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课设:智能防疫门禁系统

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简介:针对当前的疫情形式,我们基于stm32和物联网设计一款智能防疫门禁管理系统,实现人们出行中测温的无人化和系统的区域进出管理化。
开源协议:GPL 3.0
创建时间:2022-10-20 22:44:49更新时间:2024-06-11 17:59:22

描述

version:2024年6月11日找到课设的报告,更新第二次,更为详细的介绍项目方案。

课设:智能防疫管理门禁系统

目标:搞定课设

参考了:【毕设】基于STM32的智能防疫门禁 - 嘉立创EDA开源硬件平台 (oshwhub.com)

再此郑重表示感谢

这个课设的由于赶时间,大部分都是参考精忠报国的,文章开头已经指出。关于代码部分,对于显示和温度模块的代码是在精忠报国上传的代码上做出一些修改。主函数的代码框架也没怎么改,只加入了串口和语言模块方面的代码,所以代码和精忠报国那个项目的差不多一样,没有大改,只是加入了一部分自己需要的东西。WIFI的模块是通过在主函数里是串口发送数据到WIFI,WIFI还需要再写一个代码将数据转换和发送数据到网页上,这部分用arduino写的,WIFI模块从代码和后台软件设计是团队成员设计的,电脑清理过,没有保存下来。

1.选题背景与意义

经过了疫情的开端与发展,就目前我国已经处在疫情的常态化管理中。在疫情常态化管理下,与人们日常生活中的出行,总离不开测温、通行证明等等。

针对当前的疫情形式,我们设计一款智能防疫门禁管理系统。它能实现人们出行中测温的无人化和系统的区域进出管理化。

2.选题的要求及分析

2.1题目设计要求

智能防疫门禁管理系统。

1、系统能够采集进出人员的人体温度、记录人流量,

2、能在屏幕上显示人体温度、状态、人流量等。

3、语音播报提示进出人员体温是否正常,舵机动作(相当于打开闸门)。

4、后台记录进出人员人体温度、人流量。提醒后台工作人员进行上报和处理。

2.2题目设计分析

智能防疫门禁管理系统的设计与实现,设计所包含的模块主要有:

液晶显示电路、语音播报电路、非接触测温传感器电路、舵机驱动电路、物联网模块、按键电路模块及电源模块。

通过模块之间的配合实现对疫情的预警,一旦有温度异常将会通过闸门关闭和语音播报以及后台提醒来通知相应人员做出相关措施。

对于题目要求我们采用:

stm32f103c8t6实时采集红外传感器获取温度,当温度低于或高于指定阈值时,操作TFT显示屏显示温度异常和语音模块播报,同时控制舵机关闭,模拟门闸关闭状态,并将温度信息通过WIFI模块上传至后台,提醒后台工作人员进行上报和处理。

系统设计的难点在于stm32单片机程序设计、液晶显示、语音播报模块以及非接触式测温模块的使用。

3.设计综述

3.1实物设计综述

3.1.1总体设计框图

3.1.2硬件设计原理图及主要部分讲解

1、采用stm32f103c8t6当主控模块

 

1.采集红外传感器获取温度

2.操作TFT显示屏显示温度、状态情况、人流量。

3.控制语音模块播报,舵机开关(模拟门闸关闭状态)

4.将温度信息通过wifi模块上传至后台

3.1.2 MLX90614ESF-BCC模块-非接触测温传感器

       

1.内部自带环境温度补偿和线性校准算法

2.通过IIC通信与单片机进行数据交换

3.本模块精度非常之高,可以满足无接触测温功能需求(本项目用的是10cm精度的)。

3.1.3 ESP12F系列模组-ESP8266

   

1、低功耗UART-WiFi芯片模组

2、方便地进行二次开发,接入云端服务,实现手机3/4G全球随时随地的控制

3、支持标准的 IEEE802.11 b/g/n 协议,完整的 TCP/IP 协议栈

4、采用该模块进行数据的上传,可以实时将数据上传给后台服务器,进行数据的存储和大数据处理等。

3.1.4 液晶显示-1.8寸128X160像素TFT屏幕

     

1、通过SPI串口与单片机进行通信,用来显示所测温度或显示其它必要信息。

2、支持16BIT RGB 65K色显示,显示色彩丰富。

3、军工级工艺标准,长期稳定工作,提供底层驱动技术支持

4.显示温度、状态、人流量等信息。

3.1.5语音播放-SV 17F语音播报模块

   

1、支持l0触发播放功能,8个l0口单独触发8首曲目或8个10口组

2、支持MP3、WAV解码格式。

3、24位DAC输出,动态范围支持90DB,信噪比支持85DB。

4、自带5WD类功放,可直接驱动4Q,3.5W喇叭。

总的设计原理图

实物成品

 

 

 

3.1.3软件设计及代码调试说明

程序参考《[野火]STM32 HAL 库开发实战指南—基于 F103 系列开发板》基于HAL库利用STM32CubeMx生成。同时还参考了Melexis(迈来芯)%20MLX90614红外温度传感器数据手册

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2关键技术及算法

3.2.1通信协议

串口通信协议:

IIC通信协议:

SPI通信协议:

3.2.2 CRC-8(PEC)校验原理以及实现

把需要校验的数据与多项式进行循环异或(XOR), 但进行XOR的方式与实际中数据传输时,是高位先传、还是低位先传有关。

3.2.3 MLX90614ESF-DCC的温度算法研究

原理:

温度在模块内的地址是RAM:0x07, opcode:0x07

据上图所述计算温度的算法

T = Treg*0.02-273.15

算法实现:

3.2.4 MLX90614ESF-DCC的使用研究

通过IIC协议实现

1 .发送指令

0xA5+0x55+0xFA--------- 测额头输出体温值(模块返回数据类型为 0x45)

2.发送指令

0xA5+0x51+0xF6---------------上电后自动输出温度数据(掉电保存)

3.再断电重新上电,就是自动发送,测额头输出体温值

(测额头显示体温值模式下,温度输出范围是 34-41 度)

 

通过选择MLX90614的SMBus工作模式即可实现

 

3.3实物展示及说明

   

显示屏上实现温度、状态和人流量,APP上显示温度和人流量。

实物的侧视图

4.总结与展望

4.1设计的总结

1、内部有环境温度补偿和线性校准算法
2、结合物联网,数据上传后天,后台工作人员容易管理。
3、红外线测温由于受很多因素影响,包括被测物体反射光谱影响,空气折射影响,准确度较低,误差大,一般用于现场有强烈电磁干扰,接触式温度计无法工作的场合。
4、设计的准确度与检测速度还有待提高

4.2 展望

1、完善环境温度补偿和线性校准算法,提高准确度。
2、增加人脸识别功能,将测温与人员管理更进一步,方便应用到小区中。
3、管理平台的完善。增加平台的功能,比如将进出人员的温度信息、进出时间等
记录在数据库中,方便需要时的调用。
4、实物的外观改进与控制的设备增加,比如:语音播报的完善等。

 

 

 

 

 

 

设计图

未生成预览图,请在编辑器重新保存一次

BOM

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