原標(biāo)題：基于STM32F103C8T6實(shí)現(xiàn)智能防疫門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

智能防疫門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

引言

隨著全球疫情的反復(fù)，智能防疫門禁系統(tǒng)在公共場所中發(fā)揮了重要作用。本設(shè)計(jì)方案基于STM32F103C8T6單片機(jī)、NV020C-SOP8語音芯片和AMS1117-3.3低壓降穩(wěn)壓器，構(gòu)建了一個(gè)智能防疫門禁系統(tǒng)，具有身份識別、語音提示、溫度檢測等功能。

一、系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

智能防疫門禁系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)包括以下幾個(gè)主要模塊：

1. 主控模塊：STM32F103C8T6單片機(jī)

2. 語音提示模塊：NV020C-SOP8語音芯片

3. 電源模塊：AMS1117-3.3低壓降穩(wěn)壓器

4. 溫度檢測模塊：MLX90614紅外溫度傳感器

5. 身份識別模塊：RFID讀卡器

6. 顯示模塊：OLED顯示屏

7. 通信模塊：ESP8266 Wi-Fi模塊

二、主控芯片介紹

STM32F103C8T6單片機(jī)

1. 主要特性STM32F103C8T6是STMicroelectronics生產(chǎn)的一款高性能、低功耗的32位ARM Cortex-M3內(nèi)核的單片機(jī)。其主要特性包括：

• CPU：ARM Cortex-M3內(nèi)核，72 MHz主頻

• 存儲：64 KB Flash，20 KB SRAM

• 外設(shè)：包含豐富的外設(shè)接口，如USART、I2C、SPI、ADC、DAC等

• 工作電壓：2.0V - 3.6V

• 工作溫度范圍：-40°C 至 85°C

2. 在設(shè)計(jì)中的作用STM32F103C8T6作為系統(tǒng)的主控單元，負(fù)責(zé)管理整個(gè)智能防疫門禁系統(tǒng)的工作邏輯和數(shù)據(jù)處理。其主要功能包括：

• 處理溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并判斷體溫是否正常

• 控制RFID讀卡器進(jìn)行身份識別

• 通過SPI或I2C接口與語音芯片通信，進(jìn)行語音提示

• 通過USART接口與ESP8266 Wi-Fi模塊通信，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能

• 控制OLED顯示屏，顯示身份信息和體溫?cái)?shù)據(jù)

三、語音提示模塊

NV020C-SOP8語音芯片

1. 主要特性NV020C-SOP8是一款小型化、高集成度的語音合成芯片。其主要特性包括：

• 集成語音存儲，支持多達(dá)數(shù)十條語音提示

• 支持SPI/I2C接口

• 低功耗設(shè)計(jì)，適合嵌入式應(yīng)用

• 工作電壓：2.7V - 3.6V

2. 在設(shè)計(jì)中的作用NV020C-SOP8語音芯片主要用于提供系統(tǒng)的語音提示功能。當(dāng)用戶通過身份識別或體溫檢測后，系統(tǒng)會(huì)通過語音芯片播放相應(yīng)的提示信息，如“身份驗(yàn)證通過”、“體溫正常”等，以提升用戶體驗(yàn)。

四、電源模塊

AMS1117-3.3低壓降穩(wěn)壓器

1. 主要特性AMS1117-3.3是一款低壓降穩(wěn)壓器，廣泛用于嵌入式系統(tǒng)中。其主要特性包括：

• 輸出電壓：3.3V

• 最大輸出電流：1A

• 低壓降：1.1V

• 工作電壓范圍：4.5V - 15V

• 高精度輸出電壓：±1%

2. 在設(shè)計(jì)中的作用AMS1117-3.3低壓降穩(wěn)壓器用于將系統(tǒng)的輸入電壓（通常為5V或更高）穩(wěn)壓為3.3V，為STM32F103C8T6單片機(jī)、NV020C語音芯片和其他3.3V工作電壓的模塊提供穩(wěn)定的電源。

五、其他模塊

溫度檢測模塊

MLX90614紅外溫度傳感器

• 非接觸式測量人體溫度

• 高精度：±0.2°C

• 測量范圍：-70°C 至 380°C

• 支持I2C接口

身份識別模塊

RFID讀卡器

• 支持13.56MHz頻率的RFID卡

• 通過UART或SPI接口與主控芯片通信

• 低功耗設(shè)計(jì)

顯示模塊

OLED顯示屏

• 分辨率：128x64

• 接口：I2C或SPI

• 低功耗，適合電池供電設(shè)備

通信模塊

ESP8266 Wi-Fi模塊

• 支持2.4GHz Wi-Fi

• 提供UART接口，方便與主控芯片通信

• 低功耗設(shè)計(jì)

六、系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)工作流程如下：

1. 系統(tǒng)上電初始化，各模塊自檢。

2. 用戶刷卡進(jìn)行身份驗(yàn)證，RFID讀卡器讀取用戶信息并傳輸至STM32F103C8T6。

3. 主控芯片驗(yàn)證身份信息，若身份合法，則啟動(dòng)溫度檢測模塊。

4. MLX90614測量用戶體溫，并將數(shù)據(jù)傳輸至主控芯片。

5. 主控芯片分析體溫?cái)?shù)據(jù)，判斷是否正常。

6. 通過NV020C語音芯片播放相應(yīng)提示信息，并在OLED顯示屏上顯示身份信息和體溫?cái)?shù)據(jù)。

7. 通過ESP8266模塊將數(shù)據(jù)上傳至云端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

七、系統(tǒng)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

1. 硬件連接

• RFID讀卡器通過UART接口連接至STM32F103C8T6

• MLX90614通過I2C接口連接至STM32F103C8T6

• NV020C語音芯片通過SPI接口連接至STM32F103C8T6

• OLED顯示屏通過I2C接口連接至STM32F103C8T6

• ESP8266通過UART接口連接至STM32F103C8T6

• AMS1117-3.3為所有3.3V工作電壓的模塊提供電源

2. 軟件實(shí)現(xiàn)

• 初始化：包括GPIO、UART、I2C、SPI等外設(shè)的初始化

• 身份驗(yàn)證：通過UART接收RFID數(shù)據(jù)，并進(jìn)行身份驗(yàn)證

• 體溫檢測：通過I2C讀取MLX90614溫度數(shù)據(jù)

• 語音提示：通過SPI控制NV020C播放相應(yīng)語音

• 數(shù)據(jù)顯示：通過I2C控制OLED顯示屏顯示信息

• 數(shù)據(jù)上傳：通過UART與ESP8266通信，將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器

八、結(jié)論

本設(shè)計(jì)方案基于STM32F103C8T6單片機(jī)、NV020C-SOP8語音芯片和AMS1117-3.3低壓降穩(wěn)壓器，構(gòu)建了一個(gè)功能完善的智能防疫門禁系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)身份識別、體溫檢測、語音提示和數(shù)據(jù)上傳等功能，具有響應(yīng)迅速、精度高、易于擴(kuò)展的特點(diǎn)。通過合理的硬件設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)能夠有效地提高公共場所的防疫管理水平，具有廣泛的應(yīng)用前景。