初学者
10 分钟

使用MLX90641和TM4C123GH6PZ实现非接触温度测量和热成像

非接触温度测量和热成像

IR Grid 4 Click with Fusion for ARM v8

已发布 9月 17, 2024

点击板

IR Grid 4 Click

开发板

Fusion for ARM v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

TM4C123GH6PZ

基于55°视场内的温度变化捕捉并显示热成像

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

IR Grid 4 Click基于Melexis的MLX90641,这是一个完全校准的热红外阵列,采用符合行业标准的4引脚TO39封装,具有数字接口和55°视角。它通过二维16x12矩阵(192个像素)捕捉温度数据,并将这些信息作为数字输出。该模块能够精确测量-40°C至+300°C范围内的温度,在典型的测量条件下确保1°C的精度。凭借其非接触式温度测量或热成像的能力,IR Grid 4 Click非常适合用于高精度的非接触式温度测量、入侵/运动检测、工业移动部件的温度控制、可视化红外温度计等应用。此Click板™设计为一种独特的

格式,支持MIKROE新推出的“Click Snap”功能。与标准版的Click板不同,此功能允许通过断开PCB使主要传感器区域可移动,开辟了许多新的实现可能性。得益于Snap功能,MLX90641能够通过访问标记为1-8的引脚自主运行。此外,Snap部分还包含指定和固定的螺丝孔位置,使用户能够将Snap板固定在所需位置。IR Grid 4 Click使用标准的2线I2C接口与主MCU通信,支持最高1MHz频率的标准模式。除了I2C接口引脚外,该板还使用了两个用户可配置引脚LD1和LD2,并配有相应的红色LED指示灯。这些LED作为

可自定义的视觉信号,允许用户指示主传感器MLX90641的特定操作状态。用户可以将LED编程为在特定条件下点亮,例如当传感器检测到特定温度阈值或进入某一模式时,提供操作期间的即时视觉反馈。此Click板™只能在3.3V逻辑电平下运行。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板上必须进行适当的逻辑电平转换。此外,它还配备了包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

IR Grid 4 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Fusion for ARM v8 是一款专为快速开发嵌入式应用而设计的开发板。它支持广泛的微控制器,如各种 ARM® Cortex®-M 基础 MCU,不论其引脚数量,并具有一系列独特功能,例如首次通过 WiFi 的嵌入式调试器/程序员。开发板布局合理,设计周到,确保最终用户在一个地方可以找到所有必需的元素,如开关、按钮、指示器、连接器等。得益于创新的制造技术,Fusion for ARM v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方都能访问。Fusion 

for ARM v8 开发板的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。一个先进的集成 CODEGRIP  程序/调试模块提供许多有价值的编程/调试选项,包括对 JTAG、SWD 和 SWO Trace(单线输出)的支持,并与 Mikroe 软件环境无缝集成。此外,它还包括一个为开发板提供的干净且调节过的电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括电池、外部 12V 电源供应,以及通过 USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项包括 USB-UART、USB 

HOST/DEVICE、CAN(如果 MCU 卡支持的话)和 以太网。此外,它还拥有广受好评的 mikroBUS™ 标准、为 MCU 卡提供的标准化插座(SiBRAIN 标准),以及两种显示选项,用于 TFT 板线产品和基于字符的 LCD。Fusion for ARM v8 是 Mikroe 快速开发生态系统的一个重要组成部分,由 Mikroe 软件工具原生支持,得益于大量不同的 Click 板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

Fusion for ARM v8 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

类型

8th Generation

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

256

硅供应商

Texas Instruments

引脚数

100

RAM (字节)

32768

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
LD2 Indicator Control
PH0
RST
ID COMM
PF7
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
LD1 Indicator Control
PF5
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PA6
SCL
I2C Data
PA7
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

IR Grid 4 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Fusion for ARM v8作为您的开发板开始

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
SiBRAIN for PIC32MZ1024EFK144 front image hardware assembly
Board mapper by product7 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto image step 7 hardware assembly
Necto image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 IR Grid 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • irgrid4_get_measurement - 此函数读取RAM帧数据,并计算环境温度和16x12红外网格对象温度。

  • irgrid4_set_refresh_rate - 此函数设置红外数据的刷新率。

  • irgrid4_enable_led1 - 此函数启用LED1。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief IR Grid 4 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of IR Grid 4 Click by reading and displaying
 * the ambient and object temperature measurements in a 16x12 pixels grid format.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the ambient and object temperature measurements every 500ms and displays
 * the results on the USB UART in a form of a 16x12 pixels grid.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "irgrid4.h"

static irgrid4_t irgrid4;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    irgrid4_cfg_t irgrid4_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    irgrid4_cfg_setup( &irgrid4_cfg );
    IRGRID4_MAP_MIKROBUS( irgrid4_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == irgrid4_init( &irgrid4, &irgrid4_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( IRGRID4_ERROR == irgrid4_default_cfg ( &irgrid4 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float image[ 192 ] = { 0 };
    float ambient_temp = 0;
    if ( IRGRID4_OK == irgrid4_get_measurement ( &irgrid4, &ambient_temp, image ) )
    {
        log_printf( &logger, " Ambient temperature: %.2f degC\r\n", ambient_temp );
        log_printf( &logger, "--- Object temperature image ---\r\n" );
        for ( uint8_t pixel_cnt = 0; pixel_cnt < 192; pixel_cnt++ ) 
        {
            log_printf( &logger, "%.2f", image[ pixel_cnt ] );
            if ( 15 == ( pixel_cnt % 16 ) ) 
            {
                log_printf( &logger, "\r\n" );
            }
            else 
            {
                log_printf( &logger, " | " );
            }
        }
        log_printf( &logger, "--------------------------------\r\n" );
    }
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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