基于STM32开发的智能门禁系统

通过RFID身份验证和电磁门锁控制，系统能够有效管理场所的出入安全，确保场所的安全性。通过集成RFID身份验证、门锁控制等功能，智能门禁系统能够有效管理人员的出入，确保场所的安全性。系统实时显示门禁状态，用户还可以通过Wi-Fi模块远程监控门禁系统的运行情况。本系统适用于家庭和办公楼，通过智能门禁控制系统自动识别RFID卡片，并根据识别结果控制门锁的开关，提升场所的安全性和便利性。：定期测试电磁门

STM32发烧友

1397人浏览 · 2024-08-26 17:08:29

STM32发烧友 · 2024-08-26 17:08:29 发布

引言
环境准备工作
- 硬件准备
- 软件安装与配置
系统设计
- 系统架构
- 硬件连接
代码实现
- 系统初始化
- RFID验证与门锁控制
- OLED状态显示
- Wi-Fi通信与远程监控
应用场景
- 家庭与办公楼的安全门禁管理
- 商业场所的访问控制
常见问题及解决方案
- 常见问题
- 解决方案
结论

1. 引言

随着安全需求的不断提升，智能门禁系统逐渐成为保障家庭、办公楼和商业场所安全的重要手段。通过集成RFID身份验证、门锁控制等功能，智能门禁系统能够有效管理人员的出入，确保场所的安全性。本文将介绍如何使用STM32微控制器设计和实现一个智能门禁系统，并支持通过Wi-Fi模块进行远程监控和控制。

2. 环境准备工作

硬件准备

STM32开发板（例如STM32F103C8T6）
RFID读卡器模块（例如MFRC522，用于身份验证）
电磁门锁（用于控制门禁）
继电器模块（用于控制电磁门锁）
OLED显示屏（用于显示系统状态）
Wi-Fi模块（例如ESP8266，用于远程监控）
面包板和连接线
USB下载线

软件安装与配置

Keil uVision：用于编写、编译和调试代码。
STM32CubeMX：用于配置STM32微控制器的引脚和外设。
ST-Link Utility：用于将编译好的代码下载到STM32开发板中。

步骤：

下载并安装Keil uVision。
下载并安装STM32CubeMX。
下载并安装ST-Link Utility。

3. 系统设计

系统架构

智能门禁系统通过STM32微控制器作为核心控制单元，结合RFID读卡器实现身份验证，并根据验证结果控制电磁门锁的开关状态。系统实时显示门禁状态，用户还可以通过Wi-Fi模块远程监控门禁系统的运行情况。

硬件连接

RFID读卡器连接：将MFRC522读卡器的VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，SCK、MISO、MOSI和SDA引脚分别连接到STM32的SPI引脚（例如PA5、PA6、PA7、PB0），用于读取RFID标签数据。
电磁门锁连接：将电磁门锁的正极连接到继电器模块的输出引脚，控制引脚连接到STM32的GPIO引脚（例如PA1），通过继电器模块控制门锁的开关。
OLED显示屏连接：将OLED显示屏的VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，SCL和SDA引脚连接到STM32的I2C引脚（例如PB6、PB7），用于显示门禁状态。
Wi-Fi模块连接：将Wi-Fi模块的TX、RX引脚分别连接到STM32的USART引脚（例如PA9、PA10），VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，支持远程监控和数据传输。

4. 代码实现

系统初始化

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "rfid.h"
#include "lock_control.h"
#include "oled.h"
#include "wifi.h"

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
static void MX_I2C1_Init(void);
static void MX_SPI1_Init(void);

int main(void) {
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_I2C1_Init();
  MX_SPI1_Init();

  RFID_Init();
  LockControl_Init();
  OLED_Init();
  WiFi_Init();

  while (1) {
    // 系统循环处理
  }
}

void SystemClock_Config(void) {
  // 配置系统时钟
}

static void MX_GPIO_Init(void) {
  // 初始化GPIO
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1; // 控制电磁门锁
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

static void MX_USART1_UART_Init(void) {
  // 初始化USART1用于Wi-Fi通信
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
}

static void MX_I2C1_Init(void) {
  // 初始化I2C1用于OLED显示屏通信
  hi2c1.Instance = I2C1;
  hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;
  hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
  hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;
  hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
  hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
  hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;
  hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
  hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
  if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
}

static void MX_SPI1_Init(void) {
  // 初始化SPI1用于RFID模块通信
  hspi1.Instance = SPI1;
  hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
  hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
  hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
  hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
  hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
  hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
  hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;
  hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
  hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
  hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
  hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;
  if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
}

