原標題：基于STM32F103C8T6實現智能防疫門禁系統設計方案

智能防疫門禁系統設計方案

引言

隨著全球疫情的反復，智能防疫門禁系統在公共場所中發揮了重要作用。本設計方案基于STM32F103C8T6單片機、NV020C-SOP8語音芯片和AMS1117-3.3低壓降穩壓器，構建了一個智能防疫門禁系統，具有身份識別、語音提示、溫度檢測等功能。

一、系統整體結構

智能防疫門禁系統的整體結構包括以下幾個主要模塊：

1. 主控模塊：STM32F103C8T6單片機

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

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

• CPU：ARM Cortex-M3內核，72 MHz主頻

• 存儲：64 KB Flash，20 KB SRAM

• 外設：包含豐富的外設接口，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. 在設計中的作用STM32F103C8T6作為系統的主控單元，負責管理整個智能防疫門禁系統的工作邏輯和數據處理。其主要功能包括：

• 處理溫度傳感器的數據，并判斷體溫是否正常

• 控制RFID讀卡器進行身份識別

• 通過SPI或I2C接口與語音芯片通信，進行語音提示

• 通過USART接口與ESP8266 Wi-Fi模塊通信，實現聯網功能

• 控制OLED顯示屏，顯示身份信息和體溫數據

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，支持多達數十條語音提示

• 支持SPI/I2C接口

• 低功耗設計，適合嵌入式應用

• 工作電壓：2.7V - 3.6V

2. 在設計中的作用NV020C-SOP8語音芯片主要用于提供系統的語音提示功能。當用戶通過身份識別或體溫檢測后，系統會通過語音芯片播放相應的提示信息，如“身份驗證通過”、“體溫正常”等，以提升用戶體驗。

四、電源模塊

AMS1117-3.3低壓降穩壓器

1. 主要特性AMS1117-3.3是一款低壓降穩壓器，廣泛用于嵌入式系統中。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. 在設計中的作用AMS1117-3.3低壓降穩壓器用于將系統的輸入電壓（通常為5V或更高）穩壓為3.3V，為STM32F103C8T6單片機、NV020C語音芯片和其他3.3V工作電壓的模塊提供穩定的電源。

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

• 低功耗設計

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

• 低功耗設計

六、系統工作原理

系統工作流程如下：

1. 系統上電初始化，各模塊自檢。

2. 用戶刷卡進行身份驗證，RFID讀卡器讀取用戶信息并傳輸至STM32F103C8T6。

3. 主控芯片驗證身份信息，若身份合法，則啟動溫度檢測模塊。

4. MLX90614測量用戶體溫，并將數據傳輸至主控芯片。

5. 主控芯片分析體溫數據，判斷是否正常。

6. 通過NV020C語音芯片播放相應提示信息，并在OLED顯示屏上顯示身份信息和體溫數據。

7. 通過ESP8266模塊將數據上傳至云端，實現遠程監控。

七、系統設計細節

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. 軟件實現

• 初始化：包括GPIO、UART、I2C、SPI等外設的初始化

• 身份驗證：通過UART接收RFID數據，并進行身份驗證

• 體溫檢測：通過I2C讀取MLX90614溫度數據

• 語音提示：通過SPI控制NV020C播放相應語音

• 數據顯示：通過I2C控制OLED顯示屏顯示信息

• 數據上傳：通過UART與ESP8266通信，將數據上傳至服務器

八、結論

本設計方案基于STM32F103C8T6單片機、NV020C-SOP8語音芯片和AMS1117-3.3低壓降穩壓器，構建了一個功能完善的智能防疫門禁系統。該系統能夠實現身份識別、體溫檢測、語音提示和數據上傳等功能，具有響應迅速、精度高、易于擴展的特點。通過合理的硬件設計和軟件實現，該系統能夠有效地提高公共場所的防疫管理水平，具有廣泛的應用前景。