基于藍牙傳輸的溫度檢測系統

摘 要：針對企業、學校等人群密集流動的場所有對人群進行日常體溫檢測的需求，設計一種基于藍牙傳輸的人體溫度檢測系統。該設計以STM32F103C8T6為主控器，搭載AS608指紋識別模塊、DS18B20溫度模塊和JDY-31藍牙模塊進行溫度數據的采集、傳輸，并在手機端顯示溫度數據。該設計相較其他體溫檢測系統具有占地空間小、成本低、體溫實時監測等優點，能夠給人們的生活提供很大的便利。

關鍵詞：溫度檢測；AS608指紋識別；JDY-31藍牙傳輸；APP設計；STM32；物聯網

中圖分類號：TP274.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2024）05-00-03

0 引 言

隨著經濟發展和電子技術的進步，藍牙技術的發展日益攀升，許多帶有藍牙的電子產品逐步涌現。本文將藍牙技術應用于溫度檢測系統中。在以往的體溫監測系統中，大多都以功能單一的檢測設備或手持體溫計為主，檢測效率低下，溫度數據掌控不及時；企業、學校等若采用人臉識別測溫設備，花費成本又過于高昂[1]，不便于開放式環境分散監測；文獻[2]采用的基于LoRa技術的校園體溫監測系統雖然實現了無接觸溫度檢測，但依然存在制作成本過高、適用范圍小的問題。

本文針對這些問題設計了一種基于藍牙傳輸的溫度檢測系統。該設計基于STM32控制器，通過結合ATK-AS608光學指紋識別模塊、DS18B20溫度模塊和JDY-31藍牙模塊，建立與手機之間的數據通信，實現溫度實時監測。該設計節約了勞動力和使用成本，可以為公共場所提供成本更低、效率更高的溫度檢測方案，以便實現數據收集的智能化、效益化。

1 系統總體設計

本文設計系統以STM32F103C8T6為核心，連接藍牙模塊（JDY-31）、溫度模塊（DS18B20）和指紋模塊（AS608）實現主要功能。通過單片機調用模塊，首先調用AS608指紋識別模塊，通過指紋識別，確定用戶身份，并將溫度數據與身份相對應。通過DS18B20測溫傳感器測量溫度。數據檢測過后，調用藍牙模塊，通過JDY-31藍牙模塊上傳數據至手機端，獲取溫度數據，檢測并顯示體溫是否正常。該系統結構如圖1所示。

2 硬件設計

2.1 指紋模塊

AS608指紋識別模塊是一款高性能的光學指紋識別模塊。模塊配備了串口、USB通信接口，用戶無須研究復雜的圖像處理及指紋識別算法，只需通過簡單的串口，USB按照通信協議便可控制模塊。本模塊可應用于各種考勤機、保險箱柜、指紋門禁系統、指紋鎖等場合。

2.2 溫度檢測模塊

溫度檢測模塊使用DS18B20溫度傳感器，它可以用來對環境溫度進行定量的檢測，測溫范圍為-55～125 ℃，固有測溫分辨率為0.5 ℃，支持對點組網功能，多個DS18B20可以并聯，實現多點測溫，測量結果以9～12位數字量方式串行傳送[3]。本系統選用DS18B20作為溫度傳感器可以更加便捷、高效地測量溫度值。

2.3 微控制器的選用

系統選用STM32F103C8T6單片機作為主控器。圖2為主控器連接其他模塊的電路圖。其中指紋模塊和藍牙模塊分別占用一個USART端口，波特率選用11.059 2 MHz。PB12接溫度模塊的DQ，以便于使用ADC來接收溫度數據。PA8接WAK，用于判斷是否有手指放在指紋模塊上[4]。

2.4 藍牙檢測

藍牙模塊使用JDY-31，本模塊支持串行接口，支持SP藍牙串口協議，數據傳輸比BLE藍牙快，可達到8 Kb/s以上的速率，支持與電腦SPP藍牙通信，支持與Android手機通信，具有成本低、體積小、收發靈敏性高等特點，只需配備少許的外圍元件就能實現大功能。

3 軟件設計

3.1 藍牙連接

本系統在使用前，終端手機用戶需要先和主控器建立連接，通過Android Studio軟件進行主界面的開發[5]。

3.1.1 權限設置

新建項目后，需要在AndroidManifest.xml中聲明兩個權限，分別用于請求連接、傳送數據（BLUETOOTH權限）和啟動設備、發現或進行藍牙設置（BLUETOOTH_ADMIN權限），如果targetSdkVersion大于或者等于32，需要另外添加ACCESS_COARSE_LOCATION和ACCESS_FINE_LOCATION權限，否則可能會出現搜索不到藍牙設備的問題。

3.1.2 啟動／關閉藍牙

權限設置成功后，要獲取BluetoothAdaper藍牙適配器的對象，然后檢測設備是否支持藍牙，若支持藍牙使用，再通過isEnable（）方法來檢查藍牙當前的狀態，如果方法返回1，則藍牙沒有啟動，使用Enable（）方法來打開本地藍牙適配器；最后可以使用disable（）關閉本地藍牙適配器。