RFID验证与门锁控制

#include "rfid.h"
#include "lock_control.h"

void RFID_Init(void) {
  // 初始化RFID读卡器
}

bool RFID_Verify(void) {
  // 验证RFID标签是否有效
  return true; // 示例中假设验证通过
}

void LockControl_Init(void) {
  // 初始化电磁门锁控制模块
}

void LockControl_Open(void) {
  // 打开电磁门锁
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);
}

void LockControl_Close(void) {
  // 关闭电磁门锁
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
}

OLED状态显示

#include "oled.h"

void OLED_Init(void) {
  // 初始化OLED显示屏
}

void OLED_DisplayStatus(bool isAuthorized) {
  // 在OLED显示屏上显示门禁状态
  char displayStr[32];
  sprintf(displayStr, "Access: %s", isAuthorized ? "Granted" : "Denied");
  OLED_ShowString(0, 0, displayStr);
}

Wi-Fi通信与远程监控

#include "wifi.h"

void WiFi_Init(void) {
  // 初始化Wi-Fi模块
}

bool WiFi_IsConnected(void) {
  // 检查Wi-Fi是否已连接
  return true; // 示例中假设已连接
}

void WiFi_SendStatus(bool isAuthorized) {
  // 发送门禁状态到服务器或远程设备
  char dataStr[32];
  sprintf(dataStr, "Access: %s", isAuthorized ? "Granted"
sprintf(dataStr, "Access: %s", isAuthorized ? "Granted" : "Denied");
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)dataStr, strlen(dataStr), HAL_MAX_DELAY);
}

主程序循环处理

在main函数的while循环中，系统将不断进行RFID验证，并根据验证结果控制电磁门锁的开关状态。同时，系统会更新OLED显示屏上的状态信息，并通过Wi-Fi模块将门禁状态发送到远程设备。

while (1) {
  // 进行RFID验证
  bool isAuthorized = RFID_Verify();

  // 根据验证结果控制门锁
  if (isAuthorized) {
    LockControl_Open(); // 打开门锁
    OLED_DisplayStatus(true); // 显示授权通过
  } else {
    LockControl_Close(); // 关闭门锁
    OLED_DisplayStatus(false); // 显示授权失败
  }

  // 发送门禁状态到远程服务器
  if (WiFi_IsConnected()) {
    WiFi_SendStatus(isAuthorized);
  }

  HAL_Delay(1000); // 延时一段时间
}

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5. 应用场景

家庭与办公楼的安全门禁管理

本系统适用于家庭和办公楼，通过智能门禁控制系统自动识别RFID卡片，并根据识别结果控制门锁的开关，提升场所的安全性和便利性。用户还可以通过Wi-Fi远程监控门禁状态，确保门禁系统的运行情况。

商业场所的访问控制

本系统也适用于商业场所，通过智能门禁系统对员工和访客进行身份验证，确保场所的安全性。管理人员可以通过远程监控和控制门禁状态，实现对多个区域的访问控制。

6. 常见问题及解决方案

常见问题

RFID标签无法识别：可能是RFID标签受损或读卡器信号不佳。
- 解决方案：检查RFID标签的状态，确保其完好无损，并调整读卡器的位置或更换读卡器。
Wi-Fi连接不稳定：可能是网络信号弱或Wi-Fi模块配置不当。
- 解决方案：检查Wi-Fi模块的配置，确保网络环境良好。必要时更换信号更强的路由器或使用信号放大器。
电磁门锁无法控制：可能是继电器模块故障或电磁门锁损坏。
- 解决方案：检查继电器模块的工作状态，确保控制信号正常。必要时更换继电器或电磁门锁。

解决方案

RFID模块校准与维护：定期检查RFID模块和标签的状态，确保数据的准确性。必要时进行校准和更换。
系统监控与维护：定期测试电磁门锁、OLED显示屏和Wi-Fi模块的工作状态，确保系统能够在身份验证后及时响应，并保持门禁系统的正常运行。
Wi-Fi网络优化：根据实际情况优化Wi-Fi网络配置，确保系统能够稳定、快速地传输数据，避免网络延迟和信号中断。

7. 结论

本文详细介绍了如何使用STM32微控制器及相关硬件和软件，开发一个智能门禁系统。通过RFID身份验证和电磁门锁控制，系统能够有效管理场所的出入安全，确保场所的安全性。用户还可以通过Wi-Fi远程监控和控制门禁系统，适应不同场景的安全管理需求。该系统的设计和实现为现代门禁管理提供了一个可靠、高效的解决方案。