描述

在大流行期間，人們被要求在任何當地市場或雜貨店進行體溫檢查，這通常由另一個人完成。這對于人與人之間的互動來說可能是一種冒險的做法。為了降低這種風險，我們開發了一個溫度接入點，它可以自動檢測人員并邀請他們檢查體溫，遠程測量，然后將其顯示在高對比度（有機發光二極管）OLED 顯示屏上，無需任何人為干預。

發展

選擇AVR128DA48進行開發是因為板載外設種類繁多且 I/O 引腳充足。AVR? DA 利用其板載 12 位 ADC 測量來自無源紅外 (PIR)傳感器的輸出以喚醒。

為了加快開發速度，我們使用了 AVR128DA 的Curiosity Nano 評估板。Curiosity Nano 是一種低成本的開發工具，可拆分設備上的 I/O，并包括一個專用的板載 USB 編程器。除了 Nano，還使用了Curiosity Nano 基板。該板可方便地訪問 3 個 MikroBUS? 串行接口，以便于連接開發板。在此應用中，使用了OLED C 顯示器、紅外溫度計 (IrThermo)和被動紅外 (PIR) click 。

為了檢測一個人何時進入建筑物，需要一種非接觸式的感應方式。此外，該系統將充當大樓的看門人，拒絕發燒的人進入。由于存在通過身體接觸傳播疾病的風險，機械開關或磁簧開關不適合此應用。

相比之下， PIR 傳感器會生成一個低電平模擬信號，該信號與其視野中的物體溫度相關，如下所示。

PIR 傳感器對環境變化的響應

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其視野內溫度總和的突然變化（例如有人進入）會干擾傳感器，并導致輸出電平發生變化。PIR 傳感器板帶有一個模擬前端，可將輸出信號的比例增加到可以使用板載 12 位 ADC 可靠測量的水平。

為了減少與 PIR 傳感器變化相關的處理開銷，ADC 的窗口比較器用于檢查 ADC 的值是否在設定值范圍之內（或之外）。當值超出正常范圍時，會觸發中斷，將設備從睡眠中喚醒以開始處理。

雖然 PIR 傳感器確實會產生與其視野中的 IR 量相關的輸出，但它對于測量人的溫度來說太不精確了。為了準確測量人的溫度，使用了紅外溫度計點擊板。該板有一個數字高精度紅外溫度計，可通過 I2C 或通過 PWM 輸出進行通信。在這個應用程序中，使用了 I2C 通信。

一旦測量了人的體溫，屏幕上就會打印一條消息，指示該人的體溫以及是否允許進入建筑物。可以將蜂鳴器連接到該板上以指示各種事件，例如門解鎖或訪問被拒絕。蜂鳴器的音調因事件而異。如果門“解鎖”，Curiosity Nano 上的 LED 會亮起。

程序說明

通常 AVR128DA 處于睡眠模式。PIR 傳感器在睡眠時由 ADC 連續采樣。當采樣值超過設置的窗口閾值時，設備會從睡眠中喚醒。入睡后，紅外溫度計立即測量房間的環境溫度，然后測量傳感器前面的人（或物體）的溫度，并比較是否：

• 溫差太小——重復測量最多 TIMEOUT_MEAS 次。
• 溫差大于閾值，人不發燒。
• 溫差大于閾值，人發熱。

在溫差過小的情況下，系統最終會超時并返回睡眠，因為這是一個誤報。在另外兩種情況下，存在足夠的溫差來確定一個人正在尋求訪問。IR溫度計用于測量他們的溫度REPEATED_MEAS次，記錄最大值。最大值用于確定是否應允許某人進入建筑物。對于不發燒的人，蜂鳴器響起，門“解鎖”。OLED 屏幕顯示他們的溫度和指示門已打開的消息。對于發燒的人，蜂鳴器會發出不同的聲音，OLED 屏幕會顯示他們的體溫和“拒絕訪問”的消息。

快速設置

作為安裝開發工具的替代方法，存儲庫中的 .hex 文件可以像 USB 驅動器一樣拖放到 Curiosity Nano 上。nano 將自動對 AVR DA 進行編程和配置。如果使用此選項，只需執行步驟 1 和 4。

