手持式红外测温枪是一种通过检测人体发出的红外信号，在不接触人体的情况下测量体温的测温装置。由于可以非接触式测量体温，非常适合检测有传染病(如新型冠状病毒、SARS病毒)的人体体温。
一、基于RJM8L151K8的手持红外测温枪方案介绍
手持红外测温枪采用电池供电，对系统功耗要求严格。瑞纳杰电子的RJM8L151K8在低功耗和性能方面表现突出，是该方案的主控MCU。该方案的硬件电路主要包括七个部分，如图1所示，其功能描述如下。
1.红外温度传感器电路，其作用是获取人体发出的红外辐射，并将人体发出的红外辐射转换成电信号。自然界中所有的物体都可以辐射红外热，不同温度的物体释放的红外能量波长不同，所以红外波长与温度有关。人体辐射的红外光波长为3 ~ 50 m，其中8 ~ 14 m占46%，峰值波长为9.5m.热释电红外传感器(PIR)，可以将波长为8 ~ 12 um的红外信号转变为电信号，在自然界中可以抑制白光信号。因此，在温度检测区域，当没有人体时，热释电红外传感器只感知环境温度，当人体进入检测区域时，热释电红外传感器感知人体温度与环境温度的差值信号。所以红外探测器的红外探测原理是感知人体与环境的温差。
2.环境温度传感器，其作用是获取测量时的环境温度，从而将环境温度从红外温度传感器的测量值中消除，得到测量的人体温度，并对红外温度传感器进行补偿。热敏电阻的温度范围可达-55 ~ 315，通常用于仪表回路和热电偶冷端的温度补偿。NTC(负温度系数热敏电阻)通常适用于检测大气环境的温度，其阻值随温度的升高而降低。单片机的ADC可以准确分辨其阻值的变化，从而计算出相应的温度值，室温环境下的测温精度可以达到1以内。
3.液晶显示电路可将测得的人体温度以数字形式显示，并显示度日(/)、电源提示符号、背光开启符号、数据保持符号、工作模式、警告信息等。该方案采用3色LED导光板的分段式液晶显示屏，成本低，显示效果好。
4.该方案设计了三个独立的按键电路，分别作为体温按键、物体温度按键和记忆按键，还可以设计度日切换按键。
5.电源电路可以由2节、3节或4节电池供电，为系统提供3V、4.5V或6V输入电源。如果用两节电池供电，可以省略LDO，系统电路的电源直接由电池提供。RJM8L151K8使用三节或四节电池供电时可以直接应用，因为其工作电压范围为1.62~5.5V，但如果其他电路不支持宽电压工作，则需要增加额外的LDO电路为其他电路供电。
6.接近传感器用于判断被测物体与PIR传感器之间的距离，只有当物距比最优时才能开始测量，以保证测量数据的准确性。
7.RJM8L151K8电路作为系统的检测和控制单元，其主要作用是通过内置的ADC电路检测经信号调理电路放大滤波后的热释电信号，并参考当前环境温度值进行相应的校正和补偿。修正后的测量值通过RJM8L151K8的I2C接口送到显示驱动电路，以直观的数字显示。热释电传感器测量人体和物体表面温度的范围不同，校正和补偿方案也不同。RJM8L151K8的控制电路提供了两个按钮来选择不同的测量模式，以达到最佳的测量精度。为了更直观的展示测量结果，RJM8L151K8的控制电路可以驱动三个不同颜色的LED背光来代表不同的温度范围。同时，测量状态和结果可以通过蜂鸣器的“嘟嘟”声来表示。RJM8L151K8内置64KB闪存，一方面可以存储系统功能代码，另一方面可以存储测量数据。
图1基于RJM8L151的手持红外测温枪方案框图。
二、RJM8L151系列低功耗MCU
