基于STM32智能家用車庫控制系統設計*

劉太鋼， 劉響響， 周克良， 張躍飛

(1.江西理工大學 電氣工程與自動化學院，江西 贛州 341000；2.太原衛星發射中心，山西 太原 036301)

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基于STM32智能家用車庫控制系統設計*

劉太鋼1， 劉響響1， 周克良1， 張躍飛2

(1.江西理工大學 電氣工程與自動化學院，江西 贛州 341000；2.太原衛星發射中心，山西 太原 036301)

隨著私家車的普及，車庫數量的增加以及人們對車庫的控制要求也越來越高。設計了一種智能車庫控制系統。滿足用戶對車庫的遠程控制和車庫內的異常監測與自動處理。該設計包含車庫門控制系統和車庫安防預警系統。采用MiniSTM32為核心的控制器，開發了Android版本的車庫App。車庫系統能夠對突發事故進行自動處理，有效保障車輛的安全。同時車主或管理人員均可通過車庫App，對車庫管理和庫內的車輛存放狀態實時監控。

智能車庫； 控制系統； 車庫安防

0　引　言

隨著集成電子技術、移動通信等技術的發展，各種微小控制系統的應運而生[1]。人們對車庫的要求也是越來越高的，追求自動化、智能化、人性化。本文設計了智能車庫控制系統，以MiniSTM32為控制器，樹莓派B+構建服務器，用戶只需要通過手機登錄車庫App，實現對車庫的遠程控制[2,3]。該系統能在多類傳感裝置的支持下，對車庫內的信號采集。當車庫內出現異常情況，系統能及時進行處理。

1　系統總設計

系統包含車庫門控制模塊、車庫內信息采集模塊、數據處理中心、異常處理模塊、用戶操作端等[4]。系統功能結構如圖1。

圖1　系統功能模塊圖Fig 1　System function module diagram

2　車庫門控制模塊

車庫門的開關由選用同步電機控制，考慮門板重量、車庫場所等原因限制，由控制中心向電機模塊發送開關信號，利用雙閉環控制方法完成[5]，其中,速度環為內環，位置環為外環，電機控制原理框圖如圖2。

圖2　電機控制原理框圖Fig 2　Principle block diagram of motor control

用戶通過手機App與車庫控制中心進行數據交換，用戶端發送相應的控制指令，向車庫門電機控制模塊發送信號，完成對車庫門電機的控制。車庫門打開時安裝在車庫門兩側的位置傳感器會檢測到車庫門信息并及時反饋給控制中心，使得門控電機準確停止，也能有效地檢測車庫門關閉狀態。

3　車庫內信息采集

車庫內的前端視頻采集設備，將采集的視頻信號輸送給主控器，經主控制器處理后的數字圖像信號，通過網絡傳輸到用戶手機客戶端[6]。打開監控界面，可實時監控車庫內環境。車庫內裝有聲感模塊、煙霧模塊、紅外模塊等能對車庫內的相應數據信息采集，控制中心對采集數據進行處理，并能將處理的前后異常信號和處理狀態通過App反饋給用戶。

3.1溫度檢測模塊

設計使用DS18B20溫度傳感器。利用總線將相關控制命令及溫度測量數據的傳輸。使得系統結構更趨于簡單。

3.2火焰傳感器模塊

采用MQ—2型煙霧傳感器，MQ—2具備良好的工作性能，能夠長時間保持穩定性。它能夠在寬范圍(低于24 V)的電壓下工作，能夠檢測到煙霧的范圍為(100～10000)×10-6(10-6為體積分數)。MQ—2煙霧傳感器電路連接，見圖4。

圖3　火焰傳感器電路連接Fig 3　Circuit connection of flame sensor

圖4　MQ—2型煙霧傳感器電路連接Fig 4　Circuit connection of MQ—2 smoke sensor

3.3入侵檢測模塊電路設計

選用HC—SR501人體感應模塊。人體感應模塊檢測到人體紅外線后，將它們轉變為電信號并進行輸出。當有高電平輸出時，表明有人進入感應區域；當輸出低電平時，表明在感應區域內無人。人體紅外感應電路圖，見圖5。

圖5　人體紅外感應電路圖Fig 5　Human infrared sensing circuit diagram

3.4圖像采集模塊設計

使用OV7670圖像傳感器，加載相關程序后，其攝像頭便可以實現圖像的采集、輸出、控制等功能，不需要修改上層的應用程序。以動態加載的方式，來驅動相關圖像采集程序[7]。圖像采集流程圖，如圖6所示。

