如何使用Arduino創(chuàng)建停車(chē)門(mén)禁控制系統(tǒng)？

您將學(xué)習(xí)如何使用Arduino創(chuàng)建自己的停車(chē)門(mén)禁控制系統(tǒng)。

硬件部件：

定制PCB× 1個(gè)

Arduino Uno × 1個(gè)

SparkFun RFID Qwiic套件 × 1個(gè)

SG90微型伺服電機(jī) × 1個(gè)

LED（通用） × 2

面包板（通用） × 1個(gè)

跳線（通用） × 1個(gè)

RGB背光LCD-16x2 × 1個(gè)

軟件應(yīng)用程序和在線服務(wù)：

Arduino IDE

射頻識(shí)別或RFID（無(wú)線電頻率識(shí)別）是一種通過(guò)無(wú)線電信號(hào)自動(dòng)識(shí)別，通過(guò)RFID標(biāo)簽檢索和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方法。

這些RFID標(biāo)簽可以放置在動(dòng)物，物體上。

因此，這些標(biāo)簽具有許多應(yīng)用，例如放置在車(chē)輛上的不間斷標(biāo)簽，動(dòng)物識(shí)別。

RFID標(biāo)簽有3種類(lèi)型：無(wú)源是對(duì)發(fā)送器發(fā)送的信號(hào)做出響應(yīng)的標(biāo)簽，半無(wú)源和會(huì)發(fā)出信號(hào)本身的有源標(biāo)簽。

當(dāng)前，有幾種方法可以控制對(duì)位置的訪問(wèn)：使用指紋，帶密碼的小鍵盤(pán)以及使用RFID系統(tǒng)。

在本文中，我們將學(xué)習(xí)如何使用RFID技術(shù)開(kāi)發(fā)訪問(wèn)控制系統(tǒng)。

該系統(tǒng)將包括MFRC522 RFID模塊，用于打開(kāi)門(mén)的伺服電動(dòng)機(jī)，作為系統(tǒng)HMI的顯示器以及信號(hào)LED。

因此，在本文中，我們將學(xué)習(xí)如何使用RFID模塊開(kāi)發(fā)訪問(wèn)控制。

因此，通過(guò)本文您將學(xué)到：

在原型板上執(zhí)行電路組裝；

了解RFID模塊的功能；

伺服電機(jī)啟動(dòng)；

在液晶顯示屏上書(shū)寫(xiě)。

現(xiàn)在，我們將開(kāi)始使用RFID模塊完整介紹停車(chē)門(mén)禁系統(tǒng)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。

使用帶有Arduino的RFID模塊開(kāi)發(fā)停車(chē)門(mén)禁控制系統(tǒng)

該項(xiàng)目的核心是RFID模塊，該模塊由帶有MFRC522集成電路的印刷電路板和板上的天線組成。

當(dāng)電路板通電時(shí)，模塊會(huì)發(fā)射射頻信號(hào)，并且當(dāng)標(biāo)簽接近模塊時(shí)，將讀取標(biāo)簽，每個(gè)標(biāo)簽具有不同的代碼。

該模塊由3.3 V供電，并使用SPI（串行外設(shè)接口）通信與所使用的微控制器進(jìn)行通信。

要開(kāi)發(fā)此項(xiàng)目，第一步是組裝圖1中的電路。

電路的操作非常簡(jiǎn)單！伺服電機(jī)是用于打開(kāi)和關(guān)閉門(mén)的機(jī)構(gòu)。每次RFID模塊識(shí)別標(biāo)簽時(shí)，Arduino都會(huì)發(fā)送信息以激活或關(guān)閉門(mén)。

