基于STM32智能家用车库控制系统设计*

刘太钢， 刘响响， 周克良， 张跃飞

(1.江西理工大学 电气工程与自动化学院，江西 赣州 341000；2.太原卫星发射中心，山西 太原 036301)



基于STM32智能家用车库控制系统设计*

刘太钢1， 刘响响1， 周克良1， 张跃飞2

(1.江西理工大学 电气工程与自动化学院，江西 赣州 341000；2.太原卫星发射中心，山西 太原 036301)

随着私家车的普及，车库数量的增加以及人们对车库的控制要求也越来越高。设计了一种智能车库控制系统。满足用户对车库的远程控制和车库内的异常监测与自动处理。该设计包含车库门控制系统和车库安防预警系统。采用MiniSTM32为核心的控制器，开发了Android版本的车库App。车库系统能够对突发事故进行自动处理，有效保障车辆的安全。同时车主或管理人员均可通过车库App，对车库管理和库内的车辆存放状态实时监控。

智能车库； 控制系统； 车库安防

0　引　言

随着集成电子技术、移动通信等技术的发展，各种微小控制系统的应运而生[1]。人们对车库的要求也是越来越高的，追求自动化、智能化、人性化。本文设计了智能车库控制系统，以MiniSTM32为控制器，树莓派B+构建服务器，用户只需要通过手机登录车库App，实现对车库的远程控制[2,3]。该系统能在多类传感装置的支持下，对车库内的信号采集。当车库内出现异常情况，系统能及时进行处理。

1　系统总设计

系统包含车库门控制模块、车库内信息采集模块、数据处理中心、异常处理模块、用户操作端等[4]。系统功能结构如图1。

图1　系统功能模块图Fig 1　System function module diagram

2　车库门控制模块

车库门的开关由选用同步电机控制，考虑门板重量、车库场所等原因限制，由控制中心向电机模块发送开关信号，利用双闭环控制方法完成[5]，其中,速度环为内环，位置环为外环，电机控制原理框图如图2。

图2　电机控制原理框图Fig 2　Principle block diagram of motor control

用户通过手机App与车库控制中心进行数据交换，用户端发送相应的控制指令，向车库门电机控制模块发送信号，完成对车库门电机的控制。车库门打开时安装在车库门两侧的位置传感器会检测到车库门信息并及时反馈给控制中心，使得门控电机准确停止，也能有效地检测车库门关闭状态。

3　车库内信息采集

车库内的前端视频采集设备，将采集的视频信号输送给主控器，经主控制器处理后的数字图像信号，通过网络传输到用户手机客户端[6]。打开监控界面，可实时监控车库内环境。车库内装有声感模块、烟雾模块、红外模块等能对车库内的相应数据信息采集，控制中心对采集数据进行处理，并能将处理的前后异常信号和处理状态通过App反馈给用户。

3.1温度检测模块

设计使用DS18B20温度传感器。利用总线将相关控制命令及温度测量数据的传输。使得系统结构更趋于简单。

3.2火焰传感器模块

采用MQ—2型烟雾传感器，MQ—2具备良好的工作性能，能够长时间保持稳定性。它能够在宽范围(低于24 V)的电压下工作，能够检测到烟雾的范围为(100～10000)×10-6(10-6为体积分数)。MQ—2烟雾传感器电路连接，见图4。

图3　火焰传感器电路连接Fig 3　Circuit connection of flame sensor

图4　MQ—2型烟雾传感器电路连接Fig 4　Circuit connection of MQ—2 smoke sensor

3.3入侵检测模块电路设计

选用HC—SR501人体感应模块。人体感应模块检测到人体红外线后，将它们转变为电信号并进行输出。当有高电平输出时，表明有人进入感应区域；当输出低电平时，表明在感应区域内无人。人体红外感应电路图，见图5。

图5　人体红外感应电路图Fig 5　Human infrared sensing circuit diagram

3.4图像采集模块设计

使用OV7670图像传感器，加载相关程序后，其摄像头便可以实现图像的采集、输出、控制等功能，不需要修改上层的应用程序。以动态加载的方式，来驱动相关图像采集程序[7]。图像采集流程图，如图6所示。

图6　图像采集流程图Fig 6　Flow chart of image acquisition

4　车库异常处理模块系统硬件设计

异常处理模块分为灭火装置模块、语音警报两部分。当控制中心判定有火灾时位于车位上方的喷水龙头控制阀在控制中心的作用下打开，喷水灭火，由阀门控制喷头的开闭。采用重庆盾铭电磁阀有限公司生产的交流ZC51—3GB常闭型液用电磁阀。

车库内出现异常震动声响，或者红外模块检测到人员时，车库内的报警器响起，同时控制器发送信号给用户端，提醒用户打开视屏界面，观察车库内的实际状况是否要报警处置。

5　系统移动终端软件设计

系统移动终端软件设计由用户登录、车库控制、安防监控三部分组成[8]。以家用车库为实验对象。其App界面包括登录界面、主界面、控制界面和视频监控界面，如图7所示。用户登录主界面，通过输入账号和密码，进入下一控制界面，对车库门进行控制；要想查看车库内部情况，点击切换至视频监控界面。

图7　家用车库App界面Fig 7　Household garage App interface

6　软件设计

安防控制系统主要设计包含火灾检测和人为入侵检测两部分，主要由控制中心对传感器数据信号的处理完成。当发生异常状态时，控制系统会根据不同情况做出响应处理。程序设计流程如图8。

图8　程序设计流程图Fig 8　Flow chart of program design

7　实验结果

通过多次测量实验，各传感器件检测到烟雾、温度或火焰超过阈值时，系统会自动打开灭火阀。同时会将检测信息自动发送到用户手机客户端，用户可以打开视频监控界面，观察现场情况和处理状况。其中温度变化，引发系统动作情况，见表1。

表1　温度变化引发系统动作情况

用户通过App向控制中心发送命令，控制车库系统运行状态，水阀和车库门对命令的执行状况，见表2。

表2　系统对App命令的执行时间

8　结束语

经模拟实验，用户通过智能手机上的客户端，完成了对车库门的远程监视和控制。系统能够实现各个模块的基本功能，设计满足实际需要。系统整体运行平稳，到达了预期效果。本文对车库系统的设计提供了一定的参考。

[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]杨国斌,李秋红,王太宏.基于WSNs和3G网络的无线远程安防监控系统[J].传感器与微系统,2012,31(12):76-78，82.

[3]王宁国,吴翠先,刘畅棂,等.基于Android的无线视频监控终端的设计及实现[J].数字技术与应用,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.无刷直流电机自抗扰控制系统建模和仿真[J].微电机,2007(3):55-57.

[6]张增.基于Spice协议流媒体关键技术研究[D].南京：南京邮电大学,2013.

[7]陈张荣,贾俊铖,严建峰.基于嵌入式系统的网络视频监控系统设计[J].仪表技术与传感器,2016(2):39-41，48.

[8]罗彪,李彬,张岱峰,等.基于Android系统的无线多点测温系统设计[J].传感器与微系统,2016,35(3):56-59.

刘响响，通讯作者，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

国家自然科学基金资助项目(61363011); 江西省研究生创新专项资金资助项目(YC2014—S367)

TP 277

A

1000—9787(2016)08—0098—03

刘太钢(1989-)，男，湖北赤壁人，硕士研究生，主要研究方向为智能仪器的研究。

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