圖6　圖像采集流程圖Fig 6　Flow chart of image acquisition

4　車庫異常處理模塊系統硬件設計

異常處理模塊分為滅火裝置模塊、語音警報兩部分。當控制中心判定有火災時位于車位上方的噴水龍頭控制閥在控制中心的作用下打開，噴水滅火，由閥門控制噴頭的開閉。采用重慶盾銘電磁閥有限公司生產的交流ZC51—3GB常閉型液用電磁閥。

車庫內出現異常震動聲響，或者紅外模塊檢測到人員時，車庫內的報警器響起，同時控制器發送信號給用戶端，提醒用戶打開視屏界面，觀察車庫內的實際狀況是否要報警處置。

5　系統移動終端軟件設計

系統移動終端軟件設計由用戶登錄、車庫控制、安防監控三部分組成[8]。以家用車庫為實驗對象。其App界面包括登錄界面、主界面、控制界面和視頻監控界面，如圖7所示。用戶登錄主界面，通過輸入賬號和密碼，進入下一控制界面，對車庫門進行控制；要想查看車庫內部情況，點擊切換至視頻監控界面。

圖7　家用車庫App界面Fig 7　Household garage App interface

6　軟件設計

安防控制系統主要設計包含火災檢測和人為入侵檢測兩部分，主要由控制中心對傳感器數據信號的處理完成。當發生異常狀態時，控制系統會根據不同情況做出響應處理。程序設計流程如圖8。

圖8　程序設計流程圖Fig 8　Flow chart of program design

7　實驗結果

通過多次測量實驗，各傳感器件檢測到煙霧、溫度或火焰超過閾值時，系統會自動打開滅火閥。同時會將檢測信息自動發送到用戶手機客戶端，用戶可以打開視頻監控界面，觀察現場情況和處理狀況。其中溫度變化，引發系統動作情況，見表1。

表1　溫度變化引發系統動作情況

用戶通過App向控制中心發送命令，控制車庫系統運行狀態，水閥和車庫門對命令的執行狀況，見表2。

表2　系統對App命令的執行時間

8　結束語

經模擬實驗，用戶通過智能手機上的客戶端，完成了對車庫門的遠程監視和控制。系統能夠實現各個模塊的基本功能，設計滿足實際需要。系統整體運行平穩，到達了預期效果。本文對車庫系統的設計提供了一定的參考。

[1]Fan Y J,Yin Y H,Da Xu L,et al.IoT-based smart rehabilitation system[J].IEEE Transactions on Industrial Informatics,2014,10(2):1568-1577.

[2]楊國斌,李秋紅,王太宏.基于WSNs和3G網絡的無線遠程安防監控系統[J].傳感器與微系統,2012,31(12):76-78，82.

[3]王寧國,吳翠先,劉暢欞,等.基于Android的無線視頻監控終端的設計及實現[J].數字技術與應用,2012(12):124-125.

[4]Butler M.Android:Changing the mobile landscape[J].IEEE Journal of Pervasive Computing,2011,10(1):4-7.

[5]詹道勇,朱熀秋.無刷直流電機自抗擾控制系統建模和仿真[J].微電機,2007(3):55-57.

[6]張增.基于Spice協議流媒體關鍵技術研究[D].南京：南京郵電大學,2013.

[7]陳張榮,賈俊鋮,嚴建峰.基于嵌入式系統的網絡視頻監控系統設計[J].儀表技術與傳感器,2016(2):39-41，48.

[8]羅彪,李彬,張岱峰,等.基于Android系統的無線多點測溫系統設計[J].傳感器與微系統,2016,35(3):56-59.

劉響響，通訊作者，E—mail:1308685570@qq.com。

Design of intelligent garage control system based on STM32*

LIU Tai-gang1， LIU Xiang-xiang1， ZHOU Ke-liang1， ZHANG Yue-fei2

(1.College of Electrical Engineering & Automation，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou 341000，China;2.Taiyuan Satellite Launch Center，Taiyuan 036301，China)

With popularity of private cars, increasing numbers of garage,control requirements of garage are increasing.A kind of intelligent garage control system is designed.To meet the user’s requirement of remote controls on garage,and garage for anomaly detection and automatic processing.The design contains garage door control system and garage security alarm system.Controller using Mini STM32 as core is adopted,develop Android version of garage App.The garage system can automatically deal with accident,which can effectively guarantee safety of vehicle.At the same time,owner or management personnel can real-time monitor on garage management and storage condition by garage App.

intelligent garage; control system; garage security

2016—05—18

國家自然科學基金資助項目(61363011); 江西省研究生創新專項資金資助項目(YC2014—S367)

TP 277

A

1000—9787(2016)08—0098—03

劉太鋼(1989-)，男，湖北赤壁人，碩士研究生，主要研究方向為智能儀器的研究。

DOI:10.13873/J.1000—9787(2016)08—0098—03