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构建一个基于RFID的非接触式温度监测系统

2023-08-13 11:25:44 | 人围观 | 评论:

　　自 Covid-19 爆发以来，红外温度计被用作筛查工具，对机场、火车站和其他拥挤场所的人员进行扫描。这些扫描被用于识别潜在的 Covid-19 患者。政府规定在进入办公室、学校或任何其他拥挤的地方之前必须对每个人进行扫描。

　　因此，在本教程中，我们将使用带有 Arduino 的非接触式温度传感器构建一个基于 RFID 的非接触式温度监测系统。当员工扫描 RFID 卡时，它将使用非接触式红外温度计测量员工的体温，并将该员工的姓名和温度直接记录到 Excel 表中。我们将使用 Arduino Nano、MLX90614、EM18 RFID 阅读器和超声波传感器来构建这个项目。超声波传感器用于计算温度计与人之间的距离。温度计仅在距离小于 25 厘米时测量温度。它类似于基于RFID的考勤系统，它还记录每个人的体温。

　　所需组件

　　Arduino纳米

　　EM-18 射频识别模块

　　MLX90614 非接触式温度传感器

　　超声波传感器

　　面包板

　　跳线

　　EM18 RFID阅读器模块

　　用于读取 125 kHz 标签的广泛使用的 RFID 阅读器之一是 EM-18 RFID 阅读器。这种低成本的 RFID 阅读器模块具有低功耗、小尺寸和易于使用的特点。EM-18阅读器模块可以通过RS232和WEIGAND26两种通讯接口提供输出。

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　　EM18 RFID 阅读器具有发送无线电信号的收发器。当 RFID 标签进入发射器信号范围时，该信号会到达卡内的转发器。标签从阅读器模块产生的电磁场中获取能量。然后转发器将无线电信号转换为可用的电力形式。接通电源后，应答器会将所有信息（例如特定 ID）以 RF 信号的形式传输到 RFID 模块。然后这个数据使用UART通信发送到微控制器。

　　MLX90614 红外测温仪

　　在继续本教程之前，了解 MLX90614 传感器的工作原理非常重要。市场上有许多温度传感器，我们一直在将 DHT11 传感器 和 LM35 广泛用于许多必须测量大气湿度或温度的应用。

　　我们之前在红外热枪中使用过这种传感器，它可以感应特定物体（不是环境）的温度，而无需直接接触物体。在这里，我们再次使用相同的传感器来计算物体的温度。MLX90614 就是这样一种传感器，它使用 IR 能量来检测物体的温度。

poYBAGL0wyWATIlDAAGu3hKqwV8045.png

　　MLX90614 传感器由迈来芯微电子集成系统制造，它内置了两个器件，一个是红外热电堆探测器（传感单元），另一个是信号调理DSP器件（计算单元）。它基于 Stefan-Boltzmann 定律 工作，该定律指出所有物体都会发射 IR 能量，并且这种能量的强度将与该物体的温度成正比。传感器中的传感单元测量目标物体发射了多少红外能量，计算单元使用 17 位内置 ADC 将其转换为温度值，并通过I2C 通信输出数据 协议。传感器测量物体温度和环境温度以校准物体温度值。

　　电路原理图

　　使用 Arduino 的基于 RFID 的非接触式温度传感器的电路图如下所示：

pYYBAGL0wyGAOmWhAAETA-TxyI8846.png

　　如电路图所示，连接非常简单，因为我们将它们用作模块，我们可以直接在面包板上构建它们。当有人扫描标签时，连接到 EM18 阅读器模块的 BUZ 引脚的 LED 变为高电平。RFID模块向控制器串行发送数据；因此 RFID 模块的发送器引脚连接到 Arduino 的接收器引脚。连接在下表中进一步分类：

poYBAGL0wx2AHEVBAAAm07ESAZE924.png

pYYBAGL0wxmAXpiGAAYW2KstDWg981.png

　　代码说明

　　我们必须编写一个 Arduino 代码，该代码可以从超声波传感器、MLX90614、EM18 RFID 读取器模块读取数据，并将人的姓名和温度发送到 Excel 表。

　　页面末尾给出了这种非接触式体温监测的完整代码。这里将用小片段解释相同的程序。

　　像往常一样，通过包含所有必需的库来启动代码。此处 Wire 库用于使用 I2C 协议进行通信，Adafruit_MLX90614.h库用于读取 MLX90614 传感器数据。

　　#include

 

#include

 

然后我们定义我们已经建立连接的超声波传感器的引脚

 

常量 int trigPin = 5;
常量 int echoPin = 6;

 

之后，定义变量来存储 RFID 模块、超声波传感器和 MLX90614 传感器数据。

 

持续时间长；
整数距离；
字符串 RfidReading；
浮动 TempReading；

 

在void setup()函数中，我们初始化用于调试的串行监视器和 MLX90614 温度传感器。此外，将 Trig 和 Echo 引脚设置为输出和输入引脚。

 

无效设置（）
{
  序列号.开始（9600）；// 初始化与串行监视器的串行通信
  pinMode（trigPin，输出）；
  pinMode（echoPin，输入）；
  mlx.开始（）；
  Initialize_streamer();
}

 

在void loop()函数内部，计算人与传感器之间的距离，如果距离小于或等于 25cm，则调用reader()函数扫描标签。

 

无效循环（）
{
  数字写入（trigPin，低）；
  延迟微秒（2）；
  数字写入（trigPin，高）；
  延迟微秒（10）；
  数字写入（trigPin，低）；
  持续时间=脉冲输入（回声针，高）；
  距离 = 持续时间 * 0.0340 / 2；
  如果（距离 <= 25）{
  读者（）; }

 

void reader()函数用于读取 RFID 标签卡。一旦卡靠近读卡器模块，读卡器模块就会读取串行数据并将其存储在输入变量中。

 

