Обмен технологиями

Учебное пособие по интеллектуальной системе контроля доступа STM32

2024-07-12

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Оглавление

  1. введение
  2. Экологическая подготовка
  3. Основы интеллектуальной системы контроля доступа
  4. Реализация кода: Реализация интеллектуальной системы контроля доступа 4.1 Модуль сбора данных 4.2 Модуль обработки и контроля данных 4.3 Реализация системы связи и сети 4.4 Пользовательский интерфейс и визуализация данных
  5. Сценарий применения: управление и оптимизация контроля доступа
  6. Решение проблем и оптимизация
  7. Закрытие и подведение итогов

1. Введение

Интеллектуальная система контроля доступа объединяет различные датчики, исполнительные механизмы и модули связи через встроенную систему STM32 для обеспечения мониторинга в реальном времени, автоматического управления и передачи данных контроля доступа. В этой статье будет подробно описано, как реализовать интеллектуальную систему контроля доступа в системе STM32, включая подготовку среды, архитектуру системы, реализацию кода, сценарии применения, решения проблем и методы оптимизации.

2. Подготовка среды

Подготовка оборудования

  1. Совет по развитию: Плата разработки серии STM32F4 или серии STM32H7
  2. отладчик: ST-LINK V2 или встроенный отладчик.
  3. датчик: Например, считыватель RFID-карт, датчик отпечатков пальцев, датчик PIR
  4. Привод: Например, электромагнитный замок, зуммер, светодиодный индикатор.
  5. Модуль связи: например, модуль Wi-Fi, модуль ZigBee.
  6. Отображать: например, OLED-дисплей
  7. Кнопка или ручка: используется для пользовательского ввода и настроек.
  8. источник питания:Адаптер питания

Подготовка программного обеспечения

  1. Интегрированная среда разработки (IDE)：STM32CubeIDE или Keil MDK
  2. Инструменты отладки：STM32 ST-LINK Utility или GDB
  3. Библиотеки и промежуточное программное обеспечение:Библиотека STM32 HAL и FreeRTOS

этапы установки

  1. Загрузите и установите STM32CubeMX.
  2. Загрузите и установите STM32CubeIDE.
  3. Настройте проект STM32CubeMX и сгенерируйте проект STM32CubeIDE.
  4. Установите необходимые библиотеки и драйверы

3. Основы интеллектуальной системы контроля доступа.

Архитектура системы управления

Интеллектуальная система контроля доступа состоит из следующих частей:

  1. Модуль сбора данных: используется для сбора карт контроля доступа, отпечатков пальцев и данных о движении.
  2. Модуль обработки данных и управления: Обрабатывать и анализировать собранные данные и генерировать управляющие сигналы.
  3. Коммуникационные и сетевые системы: Реализация связи между системой контроля доступа и сервером или другим оборудованием.
  4. система отображения: используется для отображения состояния системы и управляющей информации.
  5. система пользовательского ввода: Настройки и регулировки с помощью кнопок или ручек

Описание функции

Данные карты доступа, отпечатков пальцев и движения собираются с помощью различных датчиков и отображаются на OLED-дисплее в режиме реального времени. Система реализует мониторинг доступа и автоматическое управление посредством обработки данных и сетевой связи. Пользователи могут выполнять настройки с помощью кнопок или ручек и просматривать текущий статус на дисплее.

4. Реализация кода: внедрить интеллектуальную систему контроля доступа.

4.1 Модуль сбора данных

Настроить RFID-считыватель

Используйте STM32CubeMX для настройки интерфейса UART:

  1. Откройте STM32CubeMX и выберите модель платы разработки STM32.
  2. В графическом интерфейсе найдите вывод UART, который необходимо настроить, и установите его в режим UART.
  3. Сгенерируйте код и импортируйте его в STM32CubeIDE.

