手持式校园行动轨迹追溯系统研究

2022-05-11洪雨昕吴言言

无线互联科技 2022年4期

洪雨昕,吴言言,查朦

(南通理工学院机械工程学院,江苏南通 226002)

0 引言

特殊时期进出校园需要体温测量和核对身份信息,但校园人数比较多,所以进出登记信息就很不方便,需要体温测量之后还要手写登记信息或出示证件。所以文章设计了体温和信息核对一体的仪器,只要每个人把自己的身份信息做成二维码,放在手机里或者戴在身上,进出校门和小区只需出示二维码就可以了。这个仪器可以进行体温测量和识别二维码,仪器一扫身份信息就会显示在PC电脑端,并且会有记录,方便后期查看,这样进出校门和进出小区人员就能很好地配合工作人员,工作效率更高[1]。

1 硬件系统总体设计

系统通过利用单片机结合各种传感器制作测温扫码枪,将获取的数据传输给PC端,PC端接受显示出来。单片机和模块之间可以利用串口通信,而测温枪和PC端可以利用在同一WiFi下进行TCP通信[2]。系统主要分为上位机和下位机部分。下位机主要包括:传感器模块,语音播报模块,处理器模块,显示模块数据传输模块；上位机主要包括数据处理转换,数据界面显示,如图1所示。

图1 系统总体设计

1.1 主控电路设计

主控板选用arduino nano,采用mega328p处理器、32 kb闪存、体积小、功能强大,14个数字端口的引脚数量,支持IIC,SPI,UART串行通讯。可用Mini-B USB供电,也可用7-12V的没有经过调整的(pin 30)电源供电,还可以用经过调整的5 V(pin 27)外部电源供电。

1.2 显示电路设计

OLED屏幕0.96寸4针OLED屏幕,分辨率为128×64,自发光屏幕,不需要背光源,对比度高,厚度薄,视角广,反应速度快,采用IIC通信,只需要两个数据线便可控制。

1.3 SYN6288语音播报模块

SYN6288由北京宇音天下公司设计。该模块通过异步串口(UART)通信方式接受待合成文本数据,实现文本到语音(或TTS语音)转换。该模块支持GB2312,GBK,UNICODE内码格式的文本,每次最高合成文本可达200字节。本次应用便采用UNICODE内码格式合成。

1.4 GY-906测温模块

GY-906是一组通用的红外测温模块在出厂前该模块已进行校验及线性化,具有非接触、体积小、精度高,成本低等优点。被测目标温度和环境温度能通过单通道输出,并有两种输出接口。从GY-906 种读出的数据是16位的,由高8 位(DataH)和低8位(DataL)两部分组成,其中RAM地址07H单元存储的是TOBJ1数据,数据范围从0x27AD到0x7FFF,表示的温度范围是-70.01～382.19 ℃。

1.5 QD-54QR扫码模块

QD-54QR扫码模块采用UART异步通信,解码格式为QRcode,解码速度15秒/次,自带蜂鸣器和LED补光,体积小巧,可进行AT指令设置控制LED、蜂鸣器、波特率。

1.6 ESP-01S WiFi模块

ESP-01S是一款超低功耗的UART-WiFi透传模块,拥有业内极富竞争力的封装尺寸和超低能耗技术,专为移动设备和物联网应用设计,可将用户的物理设备连接到WiFi 无线网络上,进行互联网或局域网通信,实现联网功能。ESP-01S封装方式多样,天线可支持板载PCB天线、IPEX接口和邮票孔接口3种形式,可广泛应用于智能电网、智能交通、智能家具、手持设备、工业控制等领域。

2 软件系统设计

2.1 界面设计

上位机部分通过Python内置工具PYQT5的 QT designer和PyUIC可视化编程利用qt designer对上位机通过类来生成界面。进行界面的生成,控件的创建,创建控件的响应函数。在界面设置好以后生成的ui文件通过Python内置的工具PyUIC将ui文件转换成py文件方便在其他文件中调用。最后将登录界面的py文件用pyinstaller打包成exe文件。打开登录界面的文件,输入用户名和密码点击登录,登录状态会显示已登录,然后弹出数据接收显示界面,对下位传输的数据进行数据显示[3]。

下位机通过网络通信数据传输各个传感器模块。采集和识别的信息通过WiFi无线传输发送到Python脚本构建TCP协议的客户端上位机上。多功能测温枪上通过ESP8266模块连接路由器或者无线热点,同时构建为服务器模式。PC端通过Python使用PYQT5构建的上位机连接WiFi进行数据的接受、处理、显示、回馈。上位机接收多功能测温扫码枪的数据,并进行处理识别显示对应每个人的二维码信息并从本地库调取对应的个人信息照片。