基于STM32的人行通道智能控制与管理系统设计

随着现代社会经济的高速发展，城市人员流动量的大大增加，为保证公共场所高密度人群高效、有序地流动，以及一些区域之间不能随意互通的特殊要求，相应的人行通道控制与管理设备发挥了越来越重要的作用。本文采用新一代高性能ARM处理器STM32为核心控制器，设计了一种智能型人行通道控制系统，可根据现场的通行要求设定通道的开启和方向控制，为大型公共场所的出入人员提供文明、有序的通行方式，为有效地管理人员流动提供了方便。

1、系统总体设计

本系统主要包括中央控制模块、电机控制模块、人机交互模块、报警提示模块、通道方向指示模块、数据通信模块和电源管理模块。具有性能可靠的安全保护和报警装置、通道方向指示以及可扩展的大屏幕LED点阵显示界面。系统组成如图1所示。

图1  系统组成框图

（1）STM32微处理器模块：实现信号处理与协调控制。

（2）电机控制模块：实现通道闸门的开放和关闭操作。

（3）信号输入处理模块：输入信号主要包括刷卡信号，光电传感器的定位信号，闸门定位信号，上位机通信控制信号等等。

（4）人机交互模块：包括键盘和液晶显示。键盘显示用来完成系统参数设置以及动作方式指示等。

（5）报警系统模块：在非正常情况下，实现声光报警。

（6）通道方向指示模块：LED点阵显示进出通道方向。

（7）串行通信模块：采用RS485接口，实现远距离的多机控制。

（8）电源系统模块：主要包括正常工作电源、电源切换和蓄电池3个部分。整个电源系统内部协调运作，可实现闸门断电摆臂自动摆开、上电自动闭合，符合消防设计要求。

本系统的控制信号输入有4种，分别是刷卡信号、光电传感器的定位信号、闸门定位信号、上位机通信控制信号等。信号经STM32采集后，控制电机系统的运作，如遇到非正常情况，将启动报警和故障自检功能，并且能够使系统实现防夹、防冲功能，避免意外伤害。键盘显示模块可编程实现设备的运行状态。

2、系统硬件设计

2．1、核心微处理器STM32F103

本设计方案采用意法半导体（ST）公司的STM32F103微处理器，此处理器基于32位的Cortex－M3RISCCPU，该内核是专门设计于满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。此芯片的快速反应能力、低功耗以及稳定性，完全符合本设计的要求。

STM32F103对电机控制有强大优势：

（1）强大的Cortex－M3内核；

（2）带有死区产生功能的能产生6个PWM的高级定时器；

（3）众多的PWM输出使其可以驱动多个直流有刷电机、步进电机或者通用电机；

（4）2/3个ADC，各带有独立的采样保持电路，12位精度，1ms的转换时间；

（5）无传感器矢量控制算法时间小于21ms。