Код:

  1. #include "stm32f4xx_hal.h"
  2.  
  3. UART_HandleTypeDef huart1;
  4.  
  5. void UART1_Init(void) {
  6.     huart1.Instance = USART1;
  7.     huart1.Init.BaudRate = 9600;
  8.     huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  9.     huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  10.     huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  11.     huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  12.     huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  13.     huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  14.     HAL_UART_Init(&huart1);
  15. }
  16.  
  17. uint8_t Read_RFID_Card(uint8_t* buffer, uint16_t size) {
  18.     return HAL_UART_Receive(&huart1, buffer, size, HAL_MAX_DELAY);
  19. }
  20.  
  21. int main(void) {
  22.     HAL_Init();
  23.     SystemClock_Config();
  24.     UART1_Init();
  25.  
  26.     uint8_t rfid_buffer[16];
  27.  
  28.     while (1) {
  29.         if (Read_RFID_Card(rfid_buffer, 16) == HAL_OK) {
  30.             // 处理RFID数据
  31.         }
  32.         HAL_Delay(1000);
  33.     }
  34. }
Настроить датчик отпечатков пальцев

Используйте STM32CubeMX для настройки интерфейса UART:

  1. Откройте STM32CubeMX и выберите модель платы разработки STM32.
  2. В графическом интерфейсе найдите вывод UART, который необходимо настроить, и установите его в режим UART.
  3. Сгенерируйте код и импортируйте его в STM32CubeIDE.

Код:

  1. #include "stm32f4xx_hal.h"
  2.  
  3. UART_HandleTypeDef huart2;
  4.  
  5. void UART2_Init(void) {
  6.     huart2.Instance = USART2;
  7.     huart2.Init.BaudRate = 57600;
  8.     huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  9.     huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  10.     huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  11.     huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  12.     huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  13.     huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  14.     HAL_UART_Init(&huart2);
  15. }
  16.  
  17. uint8_t Read_Fingerprint(uint8_t* buffer, uint16_t size) {
  18.     return HAL_UART_Receive(&huart2, buffer, size, HAL_MAX_DELAY);
  19. }
  20.  
  21. int main(void) {
  22.     HAL_Init();
  23.     SystemClock_Config();
  24.     UART2_Init();
  25.  
  26.     uint8_t fingerprint_buffer[32];
  27.  
  28.     while (1) {
  29.         if (Read_Fingerprint(fingerprint_buffer, 32) == HAL_OK) {
  30.             // 处理指纹数据
  31.         }
  32.         HAL_Delay(1000);
  33.     }
  34. }

4.2 Модуль обработки данных и управления

Модуль обработки данных преобразует данные датчиков в данные, которые можно использовать в системе управления, и выполняет необходимые расчеты и анализ.

Алгоритм контроля доступа

Реализовать простой алгоритм контроля доступа для управления выключателем электромагнитного замка на основе данных карты доступа и отпечатков пальцев:

  1. #define AUTHORIZED_CARD_ID "1234567890"
  2. #define AUTHORIZED_FINGERPRINT_ID "A1B2C3D4E5"
  3.  
  4. void Control_Door(uint8_t* rfid_data, uint8_t* fingerprint_data) {
  5.     if (strcmp((char*)rfid_data, AUTHORIZED_CARD_ID) == 0 ||
  6.         strcmp((char*)fingerprint_data, AUTHORIZED_FINGERPRINT_ID) == 0) {
  7.         // 打开门锁
  8.         HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);
  9.     } else {
  10.         // 关闭门锁
  11.         HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET);
  12.     }
  13. }
  14.  
  15. int main(void) {
  16.     HAL_Init();
  17.     SystemClock_Config();
  18.     UART1_Init();
  19.     UART2_Init();
  20.     GPIO_Init();
  21.  
  22.     uint8_t rfid_buffer[16];
  23.     uint8_t fingerprint_buffer[32];
  24.  
  25.     while (1) {
  26.         if (Read_RFID_Card(rfid_buffer, 16) == HAL_OK &&
  27.             Read_Fingerprint(fingerprint_buffer, 32) == HAL_OK) {
  28.             Control_Door(rfid_buffer, fingerprint_buffer);
  29.         }
  30.         HAL_Delay(1000);
  31.     }
  32. }

4.3 Реализация системы связи и сети

Настроить модуль Wi-Fi

Используйте STM32CubeMX для настройки интерфейса UART:

  1. Откройте STM32CubeMX и выберите модель платы разработки STM32.
  2. В графическом интерфейсе найдите вывод UART, который необходимо настроить, и установите его в режим UART.
  3. Сгенерируйте код и импортируйте его в STM32CubeIDE.