LCD被用作與用戶(hù)的通信接口。

接下來(lái)，我們將看到該項(xiàng)目的編程邏輯如何工作。

Arduino的停車(chē)系統(tǒng)控制的操作邏輯

要編程Arduino Nano，我們將需要以下庫(kù)：

SPI-包含執(zhí)行SPI通信所需功能的庫(kù)。

MFRC522-包含與RFID模塊通信所需功能的庫(kù)。

伺服-包含啟動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)所需功能的庫(kù)。

電線-包含與LCD顯示器進(jìn)行I2C通信所需功能的庫(kù)。

Arduino IDE中未安裝liquidCrystal_I2C和MFRC522庫(kù)，因此我們必須安裝它們。

安裝庫(kù)后，關(guān)閉Arduino IDE并再次打開(kāi)它。

完整的代碼如下所示。

/*

* Teste Leitor RFID

* tag 1 F1 B103 1F 241 17703 31

F1 B1 03 1F

tag 2 14 45 29 57 20 69 41 87

14 45 29 57

*/

#include 《SPI.h》

#include 《MFRC522.h》

#include 《Servo.h》

#include 《Wire.h》

#include 《LiquidCrystal_I2C.h》

Servo myservo ;

LiquidCrystal_I2C lcd （0x27，2，1，0，4，5，6，7，3，POSITIVE）;

#define vermelho 4

#define verde 5

#define SS_PIN 10

#define RST_PIN 9

MFRC522 mfrc522 （SS_PIN， RST_PIN）;

void setup（）

{

Wire.begin（）;

lcd.begin（16，2）;

lcd.setBacklight（HIGH）;

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“Aproxime a sua ”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“tag do leitor ”）;

pinMode（verde，OUTPUT）;

pinMode（vermelho，OUTPUT）;

Serial.begin（9600）;

SPI.begin（）;

Serial.println（“Aproxime a tag do leitor ”）;

mfrc522.PCD_Init（）;

digitalWrite（verde，0）;

digitalWrite（vermelho，0）;

myservo.attach（6）;

}

void loop（）

{

if（！mfrc522.PICC_IsNewCardPresent（））

{

return;

}

if（！mfrc522.PICC_ReadCardSerial（））

{

return;

}

Serial.print（“ UID da tag ： ”）;

String conteudo = “”;

byte letra;

for （byte i = 0; i《 mfrc522.uid.size; i++）

{

Serial.print（mfrc522.uid.uidByte［i］ 《0x10 ？ “0”：“ ”）;

Serial.print（mfrc522.uid.uidByte［i］， HEX）;

conteudo.concat（String（mfrc522.uid.uidByte［i］ 《 0x10 ？ “ 0” ： “ ”））;

conteudo.concat（String（mfrc522.uid.uidByte［i］， HEX））;

}

Serial.println（）;

Serial.print（“Mensagem ： ”）;

conteudo.toUpperCase（）;

if（conteudo.substring（1） == “14 45 29 57”）

{

lcd.clear（）;

Serial.println（“Acesso liberado ”）;

lcd.setBacklight（HIGH）;

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“Ola ！”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“Acesso liberado”）;

digitalWrite（verde，1）;

digitalWrite（vermelho，0）;

myservo.write（95）;

delay（800）;

myservo.write（10）;

digitalWrite（verde，0）;

digitalWrite（vermelho，1）;

}

if（conteudo.substring（1） == “F1 B1 03 1F”）

{

lcd.clear（）;

Serial.println（“Acesso negado ”）;

digitalWrite（verde，0）;

digitalWrite（vermelho，1）;

lcd.setBacklight（HIGH）;

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“Erro ！ Tag nao ”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“autorizada ”）;

}

delay（1000）;

lcd.clear（）;

lcd.setBacklight（HIGH）;

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“Aproxime a sua ”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“tag do leitor ”）;

}

在下面，我們將解釋該項(xiàng)目的完整邏輯。

您需要做的第一件事是聲明項(xiàng)目中使用的組件的所有庫(kù)。

#include 《SPI.h》

#include 《MFRC522.h》

#include 《Servo.h》

#include 《Wire.h》

#include 《LiquidCrystal_I2C.h》

然后，聲明伺服電機(jī)和LCD的對(duì)象。對(duì)象的創(chuàng)建如下。

Servo myservo;

