基于STM32F103C8T6的閱覽室綜合節(jié)能及智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

占志龍　胡仕剛　谷振宗　陳雨晴　譚飄　唐志軍

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（61674056，61875054）。

摘要：閱覽室綜合節(jié)能及智能控制系統(tǒng)利用主控芯片STM32F103C8T6進(jìn)行軟件控制，通過人體紅外感應(yīng)模塊、光敏電阻傳感器模塊、OLED模塊、藍(lán)牙模塊來(lái)進(jìn)行檢測(cè)閱覽室里的人員分布，調(diào)節(jié)燈光的亮度，顯示本閱覽室具體情況，同時(shí)將本系統(tǒng)的信息發(fā)送到閱覽室管理員的手機(jī)上以更方便管理閱覽室。最終實(shí)現(xiàn)閱覽室的綜合節(jié)能及智能控制。

關(guān)鍵詞：STM32F103C8T6;人體紅外感應(yīng)模塊;藍(lán)牙模塊

中圖分類號(hào)：TN925文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(dāng)代生活中，能源問題越來(lái)越嚴(yán)重，節(jié)能減排成了我們科技發(fā)展的一個(gè)重大難題[1]?；谏鲜鲈O(shè)計(jì)背景，本設(shè)計(jì)將通過圖書館閱覽室綜合節(jié)能的設(shè)計(jì)，解決圖書館閱覽室的節(jié)能問題。結(jié)合相應(yīng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)和國(guó)外的研究，為了減少閱覽室的能源消耗，開發(fā)了一套閱覽室綜合節(jié)能及智能控制系統(tǒng)。

1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)閱覽室綜合節(jié)能及智能控制系統(tǒng)擬以采用單片機(jī)、穩(wěn)壓模塊、紅外人體感應(yīng)模塊、SG90舵機(jī)、光敏電阻檢測(cè)模塊、藍(lán)牙監(jiān)控模塊、oled顯示等技術(shù)。結(jié)合模擬電路、數(shù)字電路以及單片機(jī)原理與應(yīng)用等知識(shí)，并參考大量文獻(xiàn)的研究?jī)?nèi)容，完成了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。其中人體感應(yīng)模塊包括紅外線接收和熱釋電效應(yīng)兩個(gè)原理。本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要實(shí)現(xiàn)的功能有以下三個(gè)。

第一個(gè)實(shí)現(xiàn)的功能是感應(yīng)閱覽室的人體。本系統(tǒng)使用的解決方案是利用SG90舵機(jī)帶動(dòng)熱釋電紅外人體感應(yīng)模塊進(jìn)行巡視，以360度無(wú)死角檢測(cè)閱覽室的人員情況。當(dāng)人體特定的紅外線（體溫正常的成年人為8U～12U）進(jìn)入到熱釋電紅外人體感應(yīng)模塊時(shí)，熱釋電紅外人體感應(yīng)模塊的電流發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的感應(yīng)[3]。

第二個(gè)實(shí)現(xiàn)的功能是光照強(qiáng)度的檢測(cè)。本系統(tǒng)采用的解決方案是使用光敏電阻檢測(cè)模塊。該模塊在不同的光照強(qiáng)度照射是輸出口OUT輸出不同的電壓信號(hào)，利用主控芯片STM32F103C6T8的ADC轉(zhuǎn)換口（PA0），即可完成對(duì)光照強(qiáng)度的檢測(cè)。

第三個(gè)實(shí)現(xiàn)的功能是無(wú)線模塊的整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了HC-42藍(lán)牙模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)本功能。該模塊的有效信號(hào)傳輸距離達(dá)到了40米，這個(gè)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(jī)方便地查看閱覽室的人數(shù)、人員分布情況等情況，從而管理整個(gè)閱覽室。

本系統(tǒng)包括電源模塊、舵機(jī)控制模塊、人體識(shí)別模塊、oled顯示模塊和溫濕度控制模塊。通過人體模塊識(shí)別來(lái)檢測(cè)閱覽室人員情況，控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)傳感器的掃描，穩(wěn)壓模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的不同規(guī)格電壓，通過oled可查看閱覽室的能源使用情況，根據(jù)情況調(diào)節(jié)燈光和空調(diào)，從而達(dá)到閱覽室綜合節(jié)能的目的[2]。

2軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的控制平臺(tái)由STM32f103C8T6主要構(gòu)建，整個(gè)程序流程從系統(tǒng)初始化開始，初始化完成之后，通過舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)人體紅外檢測(cè)模塊巡視[2]。如果檢測(cè)到有人通過，則開始檢測(cè)光照強(qiáng)度，根據(jù)光照強(qiáng)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(qū)域或者附近已經(jīng)有讀者的區(qū)域看書，以減少能源的消耗。然后記錄今日到館人數(shù)情況并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后藍(lán)牙模塊進(jìn)行初始化，初始化完成后向閱覽室管理員的設(shè)計(jì)發(fā)送設(shè)備連接請(qǐng)求，連接完成后即發(fā)送閱覽室綜合節(jié)能即智能控制系統(tǒng)的信息給管理員，然后通過藍(lán)牙模塊將閱覽室的情況發(fā)送到閱覽室管理員的手機(jī)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(jìn)入閱覽室的讀者，同時(shí)記錄進(jìn)入閱覽室的人數(shù)。

3結(jié)論

閱覽室綜合節(jié)能及智能控制系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)為主控芯片，通過TIMER操作PWM輸出，實(shí)現(xiàn)了對(duì)舵機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與控制;通過對(duì)GPIO口的讀取，實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體的識(shí)別;通過配置ADC0（PA0）口，實(shí)現(xiàn)了光敏模塊的ADC轉(zhuǎn)換;通過串口與藍(lán)牙模塊的通信，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)牙無(wú)線監(jiān)控功能;通過IIC（PB6和PB7）的配置，實(shí)現(xiàn)了OLED顯示功能。主控芯片使用STM32F103C8T6為開發(fā)芯片，實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體感應(yīng)模塊輸出結(jié)果的接收，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光敏模塊輸出電壓信號(hào)的ADC轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)牙模塊由于管理員手機(jī)的通信。閱覽室綜合節(jié)能及智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了能源節(jié)約和一定程度上便利了管理員控制管理。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁爍，劉文怡，歷智強(qiáng)，白嘉，彭晴晴.基于熱釋電探測(cè)器的人體紅外感應(yīng)單元設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2019（04）：29-32.

[2]陳少鵬，謝富珍，劉海勇.基于STM32自動(dòng)化手機(jī)支架[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2020（07）：128.

[3]馮國(guó)棟，劉敏，王國(guó)利.實(shí)現(xiàn)機(jī)器人隨動(dòng)的紅外感知方法[J].機(jī)器人，2012，34（01）：104-109.

作者簡(jiǎn)介：胡仕剛（1980.9—），男，湖北咸寧人，博士/教授，從事集成電路設(shè)計(jì)研究與教學(xué)。