基于立创开发板的红外热成像仪

项目简介

在电路故障维修，生物活体感知，超温探测等方面，红外线热成像可以探测到人体难以察觉的温度变化，因此红外线热成像仪器设备是一件非常有用的电子产品。然而，市面的热成像普遍价格偏高，价格更是几百上千。因此，在个人日常使用方面，需要低成本的解决方案。本项目旨在低成本和模块化，使用AMG8833红外热成像模块结合GD32E230立创开发板做出本红外线热成像仪项目。本项目除了红外热成像模块90元左右，其余硬件花费得益于嘉立创发的券，实际不超过30元。

项目功能

一：刷新显示红外热成像画面
将USB线缆插入立创开发板或开启自带锂电池开关即可开启本红外线热成像仪，开机初始化后自动进入到刷新显示红外热成像画面，如下图所示，手指在红外热成像前可显示其温度彩色轮廓，其中越蓝温度越低，越红温度越高。在屏幕的左下角和右下角分别显示当前探测画面温度的最低值和最高值。

二：固定红外热成像画面
有时候我们希望热成像画面固定以便更好的仔细观看，这时候按下屏幕右侧第一个按键，直到屏幕下方出现pause,表面此时红外热成像画面已固定。如下图所示，红外热成像仪对准热水杯之后，按下第一个按键固定红外热成像画面，在pause状态下，可移动红外热成像仪对准其他地方，红外热成像画面停止刷新，直到再次按下屏幕右侧第一个按键，屏幕下方的pause消失，恢复刷新显示红外热成像画面。

三：显示温度最热点
在屏幕正常刷新显示红外热成像画面状态下，长按屏幕右侧第二个按键，此时画面出现红底背景白色十字方块。这个方块的位置即是整个热成像画面温度最高值点，移动热成像仪，方块也会重新移动到温度最高值点所在位置。如下图所示：

四：长按按键待机息屏
在充电状态或暂时不用时，可长按屏幕右侧第三个按键，直到出现Standby mode字样后松开，即可关闭屏幕，此时开发板进入到待机模式，功耗降至uA级，通过左侧电源开关键或重新上电即可再次唤醒。

五：上位机实时采集显示保存红外热成像画面
开发板的Typc-C端口除了可以供电，还可以进行温度场数据传输。将Type-c的另一端USB口连接至电脑，在红外热成像仪刷新显示红外热成像画面时，电脑串口同步收到实时采集的64个点温度数据（因为AMF8833是8x8的红外测温，故每次采集都会返回64个温度场数据）。作者开发了基于LabVIEW的红外热成像仪上位机，如下图所示。上位机具有原始采集数据和双线性插值计算的数据及图像的实时显示，此外还可单独保存热成像图像为BMP文件至电脑。

项目参数

• 本设计采用AMG8833红外热成像模块作为红外热成像传感器，它具有一次性通过IIC通信传输8x8的温度场数据；
• 本设计采用1.8寸128x160的RGBTFT显示模块用于实时显示红外热成像画面和测温最小值最大值等数据内容；
• 本设计采用锂电池充放电模块搭配180mAh锂电池作为本设计的电池供电；
• 本设计基于立创开发板GD32E230C8T6作为主控芯片板，开发板上的Type-C作为供电通信使用；
• 本设计预留SD卡模块，后续可通过SPI协议与开发板进行通信储存红外热成像画面至储存卡；
• 本设计配套LabVIEW上位机可安装NI-VISA后在2016版本及以上正常测试运行。

原理解析（硬件说明）

本项目采用模块化设计，分为背面层，正面层和中间层，其中：
背面层如下图所示，分别放置AMG8833红外热成像模块（硬件成本90元左右），锂电池和开发板模块（硬件成本9.9）；

正面层如下图所示，分别放置显示屏模块和三个长柄按键控制模块；

将显示屏模块拔出，可看见中间层如下图所示，分别是锂电池充放电模块，SD卡模块和电源开关；

通过锂电池和锂电池充放电模块或Typc-C进行供电,电源开关控制锂电池是否接入电路，三个按键控制和显示屏红外热成像仪显示和交互，立创开发板作为主控板。

软件代码

本项目核心代码是对红外热成像模块采集到的数据进行显示发送，以及操作交互。
红外热成像数据采集处理显示及发送代码：

按键控制交互逻辑代码如下：

本项目参考的部分代码链接如下：
AMG8833 8x8热成像传感器_amg8833中文资料
双线性插值函数的c语言实现代码

注意事项

• 在焊接排针排母时，热风枪温度不可调的过高，如温度过高会导致未完全融化的锡浆通过孔隙流至PCB板另一面，并造成相邻两个钻孔短路！
• 在对锂电池进行充电时，需要按下第三个按键进入待机息屏模式以减少电量消耗。
• 外壳背面需开孔让开发板的排针不与背面外壳干涉，此外侧面USB孔在焊接时也应注意与侧面开孔平齐，否则充电接口处被外壳干涉导致充电线无法插入。

组装流程

在焊接时，首先焊接贴片器件，如SD卡模块的上拉电阻，电容和SD卡槽；之后焊接排针排母及插件器件如按键，锂电池充放模块，显示屏排母插件，开发板排母插件以及红外热成像模块排母（使用排母是为了方便取下对于模块器件）；最后再将显示屏，红外热成像模块和开发板依次插入到对于的排母中即可。
本项目硬件PCB正面图像如下：

本项目硬件PCB背面图像如下：

此外，本项目还设计了对应的上下外壳，如下图所示，在PCBA完成后将裸机放入外壳中，并用细长螺丝固定外壳。

实物图

组装好的实物图和使用效果如下所示：
不带外壳的裸机：

包含外壳的硬件实测图：

最后，感谢嘉立创的支持，本项目难免会有不足，还请留言评论共同探讨，谢谢大家。