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智能车库门控制系统总体架构

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编辑时间 : 2021-02-25
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智能车库门控制系统主要分为远程遥控系统和接收控制系统两部分。远程遥控系统由STM8S105K4单片机、nRF24l01无线收发电路和相应车库门反馈报警、显示电路构成,系统可通过软件设置AES密钥和编码,从而解决遥控一对一,保证了库门控制安全可靠,为防止用户误按键,该遥控发送端还设有按键上锁和解锁功能。

使用前必须按下解锁键后才可操作车库门,通过nRF24l01无线收发模块将运行状态传送至控制系统接收端,执行相应操作。为节省发送端功耗,在规定时间内没有按键单片机设置为待机状态。接收控制系统分为系统供电电路、STM8S105K4单片机核心电路、nRF24l01无线收发电路、AD采集电路、电池充电电路、车库门电机控制电路、故障报警输出以及按键输入几部分。接收系统收到信息后由STM8单片机输出控制车库门运行。

系统可实现点动和常动控制,长按开启或关闭车库门按键超过5s后,库门电机将一直运行,直到再一次点动按下此键,则库门电机停止工作,库门电机在运行中,若遇到有障碍物或电机自身问题导致过流,则停止工作,并通过nRF24l01发送报警数据至遥控发送端,在发送端LCD上显示电机故障,若出现停电时,通过继电器触点切换到12V蓄电池供电,由蓄电池提供电机内离合器电源,保证车库门可手动轻松开启或关闭,为防止蓄电池长时图1智能车库门控制系统总体架构间供电而导致馈电,该系统接收控制端采用12V蓄电池充电电路,应用TI公司TL494作为核心控制芯片,实现蓄电池智能充电。系统总体架构如图1所示。

该系统硬件包括发送端和接收端电路,遥控发送端电路由STM8S105和NRF24L01以及外围IO构成。STM8S105K4通过SPI总线与NRF24L01通信,STM8S105的PC7接MISO,PC6接MOSI,PC5接SCK,PE5接24L10_CE,STM8S105K4的PD5-PD3以及PC4分别接开启和关闭车库门按键,加锁和解锁键,PD2作为接收发送握手成功指示灯信号,PD0作为接收端反馈报警指示灯,同时报警输出至扬声器,从节省功耗考虑,在接收端连接工作电压为3.3V、SPI总线接口的5110LCD屏,作为故障反馈和自学习状态显示。为降低功耗在无故障情况下关闭液晶显示,单片机PD6、PD7、PF4、PB5、PB4接口分别与5110液晶屏的RST、SCE、MISO、MOSI、SCK引脚连接,由于该单片机SPI总线有限,因此单片机模拟SPI总线时序与5110LCD进行数据传输。发送端硬件主控电路如图2所示。接收端电路由STM8S105K4和nRF24L01以及电机控制电路,故障报警电路、AD采样电路以及蓄电池充电电路构成,用户解锁后进行车库门操作,接收端接收信号后,STM8S105K4单片机通过PD0、PD1口控制继电器实现库门的开启与关闭及停止控制,PB0作为电机故障的AD采集信号端口,PB1作为蓄电池充电电流采集信号接口。