F题_辽宁赛区_大连理工大学——简易无接触温度测量与身份识别装置

CTR

摘    要

       无接触温度测量装置相对于传统的测温装置，具有使用便捷、测量快捷、效率极高等优点，在目前新冠**席卷全球的形势下，发挥出了巨大的作用。非接触是体温监测技术使传感器可以不直接接触物体表面的测温，其优越性超出传统的测温技术。无接触温度测量装置由MSP430单片机控制，使用i2c通讯协议，使用DCC模块进行测温并通过OLED来显示结果。

       身份识别功能中，人脸识别应用最为广泛。在这人与人相连的时代，身份识别发挥了巨大的作用。在如今疫情期间，检测人是否符合防疫要求页十分重要。本作品采用树莓派为核心，通过图像处理技术，来进行对人身份识别与检测。

关键字：非接触温度测量 身份识别 单片机 i2c通讯 OLED

目    录

1系统方案                                                                                                                      5

       1.1单片机模块的论证与选择                                                                                   5

       1.2温度测量与显示模块的论证与选择                                                                     5

       1.3身份识别系统的选择                                                                                          5

2电路及程序设计                                                                                                           5

       2.1系统整体框图                                                                                                     5

              2.1.1系统总体框图                                                                                         5

       2.2电路原理图                                                              6

              2.2.1单片机及外围电路的电路原理图                                        6

              2.2.2电源模块及原理图                                                    6

              2.2.3身份识别卡模块及其单片机                                                                       7

3系统软件设计与流程图                                                          8

       3.1温度测量与显示模块设计与流程图                                           8

       3.2身份识别部分设计与流程图                                               8

4.测量方案与测量结果                                                          9

       4.1测试方案

       4.2测试条件与仪器

       4.2测试结果分析

简易无接触温度测量与身份识别装置（F题）

【本科组】

1系统方案

       本系统主要由单片机模块、温度测量模块、身份识别系统组成。下面分别论证这几个模块的选择。

1.1单片机模块的论证与选择

方案一：选择STC89C52作为主控芯片，整个系统的运行周期较慢，无法完成实时测温的任务，影响实际应用的效率；

方案二：选择同为MSP430系列的G2553作为主控芯片，虽然这款芯片的运行速度更快，但是要实现温度检测，液晶显示及身份识别等功能，G2553的管脚和功能比较少，不能够满足我们对于功能上的要求；

方案三：选择MSP430F5529作为主控芯片，首先，MSP430F5529具有该系列低功耗的优良性能；其次，这款芯片能够超频到48MHz,具有较快的运行周期，能够满足系统控制的需要；最后，相对于同系列的G2553，F5529具有更多的管脚和功能，能够实现复杂的功能要求。

   综合以上三种方案，我们选择MSP430F5529作为温度测量部分的单片机，MSP430G2553作为。

1.2 温度测量与显示模块的论证与选择

方案一：选择BCC作为温度传感装置

        以BCC进行温度传感，BCC的传感距离相对较短，而且BCC的测量误差较大，不利于对于人体温度的精确监控；

方案二：选择DCC作为温度传感装置

        用DCC作为温度传感装置，其相对于BCC的传感距离更长，检测范围更广，同时DCC对于温度的测量更为精准，符合我们的要求。

         综上所述，我们选择方案二。

1.3 身份识别卡的方案

身份识别卡利用MSP430G2553作为主控芯片，利用RFID—RC522感应器，对于特定身份识别卡进行认证。

2.1 系统整体框图

2.1.1系统整体框图

系统总体框图  

       单片机使用MSP430芯片，电源采用LM317稳压电源，显示是用了OLED，测温采用DCC模块。

2.2电路原理图

2.2.1单片机及外围电路的电路原理图

       单片机及其外围电路，主要包括了最小系统板，电源模块，DCC模块，OLED模块。

2.2.2电源模块原理图

选用LM317稳压芯片，它具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。这里取R1，R2分别为68Ω和200Ω，使用两节18650电池（约3.7V）串联供电，输出电压值计算为：U=3.7*2/（1+68/200）=5.5V。实际测试电压为4.9V。

3.2程序的设计

     3.2.1程序的功能描述和设计思路

          可以实现对于人体体温的传输显示功能

          可以通过人脸识别身份

     3.2.2程序流程图

4 测试方案与测试结果

4.1测试方案

       1、硬件测试

首先分模块搭建硬件电路并分别测试成功，其中DCC模块在连接OLED模块后测试。经测试，电源模块、单片机模块、DCC模块等均工作正常。

       2、温度测量数值调试

测温模块数据经单片机转到OLED中显示。首先根据MLX90614用户手册对代码进行初步调整，再利用温度计，将显示温度与温度计测量温度相比较，选用多个不同温度时的值，用y=ax+b函数进行拟合，最终得到准确的温度值。

4.2测试条件及仪器

输出为电压可调的学生电源

       万用表、示波器

温度计、体温计。

4.3测试结果与分析

       4.3.1对电源与稳压器的测试

       首先将对LM317稳压模块进行测试，利用可变电源和万用表，测得一系列数据显示LM317模块，Vin与Vout的比约为2：3。单个18750电池两端电压略大于3.7V。将两个电池串联作为Vin，测试输出电压，稳定为4.92V，可以来给MSP430单片机供电。

       4.3.2对测温模块的测试

       提供不同的温度环境，将二者测温进行对比，得到如下表格：

    

非接触测温/℃

    

  

24.2

  

  

  

27.4

  

  

  

28.5

  

  

  

31.6

  

  

  

35.6

  

  

  

37.5

  

  

  

39.8

  

  

  

43.7

  

  

  

45.0

  

    

温度计测温/℃

    

  

24.0

  

  

  

27.3

  

  

  

28.7

  

  

  

31.2

  

  

  

35.4

  

  

  

37.5

  

  

  

40.0

  

  

  

43.5

  

  

  

45.1

  

经过测试，系统能够在1~~4cm的范围内测量温度，温差范围为0~0.5℃。且发现测量人体表温度时，DCC靠近皮肤时测得数据接近人体体温，距离稍远时温度稍低。