基于STM32F103C8T6設(shè)計(jì)一款智能防疫門禁系統(tǒng)

畢設(shè)介紹

本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由STM32F103C8T6單片機(jī)核心板、彩屏液晶顯示電路、語(yǔ)音播報(bào)電路、非接觸測(cè)溫傳感器電路、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、WIFI模塊、按鍵電路及電源組成。

題目要求

針對(duì)當(dāng)前的疫情形勢(shì)，設(shè)計(jì)一款智能防疫門禁系統(tǒng)。

本系統(tǒng)由STM32F103C8T6單片機(jī)核心板、彩屏液晶顯示電路、語(yǔ)音播報(bào)電路、非接觸測(cè)溫傳感器電路、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、WIFI模塊、按鍵電路及電源組成。

本系統(tǒng)能夠采集人體溫度、記錄人流量，測(cè)量溫度對(duì)比溫度閾值，當(dāng)測(cè)量溫度低于溫度閾值時(shí)，液晶顯示“狀態(tài):正?！保Z(yǔ)音播報(bào)“溫度正?！保鏅C(jī)動(dòng)作（相當(dāng)于打開(kāi)閘門）；如果測(cè)量溫度超過(guò)設(shè)置閾值，液晶顯示“狀態(tài):注意！異?！?，語(yǔ)音播報(bào)“請(qǐng)注意溫度異?！?，舵機(jī)不動(dòng)作（不允許通過(guò)）。

題目分析

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是智能防疫門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)所包含的模塊主要有彩屏液晶顯示電路、攝像頭模塊、語(yǔ)音播報(bào)電路、非接觸測(cè)溫傳感器電路、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、WIFI模塊、按鍵電路模塊及電源模塊。

通過(guò)模塊之間的配合實(shí)現(xiàn)對(duì)疫情的預(yù)警，一旦有溫度異常將會(huì)通過(guò)閘門關(guān)閉和語(yǔ)音播報(bào)來(lái)通知相應(yīng)人員做出相關(guān)措施。

STM32F103C8T6實(shí)時(shí)采集紅外傳感器獲取溫度，如果溫度低于或高于指定閾值時(shí)，操作TFT顯示屏顯示溫度異常和語(yǔ)音模塊播報(bào)，同時(shí)控制舵機(jī)關(guān)閉，模擬門閘關(guān)閉狀態(tài)，并將溫度信息通過(guò)WIFI模塊上傳至后臺(tái)，提醒后臺(tái)工作人員進(jìn)行上報(bào)和處理。

本題難點(diǎn)在于stm32單片機(jī)程序設(shè)計(jì)、液晶顯示、語(yǔ)音播報(bào)模塊以及非接觸式測(cè)溫模塊的使用。

總體方案設(shè)計(jì)圖

原理圖設(shè)計(jì)說(shuō)明

彩屏液晶顯示:采用1.8寸128X160像素tft屏幕，該屏幕采用ST7735S驅(qū)動(dòng)芯片，通過(guò)14pin、0.5mmFPC 接口與單片機(jī)相連，通過(guò)SPI串口與單片機(jī)進(jìn)行通信，用來(lái)顯示所測(cè)溫度或顯示其它必要信息。

彩屏液晶顯示原理圖

?語(yǔ)音播放芯片：采用NV020C-SOP8語(yǔ)音芯片，該芯片內(nèi)置一組PWM輸出器可直推0.5W喇叭，支持13bit的DAC輸出，也可外接功放模塊；采用靈活的多種操作模式（邊沿按鍵觸發(fā)，電平觸發(fā)、隨機(jī)按鍵播放、順序按鍵播放等）；外圍電路簡(jiǎn)單，僅需一個(gè)耦合電容。

靜態(tài)電路小于2uA；本系統(tǒng)中采用一線制控制模式，單片機(jī)僅需1個(gè)IO口輸出時(shí)序信號(hào)，即可控制該芯片輸出音頻。

語(yǔ)音播放原理圖

非接觸測(cè)溫傳感器：采用GY-906-DCC模塊,該模塊體積小巧，內(nèi)部自帶環(huán)境溫度補(bǔ)償和線性校準(zhǔn)算法，通過(guò)SPI通信與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，單片機(jī)進(jìn)行及時(shí)的顯示和邏輯處理，本模塊精度非常之高，完全可以滿足無(wú)接觸測(cè)溫功能需求。

WIFI模塊：ESP12F 系列模組是深圳市安信可科技有限公司開(kāi)發(fā)的一系列基于樂(lè)鑫ESP8266的低功耗UART-WiFi芯片模組，用戶可以使用該模塊為現(xiàn)有的設(shè)備添加聯(lián)網(wǎng)功能，也可以構(gòu)建獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)控制器。

本系統(tǒng)采用該模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳，可以實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)上傳給后臺(tái)服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和大數(shù)據(jù)處理等。

WIFI模塊原理圖

電源模塊：AMS1117-3.3是一種輸出電壓為3.3V的正向低壓降穩(wěn)壓器，適用于高效率線性穩(wěn)壓器發(fā)表開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)壓器電池充電器活躍的小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口終端筆記本電腦的電源管理電池供電的儀器，本系統(tǒng)采用AMS1117-3.3將5V電源電源穩(wěn)壓至3.3V為單片機(jī)和wifi模塊等供電。

參考了B站藍(lán)橋杯教學(xué)視頻中的防反接電路，同時(shí)設(shè)計(jì)了三種供電接口(USB、接線端子、圓頭)，防反接電路是通過(guò)NMos控制GND的導(dǎo)通。

防反接電路圖

主控模塊：STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M 內(nèi)核STM32系列的32位的微控制器，程序存儲(chǔ)器容量是64KB，需要電壓2V~3.6V，本系統(tǒng)采用STM32F103C8T6當(dāng)主控模塊，實(shí)時(shí)采集紅外傳感器獲取溫度，如果溫度低于或高于指定閾值時(shí)，操作TFT顯示屏顯示溫度異常和語(yǔ)音模塊播報(bào)，同時(shí)控制舵機(jī)關(guān)閉，模擬門閘關(guān)閉狀態(tài)，并將溫度信息通過(guò)WIFI模塊上傳至后臺(tái)，提醒后臺(tái)工作人員進(jìn)行上報(bào)和處理。