基于东软载波ES32F0930微控制器的额温枪方案

芯片简介

ES32F0930医疗量测控制芯片(MMC)，集成了高性能32位RISC内核。系统最高工作频率为16MHz，具有32KB的闪存和高达4KB的SRAM。拥有五种节能模式使其可用于低功耗应用。提供广泛的增强型外设和I/O，允许该器件在不同的应用中采用。Flash程序内存可以通过SWD接口在系统内重新程序设计。

ES32F0930微控制器外设集还包括外部总线接口，1个UART，1个SUART，1个SPI，1个I2C，2个通用16位定时器，1个通用32位定时器，1个基本定时器，1个独立看门狗，1个窗口看门狗，内建Charge Pump稳压电路，支持两颗电池3V电源工作，1个高精度ADC，2个模拟比较器，4×15LCD液晶驱动器和多功能测量模块。

额温枪方案

1）概述

额温枪是当前最常见的一种红外测温仪。快速测温、无接触测温的特点，使其成为疫情常态化背景中使用最为广泛的测温工具。

额温枪的工作原理：模拟红外传感器（热电堆）采集人体的红外线辐射能量转化为电信号，经由放大电路和ADC转换为数字信号，MCU计算出温度值。同时利用环温热敏电阻采集到的环境温度做算法补偿和处理，将修正后的体温值显示在LCD屏上。

ES32F0930的参考设计方案在环境温度=10/25/35℃的条件下，量测32~50℃黑体炉，误差大多落在±0.1℃，少数温度点落在±0.2℃，在极端温度下也能够达到额温枪的认证规格要求。

ES32F0930内含一个高分辨率Σ∆24位ADC，可实现温度的精准测量。

2）原理框图

3）设计要点

以针对医疗量测控制设计的MMC模块开发，其由电压基准、模拟开关网络，比较器网络，以及前置滤波器、ADC输入选择器和温度传感器组成。并且结合了多功能比较器、模数转换器以及数字信号运算等模块。可免去开发人员在硬件设计及量测控制切换上的负担，可有效缩短开发周期，操作更灵活。

高分辨率Σ∆24位ADC

支持24位转换结果，最高17位有效精度

带宽400/800KHz

输入增益可配置为1、2、3或4倍

支持参考增益可配置为1/3或1倍

支持内部参考电压或独立参考接地

支持温度检测

4×15LCD液晶驱动器

支持APB时钟和内部低速RC振荡器时钟作为时钟源

支持两种不同的LCD驱动波形

内建Charge Pump稳压电路，可提供4种LCD电压2.55V，2.8V，3.0V，3.3V

支持Static，1/2，1/3，1/4偏置的不同LCD驱动波形

可程序设计增益放大器PGA

PGA是一个提供用户可程序设计的同相增益的放大器，其输出连接到Σ∆模拟-数字转换器的输入。PGA为差分输入且具有8种可选增益。

工作方式：依据内部参考电压的单端放大器，或与独立参考地配合工作

增益：1/2/3/4/6/9/12/16倍

低噪声输入(Chopper电路开启)

输入电压范围宽为+0.25V至AVDD-0.25V(增益为1×)

4）硬件设计

5）软件设计

温度校准：以两点温度做校准，免除繁杂的校准步骤

ADC校准：校准硬件参考电阻，避免量测误差

量测模式：量测热电堆（Thermopile）和环境温度（Thermistor）值后计算出目标温度

小结

ES32F0930是上海东软载波微电子推出的一款专用的医疗量测控制芯片，针对额温枪、血压计等医疗产品所设计，经由MMC模块的控制，可轻易实现各种模拟-数字转换，有效提升额温枪、血压计的开发效率。

来源：东软载波微电子

审核编辑：汤梓红