基于STM32的智能測溫鼠標系統設計

徐智超，溫家勝，常錦華

（1.樓宇控制與節能優化國家級實驗教學示范中心，安徽 合肥 230022；2.大連科技學院 電氣工程學院，遼寧 大連 116052）

0 引言

新冠疫情從年初開始，逐步蔓延，肆虐全球，到2020年底累計8千多萬人感染病毒，180多萬人死于新冠病毒。這場突如其來的災難，給我們的工作生活帶來了巨大的困難和改變。體溫是顯示人體生命體征最為重要的表征之一，發熱也是新冠肺炎、SARS、禽流感、甲型H1N1型流感等傳染病的常見癥狀，而體溫檢測更是診斷此類病例的首要環節。在疫情期間如何能夠實時監測人體的體溫成為當務之急。

隨著科學技術的飛速發展，人們對電腦的依賴性越來越強，在工作和生活中與電腦配套的鼠標也同樣成為必不可少的工具。本文意在設計出一款基于單片機的智能測溫鼠標，當人們在使用電腦的同時即可完成體溫測量。它最大的研究意義就是方便快捷、科學有效地測量疫情期間人們的體溫[1]。

1 智能檢測體溫鼠標的工作原理

融合紅外測溫技術和傳感器測溫等方法，設計一款智能檢測體溫的鼠標用以監測人體體溫。為了提高本設計的實用性和可靠性，本設計旨在提供初步體溫實時檢測，以此確保辦公人員、學生等各類人群的身體健康狀況。為了讓設計更加便利化，同時擁有OLED顯示功能、無線充電功能、無線傳輸功能、手機-電腦交互一體監測功能、測溫獨立且長續航功能。這些功能在提醒人們體溫的同時滿足了鼠標的原有功能的需求，這意味更多的可以由體溫反應的問題將會得到實時檢測[2]。

2 系統結構設計

本設計基于單片機的智能測溫鼠標，選取GY-906紅外測溫傳感器，當被測人使用鼠標時，會發射出紅外能量，紅外測溫傳感器將檢測到的紅外能量輸出為電信號，再經過單片機自帶A/D轉換把轉換得到的數據進行處理，這時OLED顯示屏會把數據呈現為數值。使用者也可以清晰直觀地看到自己的體溫值。如顯示的體溫數值超出或低于預定的正常值時，蜂鳴器將發出警示音，提醒使用者體溫異常，同時鼠標將失去自身功能。再通過ATK-ESP8266模塊，傳統的串口設備只需要簡單的串口配置，即可通過網絡（WIFI）傳輸自己的數據，將測得的體溫數值傳遞在互聯網上。無線充電線圈可以隨時為鼠標供電，攜帶更加便捷[3]。

基于上述的設計思路，設計出基于單片機的智能測溫鼠標系統框，如圖1所示。

圖1 系統框

系統各結構功能如下。

（1）主要控制模塊：即單片機，選取STM32開發板最小系統單片機，通過紅外測溫傳感器對其進行輸入，經過軟件分析，輸出高低電平，從而達到對其他模塊控制的目的。

（2）測溫模塊：使用TI公司的LMT70測溫元件實現接觸測溫功能，作為體溫檢測基礎。使用GY-906紅外測溫傳感器檢測到人體發射出的紅外能量，并通過把傳感器輸出電壓值經過單片機自帶A/D轉換而轉換得到的數據進行處理。作為準確測溫雙重保障，它們相互獨立但數據可以平均求值，使用者的體溫數據能夠被良好發掘。

（3）供電模塊：使用聚合物鋰電池對系統進行供電，可比普通鋰電池輸出多出10%的電量，節能環保。

（4）語音報警模塊：當人體測量溫度超過預計的一定范圍時，蜂鳴器將發出聲響行警示。

（5）OLED顯示模塊：OLED顯示屏是利用有機電自發光二極管制成的顯示屏。由于同時具備自發光有機電激發光二極管的不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構造及制程較簡單等優異之特性，被認為是下一代的平面顯示器新興應用技術。考慮到鼠標自身大小和材料的問題，采用OLED顯示屏，將被測人的體溫具體數值顯示在屏幕上。OLED屏幕厚度可以控制在1 mm以內，而LCD屏幕厚度通常在3 mm左右，且重量更加輕盈。同時OLED屏幕能夠顯著的節省耗電量，非常耐低溫，可以在-40 ℃環境下正常顯示內容，發光效率更高、能耗低、生態環保。

（6）WiFi模塊：選取ESP8266模塊，用“AT”指令將模塊配置成STA客戶端模式，鏈接到手機熱點或局域網AP服務器，方便把測得的體溫數據通過互聯網傳輸。并且體溫數據能夠及時上傳到原子云，原子云設備管理界面能夠監控多個設備的運行。

（7）無線充電線圈模塊：選取無線充電線圈為鼠標供電。無線充電是指利用電磁波感應原理進行充電，原理類似變壓器。無線發射線圈在充電器與設備之間的電場和磁場中傳輸電能，接收線圈和電容器則在充電器與設備之間形成共振。無線充電接收端線圈就是將磁場轉化為電能的一端，發射線圈產生磁場的時候，接收端感應到發射端的磁場，并將磁場能轉化為電能。

以STM32F103為控制核心，在不影響“原相芯片”的情況下獨立出內置測溫骨架，以LMT70作為環境溫度和接觸測溫的器件，以GY-960-BCC/DCC為紅外測溫功能做到誤差為0.02 ℃的精確溫度測量，在沒有WiFi的情況下OLED可獨立顯示，在有WiFi的情況下可以檢測多臺設備的體溫計檢測情況。

本系統電源以可充電，聚合物鋰電池為主供電，同時能夠進行無線充電。測溫模塊包含兩種測溫傳感器，即TI的LMT70和紅外傳感GY-906-BCC/DCC，能夠與環境參考對比來進行智能學習以提高準確度。鼠標內置小型顯示器OLED12864，在WiFi功能受限制的情況下能夠獨立顯示體溫狀況，在有無線網絡的環境中，可以無線監控體溫狀況[4-5]。

3 結語

目前，紅外測溫技術十分成熟，已經是科學防疫的重要手段，和鼠標的結合，在獲得大量數據的同時，不僅可以隨時隨地測量體溫，而且能夠保證測量結果測量值的準確性和直觀性。本文所設計的智能測溫鼠標將會給未來的學習和工作帶來便利。