Код:

  1. #include "stm32f4xx_hal.h"
  2. #include "usart.h"
  3. #include "wifi_module.h"
  4.  
  5. UART_HandleTypeDef huart3;
  6.  
  7. void UART3_Init(void) {
  8.     huart3.Instance = USART3;
  9.     huart3.Init.BaudRate = 115200;
  10.     huart3.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  11.     huart3.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  12.     huart3.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  13.     huart3.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  14.     huart3.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  15.     huart3.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  16.     HAL_UART_Init(&huart3);
  17. }
  18.  
  19. void Send_Data_To_Server(uint8_t* rfid_data, uint8_t* fingerprint_data) {
  20.     char buffer[128];
  21.     sprintf(buffer, "RFID: %s, Fingerprint: %s", rfid_data, fingerprint_data);
  22.     HAL_UART_Transmit(&huart3, (uint8_t*)buffer, strlen(buffer), HAL_MAX_DELAY);
  23. }
  24.  
  25. int main(void) {
  26.     HAL_Init();
  27.     SystemClock_Config();
  28.     UART3_Init();
  29.     UART1_Init();
  30.     UART2_Init();
  31.  
  32.     uint8_t rfid_buffer[16];
  33.     uint8_t fingerprint_buffer[32];
  34.  
  35.     while (1) {
  36.         if (Read_RFID_Card(rfid_buffer, 16) == HAL_OK &&
  37.             Read_Fingerprint(fingerprint_buffer, 32) == HAL_OK) {
  38.             Send_Data_To_Server(rfid_buffer, fingerprint_buffer);
  39.         }
  40.         HAL_Delay(1000);
  41.     }
  42. }

4.4 Пользовательский интерфейс и визуализация данных

Настройка OLED-дисплея

Используйте STM32CubeMX для настройки интерфейса I2C:

  1. Откройте STM32CubeMX и выберите модель платы разработки STM32.
  2. В графическом интерфейсе найдите вывод I2C, который необходимо настроить, и установите для него режим I2C.
  3. Сгенерируйте код и импортируйте его в STM32CubeIDE.

Код:

Сначала инициализируйте OLED-дисплей:

  1. #include "stm32f4xx_hal.h"
  2. #include "i2c.h"
  3. #include "oled.h"
  4.  
  5. void Display_Init(void) {
  6.     OLED_Init();
  7. }

Затем реализуйте функцию отображения данных для отображения статуса и данных контроля доступа на OLED-экране:

  1. void Display_Data(uint8_t* rfid_data, uint8_t* fingerprint_data) {
  2.     char buffer[32];
  3.     sprintf(buffer, "RFID: %s", rfid_data);
  4.     OLED_ShowString(0, 0, buffer);
  5.     sprintf(buffer, "Fingerprint: %s", fingerprint_data);
  6.     OLED_ShowString(0, 1, buffer);
  7. }
  8.  
  9. int main(void) {
  10.     HAL_Init();
  11.     SystemClock_Config();
  12.     I2C1_Init();
  13.     Display_Init();
  14.     UART1_Init();
  15.     UART2_Init();
  16.  
  17.     uint8_t rfid_buffer[16];
  18.     uint8_t fingerprint_buffer[32];
  19.  
  20.     while (1) {
  21.         if (Read_RFID_Card(rfid_buffer, 16) == HAL_OK &&
  22.             Read_Fingerprint(fingerprint_buffer, 32) == HAL_OK) {
  23.             // 显示门禁数据
  24.             Display_Data(rfid_buffer, fingerprint_buffer);
  25.         }
  26.         HAL_Delay(1000);
  27.     }
  28. }

5. Сценарий применения: управление и оптимизация контроля доступа.

Управление доступом в офисное здание

Интеллектуальную систему контроля доступа можно использовать для управления контролем доступа в офисных зданиях. Благодаря мониторингу данных контроля доступа в реальном времени можно реализовать автоматическое управление для повышения безопасности и эффективности управления офисными зданиями.

Управление контролем доступа сообщества

В сообществах интеллектуальные системы контроля доступа могут осуществлять автоматизированное управление жильцами и посетителями, повышая безопасность и удобство сообщества.

Управление контролем доступа в дом

Интеллектуальные системы контроля доступа можно использовать для контроля доступа в дом, чтобы обеспечить более разумное управление доступом в дом посредством автоматического контроля и анализа данных.

Исследование умного здания

Интеллектуальные системы контроля доступа могут использоваться в исследованиях умных зданий, чтобы обеспечить научную основу для управления и оптимизации контроля доступа в зданиях посредством сбора и анализа данных.

