基于STM32F103C8T6的阅览室综合节能及智能控制系统设计

占志龙　胡仕刚　谷振宗　陈雨晴　谭飘　唐志军

基金项目：国家自然科学基金资助项目（61674056，61875054）。

摘要：阅览室综合节能及智能控制系统利用主控芯片STM32F103C8T6进行软件控制，通过人体红外感应模块、光敏电阻传感器模块、OLED模块、蓝牙模块来进行检测阅览室里的人员分布，调节灯光的亮度，显示本阅览室具体情况，同时将本系统的信息发送到阅览室管理员的手机上以更方便管理阅览室。最终实现阅览室的综合节能及智能控制。

关键词：STM32F103C8T6;人体红外感应模块;蓝牙模块

中图分类号：TN925文献标识码：A文章编号：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

在人们的当代生活中，能源问题越来越严重，节能减排成了我们科技发展的一个重大难题[1]。基于上述设计背景，本设计将通过图书馆阅览室综合节能的设计，解决图书馆阅览室的节能问题。结合相应技术在国内和国外的研究，为了减少阅览室的能源消耗，开发了一套阅览室综合节能及智能控制系统。

1系统硬件设计与实现

本系统阅览室综合节能及智能控制系统拟以采用单片机、稳压模块、红外人体感应模块、SG90舵机、光敏电阻检测模块、蓝牙监控模块、oled显示等技术。结合模拟电路、数字电路以及单片机原理与应用等知识，并参考大量文献的研究内容，完成了本系统的设计方案。其中人体感应模块包括红外线接收和热释电效应两个原理。本系统的总体结构如图1所示。主要实现的功能有以下三个。

第一个实现的功能是感应阅览室的人体。本系统使用的解决方案是利用SG90舵机带动热释电红外人体感应模块进行巡视，以360度无死角检测阅览室的人员情况。当人体特定的红外线（体温正常的成年人为8U～12U）进入到热释电红外人体感应模块时，热释电红外人体感应模块的电流发生变化，实现对人体的感应[3]。

第二个实现的功能是光照强度的检测。本系统采用的解决方案是使用光敏电阻检测模块。该模块在不同的光照强度照射是输出口OUT输出不同的电压信号，利用主控芯片STM32F103C6T8的ADC转换口（PA0），即可完成对光照强度的检测。

第三个实现的功能是无线模块的整个系统的监控。本系统设计采用了HC-42蓝牙模块来实现本功能。该模块的有效信号传输距离达到了40米，这个范围完全足够在旁边的榜首接收到阅览室的情况。阅览室管理员可以通过手机方便地查看阅览室的人数、人员分布情况等情况，从而管理整个阅览室。

本系统包括电源模块、舵机控制模块、人体识别模块、oled显示模块和温湿度控制模块。通过人体模块识别来检测阅览室人员情况，控制舵机的转动来实现传感器的扫描，稳压模块为整个系统提供稳定的不同规格电压，通过oled可查看阅览室的能源使用情况，根据情况调节灯光和空调，从而达到阅览室综合节能的目的[2]。

2软件设计

本系统的控制平台由STM32f103C8T6主要构建，整个程序流程从系统初始化开始，初始化完成之后，通过舵机的转动带动人体红外检测模块巡视[2]。如果检测到有人通过，则开始检测光照强度，根据光照强度的不同打开的照明灯泡，然后通过OLED屏幕给读者推荐到有灯光的区域或者附近已经有读者的区域看书，以减少能源的消耗。然后记录今日到馆人数情况并进行统计，然后蓝牙模块进行初始化，初始化完成后向阅览室管理员的设计发送设备连接请求，连接完成后即发送阅览室综合节能即智能控制系统的信息给管理员，然后通过蓝牙模块将阅览室的情况发送到阅览室管理员的手机上面，使阅览室管理员更好的管理阅览室，然后显示在OLED屏幕上面，通过oled显示屏推荐座位给进入阅览室的读者，同时记录进入阅览室的人数。

3結论

阅览室综合节能及智能控制系统采用STM32单片机为主控芯片，通过TIMER操作PWM输出，实现了对舵机的转速调节与控制;通过对GPIO口的读取，实现了对人体的识别;通过配置ADC0（PA0）口，实现了光敏模块的ADC转换;通过串口与蓝牙模块的通信，实现了蓝牙无线监控功能;通过IIC（PB6和PB7）的配置，实现了OLED显示功能。主控芯片使用STM32F103C8T6为开发芯片，实现了对人体感应模块输出结果的接收，实现了对光敏模块输出电压信号的ADC转换，实现了蓝牙模块由于管理员手机的通信。阅览室综合节能及智能控制系统实现了能源节约和一定程度上便利了管理员控制管理。

参考文献：

[1]梁烁，刘文怡，历智强，白嘉，彭晴晴.基于热释电探测器的人体红外感应单元设计[J].仪表技术与传感器，2019（04）：29-32.

[2]陈少鹏，谢富珍，刘海勇.基于STM32自动化手机支架[J].计算机产品与流通，2020（07）：128.

[3]冯国栋，刘敏，王国利.实现机器人随动的红外感知方法[J].机器人，2012，34（01）：104-109.

作者简介：胡仕刚（1980.9—），男，湖北咸宁人，博士/教授，从事集成电路设计研究与教学。