第 1 步 - 硬件和固件設置

關閉電源后，將 3 個卡扣插入 Curiosity Nano 適配器，如下所示。將 AVR128DA48 Curiosity Nano 插入插座。如果您沒有下載固件，請下載固件并將其解壓縮 到您選擇的文件夾中。

第 2 步 - 軟件設置

通過 MicroUSB 電纜將 Curiosity Nano 連接到您的開發計算機，例如這個，然后啟動 MPLAB? X。轉到 File > Open Project 并導航到解壓縮的文件夾。雙擊文件夾將其打開。如果左側欄中的項目名稱不是粗體，請在項目右側并選擇“設置為主項目”。建議關閉其他當前打開的與項目無關的文件，以免混淆。

步驟 2A（可選）- 探索外設配置

單擊工具欄中的MPLAB 代碼配置器 (MCC)按鈕以啟動 MCC。MCC 將向您顯示設備上外圍設備的配置。

注意：如果此按鈕在 MPLAB 中不可見，則可能未安裝 MCC。要安裝，請轉至工具 > 插件 > 可用插件 > MPLAB 代碼配置器。安裝完成后，重新啟動 MPLAB。

第 3 步 - 對設備進行編程

首先，構建項目。您可以單擊構建（按鈕 A）或構建并清理（按鈕 B）。構建和清理將刪除緩存的編譯器和鏈接器文件，這有時會導致構建錯誤。要對設備進行編程，請單擊指向微控制器的箭頭（按鈕 C）。

工具欄圖標

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按下編程按鈕后，MPLAB 可能會要求選擇工具。為 AVR128DA 選擇 Curiosity Nano。在大多數情況下，首次使用 nano 進行編程需要對 nano 進行固件更新，該固件將自動安裝。編程后，程序自動運行。

注意：如果 Nano 固件更新過程中發生錯誤，請從 PC 上拔下 nano 并重新啟動 MPLAB。重新連接 nano 并重復步驟 3。

注意：如果 nano 的選項顯示為灰色，則可能需要更新 DFP 文件。轉到工具 > 包并檢查 AVR-Dx_DFP 以查看它是否已安裝并且是最新的。此程序已使用 DFP 1.2.52 和 1.3.65 進行了測試。

第 4 步 - 使用演示

編程后，演示應立即生效。PIR click 產生與環境溫度相關的模擬電壓。如果該值超過閾值，則設備會收到中斷并從睡眠中喚醒。OLED 顯示屏打開并提示用戶站在紅外溫度計前面點擊。如果溫度接近或等于環境溫度，系統會將其標記為誤報并返回睡眠狀態。當檢測到一個人時，IR 溫度計測量溫度 REPEATED_MEAS 次以找到最大值。如果最高溫度在正常溫度范圍內，屏幕將打印“Door Opened”并發出蜂鳴聲。如果溫度升高，屏幕上會打印“拒絕訪問”并發出不同的聲音。

修改和調整

項目中的“constants.h”文件包含程序中使用的常量。可以調整其中一些值，以便在溫度可能不同的不同環境中獲得更好的性能。下面的列表具有關鍵的可調常數：

· TEMP_GOOD（默認 37.3）——設置允許進入的最高溫度。

· TEMP_DIFF（默認 3.4）——設置 IR Thermo 傳感器的閾值以確定是否有人在場。

· TEMP_HIGH (默認42.0) – 設置紅外溫度計認為有效的最高溫度。

· TEMP_LOW（默認為 32.0）——設置紅外溫度計認為有效的最低溫度。

· TIMEOUT_MEAS（默認為 300）——設置在將事件視為錯誤檢測之前要進行的測量次數。

· REPEATED_MEAS（默認為 100）——設置檢測到人時要進行的測量次數。記錄最高值以進行比較。

· ADC_LOW_THRSHOLD（默認為 0x9）——設置 ADC 運動檢測窗口的低閾值。

· ADC_HIGH_THRESHOLD（默認為 0xF3C）——設置 ADC 運動檢測窗口的高閾值。

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