stm32项目（18）——基于STM32的智能门禁门铃系统

本文主要是介绍stm32项目（18）——基于STM32的智能门禁门铃系统，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1.功能设定

本系统由STM32F103C8T6单片机、拨动开关、按键、高亮LED灯、LCD1602液晶、蜂鸣器报警、光照检测、热释红外及电源组成。

1、通过热释红外传感器检测是否有人，如果有人靠近门时，液晶提示：Welcome to home!，否则显示“watting for you”。夜间光线暗，并且探测到有人，高亮LED灯打开，无人时，关灯。

2、主人可设定门铃状态，家里有人和无人两种状态。通过一个拨动开关设置，拨上去，液晶显示有人：Somebody！拨下来液晶显示没人：Nobody！有人时，客人按下门铃，蜂鸣器鸣叫提示，无人时，客人按下门铃，无任何反应。

3、热释检测到人员逗留时间超过一定时间则发出报警提醒。

4、检测到有人或者没有人，有状态指示灯指示。光敏传感器可以通过传感器上的电位器调节检测的灵敏度。

（需要源码的直接看最后一节）

2.硬件设计

（1）STM32F103C8T6单片机核心电路设计

STM32系列处理器是意法半导体ST公司生产的一种基于ARM 7架构的32位、支持实时仿真和跟踪的微控制器。选择此款控制芯片是因为本系统设计并非追求成本的最低或更小的功耗，而是在实现本设计功能的前提下能够提供更丰富的接口和功能以便于设计实验系统各实验项目所需的外围扩展电路。此款控制芯片在完成单片机课程的学习后上手较为容易，在医疗器械中应用广泛，具有很好的学习、实验研究价值。

一、STM32的主要优点：

（1）使用ARM最新的、先进架构的Cortex-M3内核

（2）优异的实时性能

（3）杰出的功耗控制

（4）出众及创新的外设

（5）最大程度的集成整合

（6）易于开发，可使产品快速将进入市场

实物图如下：

（2）高亮LED灯照明电路（高电平有效）设计

超高亮LED是比一般LED发光二极管的亮度高近百倍的新型LED，其外壳是无色透明树脂封装，其发光体本身就能发出某一波长的光，从而呈现出某一种颜色。在本设计中，选择白色高亮LED灯作为照明灯使用。

一、白色高亮LED灯的优点。

（1）寿命长，可靠耐用，维护费用极为低廉，可连续使用105h，比普通白炽灯泡长100倍；

（2）高效率，其发光效率可达80%～90%，LED比节能灯还要节能1/4；

（3）点亮速度快。

在本设计中， LED灯均为高亮LED灯，通过三极管驱动LED灯的亮灭，电阻为限流电阻，保护三极管。当单片机的控制引脚为高电平时，三极管导通，此时，高亮LED灯亮。否则，高亮LED灯不亮。高亮LED灯照明电路原理图如下图所示。

（3）蜂鸣器报警电路（高电平有效）设计

有源蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。本系统所采用的报警模块为5V有源蜂鸣器模块，电路中采用三极管9012来驱动，只要单片机控制引脚为高电平，蜂鸣器就会鸣叫报警，反之则不鸣叫，可以通过控制单片机引脚方波输出形式控制蜂鸣器的鸣叫方式。电阻为限流电阻，保护作用。

（4）LCD1602液晶显示模块电路设计

LCD显示器分为字段显示和字符显示两种。其中字段显示与LED显示相似，只要送对应的信号到相应的管脚就能显示。字符显示是根据需要显示基本字符。本设计采用的是字符型显示。系统中采用LCD1602作为显示器件输出信息。与传统的LED数码管显示器件相比，液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等优点，而且不需要外加驱动电路，LCD1602可以显示2行16个汉字。