⬇Помогите всем систематизировать информацию о микроконтроллерах.

Коллекция проектов, включая stm32 [исходный код + документы разработки]

Нажмите на синие слова ниже, чтобы получить его. Спасибо за вашу поддержку! ⬇

Нажмите, чтобы получить более подробную информацию о вставке

Для обсуждения проблемы вы можете отправить личное сообщение для получения информации по stm32!

 

6. Решение проблем и оптимизация

Часто задаваемые вопросы и решения

Данные датчика неточны

Убедитесь, что соединение между датчиком и STM32 стабильно, и регулярно калибруйте датчик для получения точных данных.

Решение: Проверьте надежность соединения между датчиком и STM32, при необходимости перепаяйте или замените соединительный провод. В то же время датчики регулярно калибруются для обеспечения точных данных.

Контроль доступа работает нестабильно

Оптимизируйте алгоритм управления и конфигурацию оборудования, чтобы снизить нестабильность контроля доступа и повысить скорость отклика системы.

Решение: Оптимизировать алгоритм управления, отрегулировать параметры и уменьшить колебания и перерегулирования. Используйте высокоточные датчики для повышения точности и стабильности сбора данных. Выберите более эффективный привод, чтобы повысить скорость реагирования системы контроля доступа.

Передача данных не удалась

Убедитесь, что соединение между модулем Wi-Fi и STM32 стабильно, оптимизируйте протокол связи и повысьте надежность передачи данных.

Решение: Проверьте надежность соединения между модулем Wi-Fi и STM32, при необходимости перепаяйте или замените соединительный кабель. Оптимизируйте протоколы связи, чтобы уменьшить задержки передачи данных и скорость потери пакетов. Выберите более стабильный модуль связи, чтобы повысить надежность передачи данных.

На дисплее отображается неисправность

Проверьте линию связи I2C, чтобы убедиться, что связь между дисплеем и MCU нормальна, чтобы избежать ненормального отображения из-за проблем с линией.

Решение: проверьте, правильно ли подключены контакты I2C, и убедитесь, что питание стабильно. С помощью осциллографа определите сигнал шины I2C и убедитесь, что связь нормальна. При необходимости замените дисплей или MCU.

Предложения по оптимизации

Интеграция и анализ данных

Интегрируйте больше типов данных датчиков и используйте технологию анализа данных для прогнозирования и оптимизации условий окружающей среды.

Предложение: Добавьте больше датчиков мониторинга, таких как дверные датчики, датчики температуры и влажности и т. д. Используйте облачные платформы для анализа и хранения данных, чтобы предоставлять более комплексные услуги экологического мониторинга и управления.

Оптимизация взаимодействия с пользователем

Улучшите дизайн пользовательского интерфейса, обеспечьте более интуитивное отображение данных и более простой интерфейс управления, а также улучшите пользовательский опыт.

Рекомендация: используйте цветной дисплей с высоким разрешением, чтобы обеспечить более насыщенное визуальное восприятие. Разработайте простой и понятный пользовательский интерфейс, чтобы пользователям было проще работать. Обеспечить графическое отображение данных, таких как диаграммы параметров окружающей среды в реальном времени, исторические записи и т. д.

Улучшение интеллектуального управления

Добавьте интеллектуальную систему поддержки принятия решений для автоматической корректировки стратегий управления на основе исторических данных и данных в реальном времени для достижения более эффективного контроля и управления окружающей средой.

Рекомендация: используйте технологию анализа данных для анализа данных об окружающей среде и предоставления персонализированных предложений по управлению окружающей средой. В сочетании с историческими данными мы можем прогнозировать возможные проблемы и потребности и заранее оптимизировать стратегии контроля.

7. Закрытие и подведение итогов

В этом руководстве подробно описывается, как реализовать интеллектуальную систему контроля доступа во встроенной системе STM32. В нем подробно объясняется все: от выбора оборудования и реализации программного обеспечения до конфигурации системы и сценариев применения.

Личный профиль

Он посвятил себя исследованию технологий более 30 лет и владеет различными языками, такими как Java, Linux, Javascript, php, css и т. д. Он внес большой вклад в область открытого исходного кода. Станция документации для разработчиков, где можно поделиться некоторыми проблемами в разработке технологий для дальнейшего использования. Все ознакомьтесь.

моя контактная информация

Почта