智能門控制器的設計

摘 要：傳統的智能門由鑰匙或者智能卡來完成開門任務，主要應用在地鐵、小區、工廠等領域。面對當今智能手機的普及，原有的智能門系統就無法滿足人們更多的需求。本文提出一種基于STM32+UCOS-II+UCGUI+單片機的智能門控制器設計方案。實驗表明該系統具有良好的性能。設計一款以STM32為核心控制單元，借助以單片機為節點的控制模塊實現，并且通過wifi完成手機對電器的控制。

關鍵詞：STM32；單片機；手機

1 控制器結構

智能門控制系統是智能門的核心控制器，由手機、路由/WIFI模塊、智能門控制器、外掛無線模塊共同組成。圖1是智能門控制系統結構框圖，由電子和機械部分共同構成，手機客戶端通過路由/wifi模塊接入到系統，間接地把信息傳到智能門控制器，通過信息可以實現對機械部分和外掛無線模塊的控制，同時也可通過互聯網接入到智能門控制器實現遠程控制。

核心的智能門控制器的硬件結構如圖2所示，控制器主控芯片由單片機或ARM充當，外圍擴展出不同的模塊接口用來實現不同的功能，顯示器用來進行人機交互，攝像頭用來采集圖像，SD卡用來存儲信息，無線模塊用來實現對燈、窗簾等的控制，GSM模塊用來進行遠程控制和緊急情況下的報警。

手機做為控制器的客戶端，完成對智能門控制的遠程操作，實現對家用電器、門鎖的智能控制等功能。

控制器與nrf24L01無線模塊構成控制端，單片機與nrf24l01+繼電器構成被控制端，控制端與多個被控端構成傳感網絡，利用nrf24L01進行多機通信實現控制器對單個節點的控制。

2 控制器操作系統的設計

為了滿足實時多任務的要求，本控制器系統選擇uc/os-ii做為嵌入式操作系統，uc/os-ii是一種免費公開源代碼、結構小巧、具有可剝奪實時內核的實時操作系統。這樣我們可以設計跟多的用戶程序，包括時鐘的實時顯示、開關控制、攝像頭等程序。

3 圖形界面的設計

為了實現更加人性化的用戶體驗，控制器選擇2.8寸的TFT液晶顯示屏，利用嵌入式UCGUI做為系統的LCD控制接口，實現模塊化程序的設計，包括不同任務之間的無干擾的切換、觸摸屏的支持等。

4 攝像頭對圖像的采集

實現圖像的采集，選擇OV7670攝像頭模塊，完成1幀圖像數據的存儲后，然后利用控制器對圖像進行讀取，把讀取的數據寫入LCD模塊，就可以看到攝像頭捕捉到的圖像畫面了。

5 結束語

文章給出了基于STM32、單片機、UCGUI和UC/OS-II嵌入式智能門控制器系統。支持多任務和UI界面，即能完成開門任務也能夠實現對家用電器的控制，同時可以實時顯示采集到的圖像，該設計已經完成實物的測試，并取得滿意的效果。

參考文獻

[1]張洋，劉軍，嚴漢宇.原子教你玩STM32[J].北京航空航天大學出版社，2013.

[2]郭天祥.新概念51單片機C語言教程-入門、提高、開發、拓展全攻略[S].2009.

[3]任哲.嵌入式實時操作系統UC/OS-11原理及應用（第3版）[S].