疫情下门禁系统硬件部分的设计与实现-系统硬件设计
目录
- 疫情下门禁系统硬件部分的设计与实现-系统硬件设计
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- 1. 总体方案框图
- 2. 选择开发平台
- 3. 选择图像采集模块
- 4. 选择温度传感器
- 5. 语音报警电路设计
- 6. 选择显示模块
- 7. 电路设计由门禁执行
- 8. 系统调试
- 更多内容
基于Python OpenCV 疫情下，树莓派设计开发了门禁系统，主要实现：GUI多功能智能门禁软硬件系统，如交互界面、人脸识别、口罩检测、无接触温度测量、电机开关门、语音提醒等。该系统包括硬件和软件，初步预计为3~四篇文章完成了所有内容的介绍。 本文是系统设计的第二篇文章，主要介绍各功能硬件的设计。
https://blog.csdn.net/meenr/article/details/121963608
1. 总体方案框图
如图1所示。以图像采集模块为主要输入模块，完成人体面部图像的采集；温度测量模块完成人体温度的无接触测量；交互模块完成系统流程控制、输入被采集人姓名等人机交互功能，显示温度测量、身份识别和口罩检测结果；报警模块提示温度和检测结果；门禁锁模块管理人员流动。
图1 系统方案框图
2. 选择开发平台
该系统的主控制器也是处理器，选择树莓派4B。树莓派不仅可以像PC机器使用操作系统，扩展40针脚GPIO口样的功能也可以像单片机一样完成。可以说小身材有很多资源，可以实现很多功能。全球覆盆子爱好者和开发者构成了开源完善的社区生态，为学习和交流覆盆子开发经验和分享信息提供了一个性价比高的平台。树莓派4的最新版本B2019年6月发布，其外观及板载资源分布如图2所示。
图2 树莓派4B
该系统使用的树莓派4B开发板硬件信息：核心处理器型号为：博通BCM2711（四核1.5GHz），LPDDR4内存8G，可以通过5V/3A USB-C和GPIO5V这两种供电方式。支持双频Wi-Fi、蓝牙5.0、拥有2个MicroHDMI2.0接口（4K60FPS）、一千兆以太网口，一千兆以太网口MIPIDSI接口、1个MIPICSI相机接口，1个3.5mm立体声音频接口，USB3.0和USB2.各有2个扩展接口，40针GPIO。
3. 选择图像采集模块
常见的图像采集传感器可与树莓派相匹配USB摄像头和CSI这两种相机CSI相机有缺点，但是CSI相机可以调节帧率，这是USB没有摄像头USB摄像头通过USB接口与树莓派连接，即插即用，无需安装驱动，成像质量好。
图3 CSI和USB摄像头 综合比较了上述两个摄像头模块，最终选择了500万像素和300帧率fps的工业USB摄像头作为本系统的图像采集模块，图3右图。
4. 选择温度传感器
所有温度高于绝对零度(0)K，约为-273.15℃）物体以红外辐射的形式向周围空间环境发射能量。红外辐射能量的大小和波长的分布与物体的表面温度有关。根据仪器中的算法和目标发射率，放大器和信号处理电路校正后，电信号进一步转换为被测目标的开尔文温度值。
本系统采用以MLX90614ESF-BCC为传感器的GY906-BCC该模块的实物图如图4所示。GY906-BCC模块的核心传感器是MLX90614。
MLX90614温度计考虑了温度测量的精度和分辨率。温度计在出厂前已经校准，通常可以通过SMBus通信和上位机通信，输出测量温度。
图4 GY906-BCC实物图
GY906-BCC红外测温模块有四个引脚，其中SDA(数据线)和SCL(时钟线)连接树莓派4B的I2C通信接口。
5. 语音报警电路设计
语音提示报警模块由音频转接线、数字音响功率放大器和扬声器组成。音频功率放大器模块的核心芯片是PAM8403，该IC是双通道，3W，D类音频放大器具有谐波失真率低、噪声串扰小的特点，可获得理想的音质[22]。
树莓派的3.5mm音频输出口需要3.5mm音频转接线可以连接到功率放大器模块，如图5所示，将分离的左声道、右声道和地面三个引脚连接到功率放大器模块的输入端。
图5 音频转接线和功放模块
功放模块的输出端连接到4Ω3W扬声器构成完整的音频报警模块，可播放音频。
6. 选择显示模块
交互模块选用7寸高清IPS液晶屏。该模块操作简单方便，外观轻便，携带方便，超薄全视角高清，亮度400流明，1024×600PX物理分辨率和树莓派可以通过HDMI接口连接，如图6所示。
图6 显示屏与树莓派连接
7. 电路设计由门禁执行
设计和使用本系统的门禁锁模块SG90伺服电机，也被称为舵机。舵机是一种位置（角度）伺服驱动器，主要用于需要输出控制角度的场合。它主要由外壳、连接线、电机、电位器和位置检测元件组成[23]。树莓派4B控制SG90舵机旋转角度不同，驱动门禁，达到开关门和管理限制人员通行的效果。
图7 SG90舵机实物图
8. 系统调试
软件部分的大部分功能都可以在电脑上完成，只能在树莓派上完成少量的硬件测试。 所有软硬件数据(设计代码、电路模块数据、设计报告等。)，必要时可以私信 在努力持续更新中。 一键三连催更哦。
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