一、LCD1602主要技术参数如下：

（1）显示容量为16×2个字符；

（2）芯片工作电压为4.5～5.5V；

（3）工作电流为2.0mA（5.0V）；

（4）模块最佳工作电压为5.0V；

（5）字符尺寸为2.95×4.35（W×H）mm。

二、LCD1602采用标准的14脚，其接口的引脚说明如下：

（1）第1脚：VSS为地电源。

（2）第2脚：VDD接5V正电源。

（3）第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端。

（4）第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

（5）第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。

（6）第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

（7）第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。

（8）第15～16脚：空脚

系统中采用LCD1602作为显示器件输出信息。在本电路中电位器可以调节液晶显示的对比度即清晰度。

（5）按键电路（含上拉电阻）设计

轻触按键是按键产品下属的一款分类产品，它其实相当于是一种电子开关，只要轻轻的按下按键就可以是开关接通，松开时是开关就断开连接，实现原理主要是通过轻触按键内部的金属弹片受力弹动来实现接通和断开的。

在本系统中，按键作为系统的输入，起到了人机交互的枢纽作用。按键的单片机控制引脚默认为高电平，当按键按下后，单片机的相关引脚则变成低电平。进而实现对系统的手动输入。其电路原理图如下图所示。电路中电阻作用为上拉电阻，保证按键信号的稳定输出（一般使用中考虑到电路简化，可以删除上拉电阻，不焊接）。注意，按键个数可变。

（6）GMDZ光敏电阻传感器模块电路设计

本系统选择光敏电阻传感器模块对光照进行检测，该模块可以实现对周围环境的亮度和光强进行检测。

光敏电阻是用硫化隔或硒化隔等半导体材料制成的特殊电阻器，其工作原理是基于内光电效应。光照愈强，阻值就愈低，随着光照强度的升高，电阻值迅速降低，亮电阻值可小至1KΩ以下。光敏电阻对光线十分敏感，其在无光照时，呈高阻状态，暗电阻一般可达1.5MΩ。光敏电阻的特殊性能，随着科技的发展将得到极其广泛应用。

光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。

一、传感器参数

（1）采用灵敏型光敏电阻传感器，可以检测周围环境的亮度和光强

（2）灵敏度可调（图中蓝色数字电位器调节）

（3）工作电压3.3V-5V。

（4）输出形式：DO数字开关量输出（0和1）和AO模拟电压输出。

（5）电源指示灯和数字开关量输出指示灯。

（6）比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，超过15mA。比较器采用LM393芯片，工作稳定。

二、接口说明

（1）VCC 外接3.3V-5V

（2）GND 外接GND

（3）DO 小板数字量输出接口（0和1）

（4）AO 小板模拟量输出接口

三、使用说明

（1）光敏电阻模块对环境光强最敏感，一般用来检测周围环境的亮度和光强。

（2）模块在无光条件或者光强达不到设定阈值时，DO口输出高电平，当外界环境光强超过设定阈值时，模块D0输出低电平；

（3）小板数字量输出D0可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的光强改变；

（4）小板数字量输出DO可以直接驱动本店继电器模块，由此可以组成一个光电开关；

（5）小板模拟量输出AO可以和AD模块相连，通过AD转换，可以获得环境光强更精准的数值；

光敏电阻传感器模块具体接口说明如下图所示

（7）二挡拨动开关检测电路设计

拨动开关是通过拨动开关柄使电路接通或断开，从而达到切换电路的目的的。拨动开关常用的品种有单极双位、单极三位、双极双位以及双极三位等，它一般用于低压电路，具有滑块动作灵活、性能稳定可靠的特点，拨动开关主要广泛用于:各种仪器/仪表设备，各种电动玩具，传真机，音响设备，医疗设备，美容设备，等其它电子产品领域。

简单的说，拨动开关就是通过拨动其执行机构（开关柄），来接通或断开电路。

通过拨动开关实现对信号的切换，电阻为上拉电阻。当二档拨动开关拨下去时，单片机控制引脚为低电平。当二档拨动开关拨上去时，单片机控制引脚为高电平。进而实现对信号的完美切换。其电路图如下图所示。