3.1.3 搜索顯示藍牙

Android設備默認是不能被搜索的，如果想要本機設備可以被搜索，可以以BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_DISCOVERABLE動作為startActivity（）方法的參數，提交一個開啟藍牙可見的請求，默認120 s內可以被搜索，然后調用startDiscover（）方法搜索藍牙，將在12 s內以廣播的機制返回搜索到的藍牙，并將搜索到的設備顯示到過程頁面。

3.1.4 藍牙配對連接

藍牙配對連接有兩種方式：一種是本機作為一個客戶端去連接一個服務端，向對方發起連接；另一種是作為服務端來接收客戶端的消息，數據傳輸均采用與TCP傳輸類似的傳輸機制。本系統中，本機將作為服務端與JDY-31設備建立連接，接收信息。

在建立連接之前，需要首先取消藍牙設備的掃描，否則容易連接失敗。之后調用BluetoothDevice的createRfcommS-ocketToServiceRecord（UUID）獲取BluetoothSocket，調用connect（）建立連接。藍牙連接的整個過程需要在子線程中執行，并且由于connect（）是一個阻塞調用，要將socket.connect（）放在一個新的子線程中執行。圖3是藍牙配對連接的APP顯示界面[6]。

3.1.5 數據傳輸

兩個設備成功連接后，雙方都會有一個BluetoothSocket對象，這時就可以在設備之間傳送數據了。

JDY-31作為客戶端，將會向主機發送數據，調用socket.getOutputStream（）獲取輸出流；判斷輸出流不為空后，調用write（）發送數據；本機作為服務端，調用getInputStream（）獲取輸入流，判斷輸入流不為空后，調用read（）讀取數據；使用string message（）把發來的數據轉化為字符串型后，進行數據大小的判斷，若讀取溫度在預設范圍之內（設置為30～37 ℃），調用BuletoothMainActivity.UpdateRevMsg（）對信息進行顯示，最后調用close（）關閉輸入流。

3.2 指紋模塊

在實際應用本系統前需要對特定人群進行指紋錄入[7]，AS608模塊和主控器之間通過串口通信協議發送指令來讀寫緩沖區。指紋錄入的整個過程調用了指紋讀取函數PS-GetImage（）、存儲函數PS-StoreChar（）。當用戶再次使用指紋驗證信息時，首先讀取觸摸屏狀態（PS-StalO），接收信息為1時，讀取指紋屏幕的圖像信息（PS-GetImage）；讀取圖像結束后，生成特征指令（PS-Genchar）；接收應答包后，使用指紋對比函數和指紋匹配搜索函數在存儲器中進行指紋匹配；匹配成功后，顯示燈為綠燈[8]。圖4為系統功能流程框圖。

3.3 溫度測量與顯示

指紋匹配成功后，單片機接收中斷開始進行測溫，主控器首先需要對溫度傳感器進行復位操作；DS18B20檢測到請求后，會拉低信號，大約150 μs后表示應答，單片機再次讀取總線電平，若為低電平，初始化成功；之后傳感器根據預定操作開始溫度檢測；主控系統發送溫度轉換指令后，開始進行溫度轉換；溫度轉換結束后，讀取數據，將數據轉換成實際溫度值，傳給主控芯片，之后再通過藍牙與主機之間進行數據傳輸[9-10]。

4 實物連接

硬件實物連接如圖5所示。

5 結 語

隨著科技的不斷進步，無線藍牙溫度傳輸技術逐漸普及。傳統測溫方式，例如手持式測溫，人力消耗大，效率低，安設人臉識別測溫設備價格又比較高昂。本文介紹的基于藍牙技術的測溫系統，利用了藍牙功耗低、體積小、價格低廉的特點，相較于市面幾萬元的紅外測溫儀或人臉識別測溫設備，整體系統價格親民，僅在幾十元以內，適用范圍廣。相較手持式測溫儀，測溫效率更高，實現了實時檢測和傳輸，能夠為人們的生產生活提供極大便利。

參考文獻

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[4]盧佳佳，張亞芳.基于STM32單片機的溫度智能測量系統設計與實現[J].景德鎮學院學報，2022，37（6）：53-57.

[5]王建鋒.藍牙技術的應用及發展前景[J].鄭州航空工業管理學院學報，2003，21（2）：107-109.

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[7]楊淑裕，鄢艷紅.基于單片機的指紋識別電子密碼鎖系統的設計[J].電腦知識與技術，2021，17（15）：228-230.

[8]張樂，王悅.基于STM32的指紋識別系統設計[J].沈陽大學學報（自然科學版），2019，31（2）：113-117.

[9]萬志強，張晴晴，王晨，等.一種基于ds18b20傳感器溫度信號采集的實現[J].科技風，2018，31（27）：16.

[10]姜寧，李奕兵，任可心，等.無接觸溫度測量與身份識別裝置設計[J].物聯網技術，2022，12（3）：100-101.

作者簡介：姬明君（2001—），女，本科在讀，研究方向為工業控制。

房鴻超（2001—），男，本科在讀，研究方向為物聯網技術。

宋 蕾（2001—），女，本科在讀，研究方向為通信技術。

錢琪豐（2002—），男，本科在讀，研究方向為物聯網技術。

徐永剛（1977—），男，博士，副教授，研究方向為圖像處理、云計算、大數據、傳感器與網絡。

收稿日期：2023-06-26 修回日期：2023-07-24