LiquidCrystal_I2C lcd （0x27，2，1，0，4，5，6，7，3，POSITIVE）;

MFRC522 mfrc522 （SS_PIN， RST_PIN）;

現(xiàn)在，我們已經(jīng)在Arduino上連接了引腳。

#define vermelho 4

#define verde 5

#define SS_PIN 10

#define RST_PIN 9

下面是void設(shè)置功能。它初始化I2C串行通信，串行通信，將引腳配置為輸出，以及連接伺服電機(jī)的引腳。

void setup（）

{

Wire.begin（）;

lcd.begin（16，2）;

lcd.setBacklight（HIGH）;

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“Aproxime a sua ”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“tag do leitor ”）;

pinMode（verde，OUTPUT）;

pinMode（vermelho，OUTPUT）;

Serial.begin（9600）;

SPI.begin（）;

Serial.println（“Aproxime a tag do leitor ”）;

mfrc522.PCD_Init（）;

digitalWrite（verde，0）;

digitalWrite（vermelho，0）;

myservo.attach（6）;

}

現(xiàn)在讓我們了解在void循環(huán)函數(shù)中實(shí)現(xiàn)的完整編程邏輯如何工作。請(qǐng)參見(jiàn)下面的空循環(huán)代碼。

void loop（）

{

if（！mfrc522.PICC_IsNewCardPresent（））

{

return;

}

if（！mfrc522.PICC_ReadCardSerial（））

{

return;

}

Serial.print（“ UID da tag ： ”）;

String conteudo = “”;

byte letra;

for （byte i = 0; i《 mfrc522.uid.size; i++）

{

Serial.print（mfrc522.uid.uidByte［i］ 《0x10 ？ “0”：“ ”）;

Serial.print（mfrc522.uid.uidByte［i］， HEX）;

conteudo.concat（String（mfrc522.uid.uidByte［i］ 《 0x10 ？ “ 0” ： “ ”））;

conteudo.concat（String（mfrc522.uid.uidByte［i］， HEX））;

}

Serial.println（）;

Serial.print（“Mensagem ： ”）;

conteudo.toUpperCase（）;

if（conteudo.substring（1） == “14 45 29 57”）

{

lcd.clear（）;

Serial.println（“Acesso liberado ”）;

lcd.setBacklight（HIGH）;

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“Ola ！”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“Acesso liberado”）;

digitalWrite（verde，1）;

digitalWrite（vermelho，0）;

myservo.write（95）;

delay（800）;

myservo.write（10）;

digitalWrite（verde，0）;

digitalWrite（vermelho，1）;

}

if（conteudo.substring（1） == “F1 B1 03 1F”）

{

lcd.clear（）;

Serial.println（“Acesso negado ”）;

digitalWrite（verde，0）;

digitalWrite（vermelho，1）;

lcd.setBacklight（HIGH）;

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“Erro ！ Tag nao ”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“autorizada ”）;

}

delay（1000）;

lcd.clear（）;

lcd.setBacklight（HIGH）;

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“Aproxime a sua ”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“tag do leitor ”）;

}

您應(yīng)該做的第一件事是檢查沒(méi)有檢測(cè)到標(biāo)簽并且沒(méi)有讀取標(biāo)簽。代碼如下所示。

if（！mfrc522.PICC_IsNewCardPresent（））

{

return;

}

if（！mfrc522.PICC_ReadCardSerial（））

{

return;

}

之后，系統(tǒng)讀取標(biāo)簽并在IDE Arduino串行監(jiān)視器上顯示其值。請(qǐng)參閱下面的代碼部分。

Serial.print（“ UID da tag ： ”）;

String conteudo = “”;

byte letra;

for （byte i = 0; i《 mfrc522.uid.size; i++）

{

Serial.print（mfrc522.uid.uidByte［i］ 《0x10 ？ “0”：“ ”）;

