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【物联网树莓派毕设04】Arduino实现电梯及人脸识别门禁

时间：2018-11-20 16:14:19

一、前言

这次是利用Arduino实现毕设中的电梯联动及门禁的部分，因为之前大二的时候用过Arduino做过课设，比较熟悉，其中一个项目就是实现模拟电梯运行。毕设的电梯部分，功能不用很复杂，只需要实现简单的呼梯即可。Arduino利用蓝牙与树莓派通信，通过树莓派进行人脸识别后，获取目标楼层需求，进而利用树莓派自带的蓝牙将数据传输给Arduino，同时打开进入酒店电梯门禁。效果图如下：

电梯人脸识别门禁

二、具体实现

1、硬件准备

（1）Arduino 的R3主板

（2）步进电机：驱动电梯上下

（3）74HC164芯片，1位共阴或共阳数码管：楼层显示

（4）超声波模块：测距，感知电梯所在楼层状态

（5）蓝牙HC-05：与树莓派蓝牙通信

（6）舵机SG90：门禁开关（注意：是90-180°的，不要360°）

（7）面包板、杜邦线若干、树莓派和摄像头就不多说了

2、功能验证

（1）舵机：有3根线，分别是黑红黄，其中黑色线接地，红色线接电源5V，黄色线则是信号线。通过write()函数来控制舵机的角度，范围：0-180°。

#include <Servo.h>Servo myservo; // 定义Servo对象来控制void setup(){ myservo.attach(10); // 控制线连接数字10 }void loop() {myservo.write(135); //角度可以自己根据需要调整delay(1000);myservo.write(30);delay(1000);}

（2）步进电机：按下图将步进电机和驱动板连接好，驱动板左侧IN1、IN2、IN3、IN4分别接至arduino的2-5串口上，看清驱动板的正负极，分别接地和5V，这里就不画接线图了

void setup(){for (int i = 2; i < 6; i++) { //步进电机串口的初始化 pinMode(i, OUTPUT); }}void clockwise(int num){ //步进电机正转函数 512/圈for (int count = 0; count < num; count++){for (int i = 2; i < 6; i++){digitalWrite(i, HIGH);delay(3);digitalWrite(i, LOW);}}}void anticlockwise(int num){ //步进电机反转函数 512/圈for (int count = 0; count < num; count++){for (int i = 5; i > 1; i--){digitalWrite(i, HIGH);delay(3);digitalWrite(i, LOW);}}}void loop() { clockwise(512);delay(1000);anticlockwise(512);delay(1000);}

(3)超声波测距：有4个引脚，VCC接5V，GND接地，trig接串口8，echo接串口9，测试结果会打印在串口监视器上。

int ting = 8;int echo = 9;float distance; //测距距离void setup(){Serial.begin(9600); //初始化超声波测距串口pinMode(ting,OUTPUT);pinMode(echo,INPUT);}void SendDis(){//发送超声波测距距离digitalWrite(ting,LOW);delayMicroseconds(2);digitalWrite(ting,HIGH);delayMicroseconds(10);digitalWrite(ting,LOW);distance = pulseIn(echo,HIGH)/58.00;Serial.println(distance);}void loop() { SendDis();delay(1000);}

（4）74HC164驱动数码管显示数字。74HC595更简单，但是需要3个串口，在串口不紧张的时候可以使用595，这里提供一种74HC164的方法，需要2个串口即可驱动数码管。

如图所示，根据74HC164的功能引脚图，DSA和DSB串联接到串口7上，CP时钟口接到带~的串口6上，这就是所需的两个串口。然后，Q0-Q7分别接上数码管的a-g上，GND接地，VCC和MR非串联接5V。其中，数码管的公共端，若是共阴，则串联接低电平；若是共阳，则串联一个电阻接高电平。

const unsigned char DuanMa[3]={0xf9,0xa4,0xb0}; //数码管段码这里给出1、2、3的int CLK = 6;int DAT = 7;void setup() {//初始化数码管串口pinMode(CLK, OUTPUT);pinMode(DAT, OUTPUT);}void SendByte(unsigned char dat){ //发送数码管数据 static unsigned char i;for(i=0;i<8;i++){digitalWrite(CLK,LOW);digitalWrite(DAT,bitRead(dat,7-i));digitalWrite(CLK,1);}}void loop(){SendByte(DuanMa[0]);delay(1000);SendByte(DuanMa[1]);delay(1000);SendByte(DuanMa[2]);delay(1000);}

（5）蓝牙HC-05，这里需要用到虚拟串口，选择Arduino上的11、12串口，利用函数SoftwareSerial mySerial(11,12)设置，这里11是RXD，12是TXD。要注意是蓝牙的RXD接Arduino的TXD，蓝牙的TXD接Arduino的RXD，然后VCC和GND分别接5V和地即可。

/** Arduino部分*/#include <SoftwareSerial.h>SoftwareSerial mySerial(11,12);void setup() {//开启串口通信Serial.begin(115200);mySerial.begin(9600); }void loop() { //蓝牙通信while(mySerial.available()){char c;c = mySerial.read();mySerial.println(c);switch(c){case '1':Serial.println("~~~电梯去往1楼~~~");break;case '2':Serial.println("~~~电梯去往2楼~~~");break;case '3':Serial.println("~~~电梯去往3楼~~~");break;default:break;}}}

树莓派打开VNC界面，右上角点击蓝牙图标，Turn On bluetooth，点击Add Device，Arduino上电之后，可以在列表中找到HC-05，鼠标放上去旁边会显示蓝牙地址，点击连接，默认密码：1234，即可配对成功。

"""树莓派部分"""import bluetoothimport timedef get_Floor(num):bd_addr = "98:D3:28:F7:A0:8G" #蓝牙HC-05的物理地址port = 1sock = bluetooth.BluetoothSocket(bluetooth.RFCOMM)sock.connect((bd_addr,port))sock.send(num)sock.close()if __name__== '__main__':while True:num =input("输入目标楼层：")get_Floor(num)time.sleep(0.2)