基于STM32智能门禁控制设计

涂颖，李刚

（湖北文理学院 物理与电子工程学院，湖北襄阳，441053）

0 引言

一方面在现代化经济建设的高速发展下，各酒店、写字楼、办公大厦等地点，对门禁系统的需求一直在提高，其核心是对门锁的开启关闭以及监控实现智能化管理，另一方面单片机已经渗入到生活的各个领域，因此利用单片机的性能特点并联系一些外围芯片和模拟电路设计一款基于STM32的智能门禁系统很有现实意义。

1 系统总体设计

本设计由STM32F103C8T6单片机核心电路+拨动开关选择电路+按键电路+高亮LED灯电路+LCD1602液晶显示电路+蜂鸣器报警电路+热释红外感应模块电路+电源电路组成。热释放红外感应模块可检测是否有人靠近门，并驱动液晶屏显示欢迎词，同时若在夜间检测到人体可驱动高亮LED灯进行路灯照明。按键拨动开关电路可设置系统工作模式，屋内有人或无人状态。蜂鸣器部分不仅可以起到门铃作用，还可以作为安防报警器。系统整体架构图如图1所示。

图1 系统整体架构框图

2 硬件模块设计

2.1 STM32单片机核心电路设计

微处理器是整个设计的核心，本文所选单片机控制芯片为STM32F103C8T6单片机。对于使用同一平台进行多个项目开发而言，STM32是最佳的平台选项，它能从简单而成本敏感的应用到高端应用，从少量的存储空间和管脚应用到可扩展更多的存储空间和管脚的应用，同时外设和软件的高度兼容充分体现了它的灵活性。

2.2 热释红外感应模块电路设计

本系统中使用热释红外模块作为人体感应的器件，HC—SR505小型人体感应模块是基于红外线技术的自动控制产品,在自动感应类电器设备中应用广泛，工作电压为4.5～20V,体积小巧、灵敏度高，可靠性强。该模块可全自动感应，感应距离为3米以内，进入感应区高电平有效，可重复触发，模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个时间段，如果人体持续在感应范围内活动，它将一直保持高电平有效输出直到离开，延时时间的起点为最后一次在检测范围内活动的时间。

本设计通过HC—SR505对门前人体进行探测，当系统探测到人体时，控制引脚给单片机发出高低平，使单片机做出相应的指示，即屋中显示屏显示“ someone”提示屋主，并且当探测到人体在门前徘徊长达设定的时间值时蜂鸣器报警实现安防功能，如果没人或者当人体离开门前时，输出低电平让系统恢复正常工作状态。

图2电路中热释红外模块通过PNP三极管9012驱动，当检测到有人时，单片机控制引脚为高电平，否则为低电平。

2.3 按键电路设计

在屋内有人的状态时，按下就有门铃响应，按键作为系统的输入，起到了人机交互的枢纽作用。默认按键的控制应交为高电平。电路原理图如图3，图中电阻为上拉电阻，保证按键信号的稳定输出。

图2 HC—SR505模块电路设计

图3 按键电路原理图

2.4 光照检测模块电路设计

本系统选择光照传感器模块对光照进行检测，采用LM393芯片作为比较器使得系统智能区分白天和黑夜的不同工作状态，当系统处于夜晚模式下，系统探测到人体时会打开门口的灯光，用四个高亮LED灯模拟路灯装置。

2.5 液晶显示部分设计

1602液晶又称1602字符型液晶，它是一种专门用来显示符号、数字、字母的点阵型液晶模块，每个点阵字符位都可以用来显示一个字符，显示容量为16×2个字符，操作步骤为：

（1）初始化；

（2）写命令，即RS=L,设置显示坐标；

（3）写数据，即RS=H。

图4 液晶显示模块原理图

LCD1602采用标准的14脚，它的第三脚通常接可调电阻，来进行液晶显示器对比度调节，使其显示得更加清晰，第4脚是RS寄存器，高数据低指令，LCD1602的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的，其内部控制器共有11条，具体操作可翻看数据手册。图4为模块电路原理图。

3 程序流程图分析

系统运行流程图如图5所示。首先初始化系统时钟、IO口以及定时器和外设串口，然后进入按键拨动开关是否触发的判断，若是则进行触发处理，否则进入红外以及光感采集是否触发的判断，是则驱动LED路灯照亮，否则根据不同的工作状态进行安防或者门铃设备的处理，最后驱动液晶显示相应的信息提示。实现的情景模式即：当屋主拨动开关设置为室内有人工作模式时，液晶显示家里有人，蜂鸣器实现门铃功能，若光照传感器检测到夜晚，则驱动LED亮起进行路灯照亮；无人工作状态时，液晶显示“等您回家”，若红外检测到门前有人逗留时间超过设定值就会启动安防报警模式。

图5 系统运行流程图

4 系统程序调试

程序编译和调试：单击编译按钮，系统会对文件进行运行，在输出窗口中可看到提示信息，按提示找出错误并改正，直到提示没有错误提示为止，程序编译无错误后，进入程序调试状态，可查看单片机资源状态，进行断点等方式调试。

5 结束语

通过本项设计的研究，不仅对门禁系统相关知识的有更深入的了解，灵活运用到了模拟电路的知识，还掌握了STM32系列单片机的性能特点及连接使用，编程方法，以及一些外围芯片的使用。该项设计在安全防范领域内实现了防盗报警功能的同时增加了更加丰富的可选工作状态模式，以及友好的夜晚路灯照亮模式，有一定的研究价值和趣味性。