基于STM32F103C8T6的閱覽室綜合節能及智能控制系統設計

占志龍　胡仕剛　谷振宗　陳雨晴　譚飄　唐志軍

基金項目：國家自然科學基金資助項目（61674056，61875054）。

摘要：閱覽室綜合節能及智能控制系統利用主控芯片STM32F103C8T6進行軟件控制，通過人體紅外感應模塊、光敏電阻傳感器模塊、OLED模塊、藍牙模塊來進行檢測閱覽室里的人員分布，調節燈光的亮度，顯示本閱覽室具體情況，同時將本系統的信息發送到閱覽室管理員的手機上以更方便管理閱覽室。最終實現閱覽室的綜合節能及智能控制。

關鍵詞：STM32F103C8T6;人體紅外感應模塊;藍牙模塊

中圖分類號：TN925文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）07-0051-01

Abstract：reading room integrated energy saving and intelligent control system of main control chip STM32F103C8T6 software control， through the human body infrared sensor module， photosensitive resistance sensor module， OLED module， bluetooth module to detect the reading room of the personnel distribution， adjust the brightness of the light， according to the specific situation of the reading room， at the same time will be the information sent to the reading room administrator of this system in order to more convenient management reading room on your mobile phone. Finally， the comprehensive energy saving and intelligent control of reading room are realized.

Key words：STM32F103C8T6;Infrared sensor module of human body;The bluetooth module

在人們的當代生活中，能源問題越來越嚴重，節能減排成了我們科技發展的一個重大難題[1]?；谏鲜鲈O計背景，本設計將通過圖書館閱覽室綜合節能的設計，解決圖書館閱覽室的節能問題。結合相應技術在國內和國外的研究，為了減少閱覽室的能源消耗，開發了一套閱覽室綜合節能及智能控制系統。

1系統硬件設計與實現

本系統閱覽室綜合節能及智能控制系統擬以采用單片機、穩壓模塊、紅外人體感應模塊、SG90舵機、光敏電阻檢測模塊、藍牙監控模塊、oled顯示等技術。結合模擬電路、數字電路以及單片機原理與應用等知識，并參考大量文獻的研究內容，完成了本系統的設計方案。其中人體感應模塊包括紅外線接收和熱釋電效應兩個原理。本系統的總體結構如圖1所示。主要實現的功能有以下三個。

第一個實現的功能是感應閱覽室的人體。本系統使用的解決方案是利用SG90舵機帶動熱釋電紅外人體感應模塊進行巡視，以360度無死角檢測閱覽室的人員情況。當人體特定的紅外線（體溫正常的成年人為8U～12U）進入到熱釋電紅外人體感應模塊時，熱釋電紅外人體感應模塊的電流發生變化，實現對人體的感應[3]。

第二個實現的功能是光照強度的檢測。本系統采用的解決方案是使用光敏電阻檢測模塊。該模塊在不同的光照強度照射是輸出口OUT輸出不同的電壓信號，利用主控芯片STM32F103C6T8的ADC轉換口（PA0），即可完成對光照強度的檢測。

第三個實現的功能是無線模塊的整個系統的監控。本系統設計采用了HC-42藍牙模塊來實現本功能。該模塊的有效信號傳輸距離達到了40米，這個范圍完全足夠在旁邊的榜首接收到閱覽室的情況。閱覽室管理員可以通過手機方便地查看閱覽室的人數、人員分布情況等情況，從而管理整個閱覽室。

本系統包括電源模塊、舵機控制模塊、人體識別模塊、oled顯示模塊和溫濕度控制模塊。通過人體模塊識別來檢測閱覽室人員情況，控制舵機的轉動來實現傳感器的掃描，穩壓模塊為整個系統提供穩定的不同規格電壓，通過oled可查看閱覽室的能源使用情況，根據情況調節燈光和空調，從而達到閱覽室綜合節能的目的[2]。

2軟件設計

本系統的控制平臺由STM32f103C8T6主要構建，整個程序流程從系統初始化開始，初始化完成之后，通過舵機的轉動帶動人體紅外檢測模塊巡視[2]。如果檢測到有人通過，則開始檢測光照強度，根據光照強度的不同打開的照明燈泡，然后通過OLED屏幕給讀者推薦到有燈光的區域或者附近已經有讀者的區域看書，以減少能源的消耗。然后記錄今日到館人數情況并進行統計，然后藍牙模塊進行初始化，初始化完成后向閱覽室管理員的設計發送設備連接請求，連接完成后即發送閱覽室綜合節能即智能控制系統的信息給管理員，然后通過藍牙模塊將閱覽室的情況發送到閱覽室管理員的手機上面，使閱覽室管理員更好的管理閱覽室，然后顯示在OLED屏幕上面，通過oled顯示屏推薦座位給進入閱覽室的讀者，同時記錄進入閱覽室的人數。

3結論

閱覽室綜合節能及智能控制系統采用STM32單片機為主控芯片，通過TIMER操作PWM輸出，實現了對舵機的轉速調節與控制;通過對GPIO口的讀取，實現了對人體的識別;通過配置ADC0（PA0）口，實現了光敏模塊的ADC轉換;通過串口與藍牙模塊的通信，實現了藍牙無線監控功能;通過IIC（PB6和PB7）的配置，實現了OLED顯示功能。主控芯片使用STM32F103C8T6為開發芯片，實現了對人體感應模塊輸出結果的接收，實現了對光敏模塊輸出電壓信號的ADC轉換，實現了藍牙模塊由于管理員手機的通信。閱覽室綜合節能及智能控制系統實現了能源節約和一定程度上便利了管理員控制管理。

參考文獻：

[1]梁爍，劉文怡，歷智強，白嘉，彭晴晴.基于熱釋電探測器的人體紅外感應單元設計[J].儀表技術與傳感器，2019（04）：29-32.

[2]陳少鵬，謝富珍，劉海勇.基于STM32自動化手機支架[J].計算機產品與流通，2020（07）：128.

[3]馮國棟，劉敏，王國利.實現機器人隨動的紅外感知方法[J].機器人，2012，34（01）：104-109.

作者簡介：胡仕剛（1980.9—），男，湖北咸寧人，博士/教授，從事集成電路設計研究與教學。