【分享】2025智能工程学院张淑婷&吕美绘智能车库系统

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一、作品简介

1. 基本信息

本智能车库系统以C51内核单片机为核心控制单元，搭配迪文屏EKT043E作为人机交互界面，通过Keil C51软件开发单片机控制程序，借助DWIN_DGUS软件完成迪文屏的界面设计与数据交互配置，实现车库门智能控制与车库内灯光智能管理两大核心功能。系统硬件包迪文屏EKT043E、步进电机驱动模块、步进电机、声音传感器、继电器模块、led及电源模块；软件层面分为单片机控制程序Keil C51编写和迪文屏组态程序DWIN_DGUS设计，两者通过串口通信实现数据交互。

2. 核心特点

可视化交互：迪文屏EKT043E提供直观的人机界面，可显示车库门状态（开启/关闭）、门体速度档位、灯光状态，支持触屏调节车库门关闭速度、手动控制灯光开关；

精准调速控制：基于步进电机实现车库门关闭速度多档位调节，C51单片机通过脉冲频率控制步进电机转速，适配不同场景下的门体运行需求；

智能灯光控制：集成声音传感器，检测到车库内有效声音时自动开启灯光，无声音触发时关闭，降低能耗；

稳定可靠：C51单片机逻辑控制精准，迪文屏DGUS协议通信稳定，硬件模块模块化设计，便于维护与扩展。

二、工作原理

1. 整体架构

系统分为控制层C51单片机、交互层迪文屏EKT043E、执行层步进电机、灯光和感知层声音传感器四层，各层通过预设协议交互，整体原理框架如下：

2. 各模块工作原理

（1）迪文屏与C51单片机通信原理

迪文屏EKT043E内置DGUS内核，通过DWIN_DGUS软件配置界面控件，并定义串口通信协议。

迪文屏向单片机发送指令：触屏操作时，迪文屏按DGUS协议封装指令数据，通过串口发送至C51单片机；

单片机向迪文屏反馈状态：单片机实时采集车库门状、灯光状、当前速度档位，按DGUS协议格式封装后，通过串口发送至迪文屏，更新界面显示。

（2）步进电机调速控制原理

硬件连接：C51单片机的P1口连接步进电机驱动模块的脉冲、方向、使能引脚，驱动模块连接28BYJ48步进电机，电机通过机械结构连接车库门；

调速逻辑：迪文屏发送的速度档对应不同的脉冲频，C51单片机通过定时器中断生成对应频率的脉冲信号，脉冲频率越高，步进电机转速越快，车库门关闭速度越快；方向引脚控制电机正反。

（3）声音控制灯光原理

声音传感采集车库内声音信号，将模拟信号转换为数字信输出至C51单片机的P3.0引脚：

触发逻辑：当传感器检测到声音，输出高电平，单片机接收到高电平后，控制P2.0引脚输出高电平，驱动继电器吸合，车库灯开启；

3．核心流程图解

三、设计思路

1. 设计过程

（1）需求分析与方案确定

首先明确智能车库系统核心需求：可视化交互、车库门调速关闭、声音控灯。对比不同控制方案后，确定：

主控单元：C51单片机，成本低、开发成熟，适配Keil C51开发环境；

交互界面：迪文屏EKT043E，DGUS协议简化界面开发，无需复杂底层驱动；

执行部件：步进电+ 继电器，满足不同控制需求；

感知部件：声音传感器，提升智能化程度。

（2）硬件设计与搭建

① 绘制硬件接线图：确定C51单片机与迪文、步进电机驱动模块、声音传感器、继电器的引脚对应关系；

②. 模块选型与焊接：选择28BYJ48步进电机+ULN2003驱动、LM386声音传感器、5V继电器模块，搭建最小系统并完成模块接线，测试各模块供电与通信稳定性。

（3）软件设计与调试

①. 迪文屏界面设计：

    配置界面布局：分为“状态显示区、“控制区；

    定义变量地址：为速度档、门状、灯光状分配DGUS变量地址，设置串口通信参数；

    生成组态文件：将配置文件下载至迪文屏，测试触屏操作是否能正常发送指令。

② 单片机程序开发：

    底层驱动编写：串口驱、定时器驱、IO口驱；

    逻辑层编写：指令解析函数解析迪文屏指令、速度控制函数、声音检测函数；

    联调：烧录程序至单片机，测试迪文屏调速、声音控灯功能，优化脉冲频率，解决通信丢包、电机抖动问题。

（4）系统集成与优化

整合硬件与软件，测试全流程功能：迪文屏显示是否实时、速度调节是否精准、声音触发是否灵敏。

2. 创新点

（1）可视化调速交互

传统车库门多为固定速度，本系统通过迪文屏触屏滑块直观调节步进电机脉冲频率，实现车库门关闭速度的多档位调节，适配不同用对门体运行速度的需求，且迪文屏实时显示当前速度档位与门体状态，提升交互体验。

（2）声音灯光智能联动

结合声音传感，实现车库灯“人来灯亮、人走灯灭”，无需手动开关，相比红外感应，声音触发更适配车库场景，降低能耗与硬件损耗。

（3）轻量化通信方案

基于迪文屏DGUS协议简化串口通信开发，无需编写复杂的界面驱动代码，仅需定义变量地址即可实现单片机与迪文屏的数据交互，降低开发难度，同时保证通信稳定性，适配C51单片机的资源特。

（4）模块化设计

硬件层面按“控制交互执行感知”分层模块化，软件层面按“驱动层逻辑层应用层”分层编写，便于功能扩，且故障排查更高效。

四、演示视频【迪文屏开发——智能车库系统】实训－二次开发智能车库_哔哩哔哩_bilibili
五、附件上传