基于STM32的无接触电梯控制系统设计与实现
1. 绪论
1.1 研究的目的和意义
1.1.1 研究的目的
- 随着社会的发展和人们生活水平的提高，电梯已经成为城市建设和居民出行的重要组成部分。然而，电梯也存在一些安全隐患和不便之处，如电梯按键容易受到交叉感染。为了解决这个问题，无接触电梯技术应运而生。
- 无接触电梯按键终端可点击在空中成像的电梯操作界面选择楼层。无接触电梯是一种利用无线通信技术，实现电梯的远程控制和智能管理的电梯系统。无接触电梯可以通过手机APP、微信小程序、蓝牙、卡等方式，实现电梯的呼叫、选择楼层、自动点亮目的楼层等功能。
1.1.2 研究的意义
- 无接触电梯的研究致力于降低电梯使用中的直接接触，可以有效降低电梯按钮或屏幕上的病毒和细菌的交叉感染风险，提高乘客的卫生安全水平，从而减少病毒和细菌的传播风险。
- 无接触电梯可以提高电梯的智能化水平，实现人机交互的便捷和舒适，满足乘客的个性化需求。除此之外，可以优化电梯的调度效率，减少乘客的等待时间，提高电梯的运行性能。采用无接触式方法可以有效地避免电梯按键被病毒污染，阻断新冠病毒的传播。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
- 目前国际上在无接触电梯领域有较强的竞争力的公司有几家例如：奥的斯电梯、三菱电机、蒂森克虏伯。
- 奥的斯电梯的无接触电梯方案包括语音识别、手机控制、人脸识别等技术。三菱电机的无接触电梯方案包括手势识、空中成像、智能卡等技术。蒂森克虏伯的无接触电梯方案包括全息投影、手势识别、智能眼镜等技术。
- 国外研究成果有两个较为具有代表性，其中语音识别技术具有代表的是美国奥的斯公司推出的一款名为“eCall”的智能电梯系统，可以通过自己的手机蓝牙操纵电梯，无需接触电梯按键，卫生又方便。手势识别技术具有代表的是德国蒂森克虏伯公司推出的一款名为“HoloLinc”的智能电梯系统，可以通过全息投影和手势识别来控制电梯，适用于疫情期间或者公共场所。
1.2.2 国内研究现状
- 国内无接触电梯市场现状随着信息化的不断加深，计算机技术，物联网和数据算法的发展，我国的智能化发展体系日趋完善，无接触电梯行业得到了越来越广泛的关注和发展。
- 我国的第一台无接触电梯是在2020年3月2日投入使用的，由安徽省东超科技有限公司研发，采用了空气成像技术。
- 我国具有竞争力的无接触电梯公司有以下几家公司：康力电梯、东超科技、旺龙科技。
- 我国的无接触电梯研究成果具有代表性的，首先便是东超科技使用空气成像技术的无接触电梯。利用激光和空气分子的相互作用，形成虚拟的屏幕。其次便是由华为和旺龙联合研制的无接触电梯系统能够实现以无接触的方式乘坐电梯，减少交叉传染的风险。
1.3 主要研究内容
- 本系统是以STM32单片机为核心，结合人体红外传感器模块，蜂鸣器模块，OLED显示屏，蓝牙模块，LED灯，减速舵机等外围电路，实现手机蓝牙操控电梯。
- 电梯故障报警：当电梯运转出现问题时，电梯内被困人员可按下报警按钮，有源蜂鸣器与LED灯便会发出报警，在听觉与视觉两方面给予人们提醒，让人们关注到电梯的故障，从而可以及时施救被困人员。
- 电梯门户安全：人体红外传感器在电梯系统中根据检测范围中，是否存在用户，以及小动物等来判断电梯门是否可以关闭，当红外传感器检测到活物时，遵循生命至上的原则，电梯门是无法关闭的，从而避免出现安全事故。而在电梯运行时，为了保证电梯内人们的安全，则会确保电梯在运行前先关闭电梯门在进行运转。
- 蓝牙连接：蓝牙连接主要是为了避免像近几年疫情爆发。新冠疫情爆发以来，乘坐电梯间接传染的风险成为防疫焦点，安全可靠的非接触式的电梯按键操控系统设计显得尤为重要。手机作为每个人的私有物品不存在交集，其次在疫情爆发期间老人及小孩都有手机，可以说是人们普遍都有的，使用蓝牙控制电梯，可以有效避免人们的交叉感染。
- OLED显示:OLED显示屏在无接触电梯中发挥重要作用，通过OLED屏幕可以显示目标楼层、当前楼层、电梯门的信息。使用者在电梯内可观察OLED屏幕，获知到电梯的当前楼层信息及运转状况亦或是在出现故障时更好地给施救人员传递自己被困楼层的信息。
1.4 论文组成
- 本文共分为六个部分，旨在对基于STM32的无接触电梯控制系统的设计与实现进行全面的阐述。
- 绪论部分详细阐述了无接触电梯的研究初衷、重要性以及当前国内外的研究概况，为后续章节的深入研究提供了必要的背景和理论支撑。
- 在无接触电梯的总体设计章节中，深入分析了课题需求，根据功能要求选择了适当的部件并进行了模块划分。同时，本章节也对设计理念进行了深度的阐述，为后续的研究工作提供了明确的指导方向。
- 无接触电梯的硬件设计章节，根据所需实现的功能设计了相应的硬件模块，并深入阐述了各模块的工作原理。除此之外，还对各个模块的引脚功能进行了详尽的解释，并明确指出了各模块与开发板之间的连接方式，为后续的软件设计环节奠定了坚实的硬件基础。
- 在软件设计部分，需要在已搭建的硬件基础上，精心设计出符合要求的软件模块，并详细阐述了各模块的代码设计。此外，还对各模块的功能进行了详细的介绍，展示了如何运用这些模块来实现整个系统的各种功能。
- 系统运行与调试章节，对系统软件和硬件功能进行了全面的调试，并对运行结果进行了深入分析和总结。通过这一过程，从而确保了系统能够稳定地运行，并且所有的功能都能得到成功的实现。
- 在总结与展望部分，本文对无接触电梯系统的设计与实现进行了全面而深入的总结，分析了在设计过程中所遇到的问题及其解决方案。同时，我们也对该设计未来可能的改进方向进行了展望，希望能为后续从事相关研究的学者们提供有益的借鉴和参考。