无效的读者（）
{
如果（串行。可用（））
  {
    计数 = 0;
    而（Serial.available（） && 计数 < 12）
    {
      输入[计数] = Serial.read();
      计数++；
      延迟（5）；

 

在接下来的几行中，将扫描的卡片数据与预定义的标签 ID 进行比较。如果标签 ID 与扫描的卡匹配，则读取人员的温度并将人员的温度和姓名发送到 Excel 表。

 

如果（输入[计数]==标签[计数]）
标志 = 1; 别的
标志= 0；
计数++；        
RfidReading = "Ashish";
      }
    }
    如果（标志 == 1）
    {
      temp_read();
      Write_streamer();
      }

 

在temp_read()函数中，以摄氏度读取 MLX90614 传感器数据并将其存储在“TempReading”变量中。 

 

无效临时读取（）
{
   TempReading = mlx.readObjectTempC();}

 

　　硬件和软件准备就绪后，就可以将程序上传到您的 Arduino Nano 板上了。一旦您的程序被上传，超声波传感器就会开始计算距离。当计算距离小于 40 厘米时，它会读取温度和卡片。

　　从 Arduino 控制器将传感器数据存储到 Excel 表中

　　现在要将数据发送到 Excel 表，我们将使用PLX-DAQ。它是一个 Excel 插件软件，可帮助您将 Arduino 中的值直接写入笔记本电脑或 PC 上的 Excel 表中。使用链接下载文件。下载后解压文件并点击.exe文件进行安装。它将在您的桌面上创建一个名为PLS-DAQ的文件夹。

　　现在从桌面文件夹中打开“PLX-DAQ 电子表格”文件。如果您的 Excel 上禁用了宏，您将看到如下图所示的安全块：

poYBAGL0wxGAJeTAAACKohngWio120.png

　　单击选项-》启用内容-》完成-》确定以启用宏。在此之后，您将看到以下屏幕：

poYBAGL0ww2ALe-7AAF9Ak-6Ycg783.png

　　现在选择波特率“9600”和你的Arduino连接的端口，然后点击连接开始数据流。您的值应该开始被记录，如下图所示。

pYYBAGL0wwmAbjX-AAGOG16raGo313.png

#include
#include
Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614();
字符标签[] =“180088FECCA2”；// 替换为您自己的标签 ID
字符输入[12]；// 一个变量来存储正在呈现的标签 ID
整数计数 = 0；// 在 input[] 字符数组中导航的计数器变量
布尔标志 = 0; // 一个存储标签匹配状态的变量
常量 int trigPin = 5;
常量 int echoPin = 6;
持续时间长；
整数距离；
字符串 RfidReading；
浮动 TempReading；
无效设置（）
{
序列号.开始（9600）；// 初始化与串行监视器的串行通信
pinMode（trigPin，输出）；
pinMode（echoPin，输入）；
mlx.开始（）；
Initialize_streamer();
}
无效循环（）
{
数字写入（trigPin，低）；
延迟微秒（2）；
数字写入（trigPin，高）；
延迟微秒（10）；
数字写入（trigPin，低）；
持续时间=脉冲输入（回声针，高）；
距离 = 持续时间 * 0.0340 / 2；
// Serial.println("距离");
//Serial.println(距离);
如果（距离 <= 40）{
读者（）;
}
延迟（1000）；
}
无效的读者（）
{
if(Serial.available())// 检查RFID阅读器串行缓冲区中是否有传入数据。
{
计数 = 0; // 将计数器重置为零
而（Serial.available（） && 计数 < 12）
{
输入[计数] = Serial.read(); // 读取 1 个字节的数据并将其存储在 input[] 变量中
计数++；// 递增计数器
延迟（5）；
}
如果（计数 == 12）//
{
计数=0；// 将计数器变量重置为 0
标志 = 1;
而（计数<12 && 标志！=0）
{
如果（输入[计数]==标签[计数]）
标志 = 1; // 每次值匹配时，我们将标志变量设置为 1
别的
标志= 0；
计数++；// 增加 i
RfidReading = "Ashish";
}
}
if(flag == 1) // 如果 flag 变量为 1，则表示标签匹配
{
//Serial.println("允许访问！");
temp_read();
Write_streamer();
}
别的
{
// Serial.println("拒绝访问"); // 不正确的标签信息
}
for(count=0;count<12;count++)
{
输入[计数] = 'F';
}
计数 = 0; // 重置计数器变量
}
}
无效临时读取（）
{
TempReading = mlx.readObjectTempC();
// Serial.println(sensorReading1);
// Serial.print(",");
//Serial.print("环境");
//Serial.print(mlx.readAmbientTempC());
//Serial.print("C");
// Serial.print("目标");
// Serial.print(mlx.readObjectTempC());
// Serial.print("C");
// 延迟（1000）；
}
无效 Initialize_streamer()
{
Serial.println("CLEARDATA"); //清除以前项目留下的任何数据
Serial.println("标签、日期、时间、温度、名称"); //总是写LABEL，表示它是第一行
}
无效的 Write_streamer()
{
// Serial.print("DATA"); //总是写“DATA”来表示下面的数据
// Serial.print(","); //使用“，”移动到下一列
// Serial.print("DATE"); //在Excel中存储日期
// Serial.print(","); //使用“，”移动到下一列
// Serial.print("TIME"); //在Excel中存储日期
// Serial.print(","); //使用“，”移动到下一列
Serial.print(RfidReading); //在Excel中存储日期
序列号.print(","); //使用“，”移动到下一列
Serial.print(TempReading); //在Excel中存储日期
序列号.print(","); //使用“，”移动到下一列
序列号.println(); //行尾移动到下一行
}

 





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