于多种应用环境，下面以mlx90601－caa为例，重点介绍其特性和使用方法。
mlx90601eza－caa用工业和商业2种应用产品。能以pwm和spi两种方式分别输出被测物体和传感器温度，另外通过spi可编程引脚还可以更改模块内部预设值，并且还具有继电器驱动输出，进一步驱动后续电路。
3 mlx90601eza－caa简介
mlx90601eza－caa的电气特性如表1所列。引脚排列如图1所示，各引脚的功能如下：
rel1（1脚）：继电器输出；
vss（2脚）：地；
vdd（3脚）：电源；
sdin（4脚）：spi数据入口；
sdout（5脚）：spi数据出口；
csb（6脚）：片选；
sclk（7脚）：时钟；
irout（8脚）：pwm输出被测物体温度；
vref（9脚）：参考电压；
tempout（10脚）：pwm环境温度输出。
4 应用设计
4.1 mlx90601eka－caa测温特性
以pwm输出为例，mlx90601eka－caa温度信号的pwm输出格式如图2所示。
pwm信号的典型周期是102.4ms，每个周期始于一段前向缓冲时间t1，该时间段内输出信号始终为1；t2和t3为有效信号部分；t4为报错信号部分，如：传感器温度超过预值、发生某些不可被mlx90313自动修复的措施等；t5为后向缓冲时间，输出信号始终为0。各时段占空比说明如表2所列。
温度值计算公式如下：
其中：t为测得温度，dutycycle为t2在时序图中所占的百分比，即t2/总周期t，tmin为设置的温度下限（出厂设置为－20℃），tmax为设置的温度上限（出厂设置为120℃）。
输出温度值与dutycycle的线性关系如图3所示，由图中可以看出：在传感器可测的有效范围内（－20℃－120℃），待测物体温度值及传感器自身温度值都与dutycycle呈良好的线性关系。
4.2 单片机接口电路
mlx90601－caa与单片机连接的硬件电路如图4所示。mlx90601eka－caa供电电压是＋5v。cs和ir、tempout脚直接接mcu的普通i/o口即可，但由于其内部电路的某些原因，致使这样接的电路ir、tempout脚采集的信号始终为0。解决方法是在mlx与mcu之间接入一个三态门（如74hc125）：mlx的cs