鉴于IOT终端设备对功耗和安全问题的迫切需求，日纳杰电子推出了RJM8L151系列超低功耗安全MCU，非常适合电池供电的IOT终端设备。RJM8L151系列不仅拥有出色的运行和待机功耗性能，还内置了硬件真随机数生成器和AES/DES/SM4硬件加密引擎。集成12位高精度逐次逼近型ADC和2通道多功能比较器，非常有利于物联网传感器的高精度实时检测。RJM8L151丰富的外设接口使得扩展各种通信模块和功能模块更加方便。RJM8L151基于增强型哈佛架构的CPU内核，多级流水线指令系统。同样时钟频率的处理性能是传统8051的三倍。采用Keil uVision或IAR集成开发环境来开发和调试应用程序代码。RJM8L151系列安全MCU的硬件框图如图2所示。
RJM8L151的正常工作电压范围为1.62V至5.5V，非常适合两三节干电池直接供电，省去了额外的LDO电路。另外，RJM8L151的待机电流低至0.35uA，既能保持内部RTC的正常时序，又能保持SRAM数据不变。这种性能可以大大降低系统对电池容量和尺寸的要求。RJM8L151有六种电源管理模式，通过切割时钟树来关闭时钟，实现不同的功耗。正常情况下，内部低速时钟可以完成对外部中断的响应，同时保持低功耗，这是同类MCU无法做到的。此外，RJM8L151从低功耗状态唤醒的时间小于5us，可以实现快速睡眠和快速唤醒以及低占空比，大大降低了系统功耗。
图2 rjm8l 151的硬件框图
RJM8L151有四个时钟源：内部高速时钟、内部低速时钟、外部高速时钟和外部低速时钟。RJM8L151的时钟控制模块通过灵活的配置来划分这些时钟源，以达到不同的功耗和性能要求。辅助系统时钟可以使用内部低速时钟或外部低速时钟来达到低功耗的要求。主系统时钟提供给RJM8L151的CPU，子系统时钟提供给外设的时钟源。各种时钟资源可以降低系统功耗，辅助系统时钟可以接受外部中断并响应外部环境的变化，同时保持低功耗。使用内部高速RC振荡器作为主系统时钟，不仅可以节省一个外部高速晶振，还可以快速唤醒MCU，降低功耗。
模拟电路中，RJM8L151具有7通道12位逐次逼近型ADC，采样转换速率高达1MSPS，支持外部基准电压输入。
RJM8L151设计了丰富的定时模块，包括两个16位基本定时器，一个16位通用定时器支持输入捕捉/输出比较/PWM输出功能。两个16位高级定时器不仅支持输入捕捉/输出比较/PWM输出功能，还支持12对互补
RJM8L151单片机的开发环境是Keil uVision。Keil是全球领先的嵌入式系统开发工具供应商，uVision是C/C编译器和调试器的集成开发环境(IDE)，其中Keil C51支持RJM8L151的开发和调试，集编辑、编译和仿真于一体，支持汇编和C语言编程。
RJM8L151系列单片机配备了高效的在线模拟器和下载器，不仅方便了前期的开发和调试，也方便了后期的制作和安装。RJM8L151支持标准的JTAG下载和调试，不需要使用仿真器就可以修改内存Flash，提高了批量烧录的效率，为程序升级和维护提供了方便。
三、基于RJM8L151K8的手持红外测温枪方案特点
1.超低功耗。RJM8L151系列MCU的宽电压工作特性包括多达六种低功耗管理模式，待机功耗低至0.35uA，待机唤醒时间小于5us，使测温枪使用两节干电池供电成为可能，降低了系统成本和产品重量。
2.丰富的界面。RJM8L151系列单片机集成了2个I2C主从接口，连接液晶驱动器和数字传感器更加方便。
3.集成硬件加密模块。RJM8L151系列MCU内置对称分组加密算法AES和SM4，SM4符合国家密码管理局发布的标准GM/T 0002-2012 《SM4分组密码算法》，适用于物联网数据传输中的数据加解密。
4.真随机数发生器。RJM8L151系列内置基于数字振荡环的8位真随机数发生器，符合国家密码管理局《随机数检测规范》标准。
5.海量存储。RJM8L151系列最大内置64KB Flash和8KB SRAM，可作为测温枪的数据存储器，实时存储和测量温度。内置存储单元还设计了高强度物理保护电路，有效防止恶意代码窃取和逆向分析。
