基于单片机的疫情防控系统设计

基于单片机的疫情防控系统设计

张宇航 郑珺珺 李安康 朱万里

宿州学院机械与电子工程学院，安徽 宿州 234000

摘要：为了实现对人体体温的非接触式快速检测，设计了一款基于红外测温的检测仪器。本着简便实用、易于操作的设计目标，该装置以红外传感器作为核心器件，LCD液晶屏显示测试温度，配合外围设计，实现了实时体温显示、声光提示、蓝牙连接、存储指纹和WIFI访问等功能。此设备可以1s内快速测出人体体温，并且测量精度为0.3℃，满足体温检测要求。

关键词：单片机；红外测温；语音播放；蓝牙传输

引言：当前，全国疫情防控在不断的向好事态发展，但周边国家和地区的疫情仍在持续蔓延。习近平总书记在中央政府局常务委员会议上特别强调，“要认清当前形势，做好较长时间应对疫情的思想准备和工作准备。”因此对群体中个体的体温进行快速准确地检测，及时发现可能的传染源，从而实现对疫情的及时预测和防控。

1系统总体设计

系统总体设计框图如图1所示，系统以STM32单片机为核心，外加MLX90614红外测温、AS608指纹模块、语音模块、蓝牙模块、测距模块、时钟模块及报警模块等部分组成。其功能是：系统启动，有人靠近时，人体检测信息与测距信息发给单片机进行信号处理，语音模块进行提示，红外测温模块进行非接触测温，当温度高于防控温度时报警装置启动，并且语音模块发出声音提示指纹模块进行指纹信息的识别，再将所提取的所有信息通过蓝牙技术传输给上位机，显示模块进行同步显示。

2硬件系统电路设计

本次设计的疫情防控系统其硬件主要由以下部分组成：

图1 系统框图

2.1 红外测温模块

测温方式可分为接触式和非接触式，接触式测温只能测量被测物体与测温传感器达到热平衡后的温度，所以响应时间长，且极易受环境温度的影响;而红外测温是根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，具有不扰动被测物体温度分布场，温度分辨率高、响应速度快、测温范围广，稳定性好等特点。

2.2 指纹识别模块

借助光学技术采集指纹是历史上最久远、使用最广泛的技术。将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，用棱镜将其投射在电荷耦合器件(CCD) 上，进而形成脊线（指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线）呈黑色、谷线（纹线之间的凹陷部分）呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。

2.3 语音播放与蜂鸣器报警

通过内部程序设计，将内部文字转化成语音，全双工的异步串行通讯（UART）接口，实现与单片机的数据传输。内部存储数个语音，按照要求响应的语音。蜂鸣器使用是无源蜂鸣器。

图2程序流程图

2.4 显示模块

OLED显示屏同时具备自发光不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异特性。按键模块是通过程序设计，对各种的按键使用各种的功能。

2.5 红外人体检测模块

红外热释电传感器是一款基于热释电效应的人体热释运动传感器，能检测到人体或动物身上发出的红外线，配合菲涅尔透镜能使传感器探测范围

2.6测距模块

HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能。测距精度可达3mm

3.软件设计

3.1软件系统程序设计

软件设计流程图如图2所示，采用模块化设计，主要实现外部设备的初始化、红外测温、指纹识别、显示屏显示、报警模块等，以温度和指纹信息作为判断依据来运行系统。程序开发在基于ARM的MDK5上完成。

3.2.系统的整体分析

系统的结构是8051架构，经过调整可以适应于8051系列产品，可移植性非常高，例如STC12系列，STC15系列，STC8系列等。

本设计具有高度灵活性，可以根据具体情况更换模块。本设计采用模块为ATK-AS608指纹识别模块，MLX90614红外检测模块，ISD1820模块，LCD1602模块，YF-37微型人体感应模块和蓝牙模块。

4.结论

该项目不仅适用当下，而且对未来更具有广阔的前景。随着智能化时代的降临，同时在面对着自然的挑战下，如何适应日益智能化的新时代是当下值得思考的问题。所以在本设计基础功能中的语音模块与指纹识别模块，十分适合智能化时代发展的基本要求。此产品不仅可以给人们提供生活的便利，更方便了人们的生活，而且同时兼顾人们的隐私，满足现代人的需求。

4.参考文献

[1]基于语音交互的智能家居设计[J]. 王锦龙,陈婷婷,陈奕婷,易向东. 科技创新与应用. 2020(20)

[2][1]郑思聪.基于红外测温原理的非接触式体温计的设计与实现[J].电子世界,2020(18):148-149.

[3]高精度红外辐射源温控系统硬件设计[J]. 李侍林,王莹莹,杜世凯,冯隆兴,宋春辉. 计算机测量与控制. 2020(08)

[4]基于单片机的汽车防盗系统设计[J]. 伍志东,张欢. 集成电路应用. 2020(04)

[5]智能语音控制系统设计与研究[J]. 潘锋. 电子设计工程. 2019(22)

[6]单片机指纹识别系统及其算法设计与实现[J]. 顾永好. 通讯世界. 2016(05)

基金项目：“宿州学院国家级大学生创新创业训练计划项目资助”：宿州学院2021年国家级大学生创新训练项目，项目编号：202110379002