Serial.print（mfrc522.uid.uidByte［i］， HEX）;

conteudo.concat（String（mfrc522.uid.uidByte［i］ 《 0x10 ？ “ 0” ： “ ”））;

conteudo.concat（String（mfrc522.uid.uidByte［i］， HEX））;

}

Serial.println（）;

Serial.print（“Mensagem ： ”）;

conteudo.toUpperCase（）;

不能在sistema上使用apresenta??odocódigo標(biāo)簽，請(qǐng)?jiān)趘al上使用十六進(jìn)制cadastrado no sistema。

if（conteudo.substring（1） == “14 45 29 57”）

{

lcd.clear（）;

Serial.println（“Acesso liberado ”）;

lcd.setBacklight（HIGH）;

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“Ola ！”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“Acesso liberado”）;

digitalWrite（verde，1）;

digitalWrite（vermelho，0）;

myservo.write（95）;

delay（800）;

myservo.write（10）;

digitalWrite（verde，0）;

digitalWrite（vermelho，1）;

}

如果標(biāo)簽值等于14 45 29 57，則將執(zhí)行上述條件的命令。在這些命令中，LCD將打印訪問(wèn)消息并激活伺服電機(jī)以打開(kāi)入口門(mén)。

如果標(biāo)簽值等于F1 B1 03 1F值，則代碼流輸入條件并顯示消息“標(biāo)簽未授權(quán)！”。并且不會(huì)觸發(fā)伺服電機(jī)釋放訪問(wèn)權(quán)限。

代碼部分如下所示。

if（conteudo.substring（1） == “F1 B1 03 1F”）

{

lcd.clear（）;

Serial.println（“Acesso negado ”）;

digitalWrite（verde，0）;

digitalWrite（vermelho，1）;

lcd.setBacklight（HIGH）;

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“Erro ！ Tag nao ”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“autorizada ”）;

}

最后，系統(tǒng)清潔LCD屏幕并顯示消息，以使用戶(hù)將標(biāo)簽靠近RFID閱讀器。代碼區(qū)域如下所示。

delay（1000）;

lcd.clear（）;

lcd.setBacklight（HIGH）;

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“Aproxime a sua ”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“tag do leitor ”）;

現(xiàn)在，我們將在平臺(tái)上的電路上看到代碼的結(jié)果。

對(duì)Arduino Uno進(jìn)行編程后，我們將使系統(tǒng)正常工作。

在圖2中，我們收到系統(tǒng)的初始消息，要求用戶(hù)接近標(biāo)簽以釋放訪問(wèn)權(quán)限。

在圖3中，我們讓用戶(hù)使用正確的標(biāo)簽進(jìn)行訪問(wèn)，然后綠色LED亮起并激活伺服電機(jī)，并且訪問(wèn)顯示在顯示屏上。

800毫秒后，伺服電動(dòng)機(jī)返回初始位置，綠色指示燈熄滅，紅色指示燈亮起。

在圖4中，用戶(hù)使用了未注冊(cè)的標(biāo)簽，因此系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤，并且不釋放訪問(wèn)權(quán)限。

之后，系統(tǒng)重新啟動(dòng)編程邏輯操作周期。

結(jié)論和未來(lái)項(xiàng)目改進(jìn)

使用RFID技術(shù)的系統(tǒng)已應(yīng)用于多種類(lèi)型的項(xiàng)目。它們不僅限于控制和訪問(wèn)系統(tǒng)。例如，一種非常常見(jiàn)的應(yīng)用是使用它來(lái)識(shí)別成批的服裝和其他商品。

利用您的創(chuàng)造力，您將通過(guò)帶有Arduino的RFID模塊為您的項(xiàng)目找到不同類(lèi)型的應(yīng)用程序。

將來(lái)，我們將使用Arduino創(chuàng)建門(mén)系統(tǒng)的原型，供您在實(shí)際中使用激光切割機(jī)或3D打印機(jī)設(shè)置停車(chē)場(chǎng)。
責(zé)任編輯:pj