Arduino Nano 自动化车库滑动门控制器：OLED 状态显示、光电保护、限位检测

元器件与材料

项目背景

原车库门控制器因蜥蜴爬入导致 220V 短路烧毁。决定用 Arduino 重写控制逻辑，并增加原厂没有的功能：OLED 实时状态显示、光电安全保护、开关门超时故障检测、信号灯变频闪烁指示状态。

⚠ 高压警告：涉及 220V 电机控制，非专业人士请勿尝试，上机前务必仿真验证。

系统架构

• 主控单元：Arduino Nano + OLED + 继电器模块，安装在防护盒内
• 执行机构：原有 220V 电机、机械导轨 (未损坏)
• 无线接收：成品 433MHz 接收模块，输出继电器触发“开门”指令
• 大功率继电器：驱动 220V 电机正反转
• 安全传感器：光电对射 (防夹)、开门/关门到位限位开关

引脚分配

软件流程图 (状态机)

四大状态：

1. 主循环：等待“开门”指令，OLED 实时刷新传感器状态
2. 开门序列：启动开门电机+信号灯慢闪；检测到开门到位或再次收到开门指令→进入“门全开等待”
3. 门全开等待：默认 30 秒后自动关门；期间收到开门指令→直接进入关门序列；信号灯特殊闪烁 (短亮 100ms/长灭 2s)
4. 关门序列：启动关门电机+信号灯快闪；检测到关门到位→回主循环；检测到光电遮挡或收到开门指令→立即停止电机、反向开门；超时未到位→故障报警

关键代码片段

// 核心状态机结构 (伪代码)
void loop() {
  BUCLE_PRINCIPAL: // 主循环
    更新 OLED 显示传感器状态
    等待 OBRIR (开门指令) 变低
    goto SEQUENCIA_OBERTURA;

  SEQUENCIA_OBERTURA: // 开门
    启动开门电机, 信号灯慢闪(1Hz)
    循环检测:
      若开门到位传感器触发 -> goto PORTA_OBERTA
      若再次收到开门指令 -> 停止电机, goto SEQUENCIA_TANCAMENT
      刷新 OLED 显示耗时
      超时 28 秒 -> 故障标志 AVARIA=true
    goto A;

  PORTA_OBERTA: // 门全开等待
    关闭开门电机
    等待 30 秒 或 收到开门指令 -> goto SEQUENCIA_TANCAMENT
    信号灯特殊闪烁模式

  SEQUENCIA_TANCAMENT: // 关门
    启动关门电机, 信号灯快闪(3Hz)
    循环检测:
      若关门到位 -> 停止电机, goto BUCLE_PRINCIPAL
      若收到开门指令 -> 停止电机, goto SEQUENCIA_OBERTURA
      若光电遮挡 -> 停止电机, 延时 1 秒, goto SEQUENCIA_OBERTURA
      超时 28 秒 -> 故障, goto BUCLE_PRINCIPAL
    goto B;
}

完整代码

完整 C++ 代码 (含中英文注释版) 请见项目页面或 GitHub。代码采用 goto 实现状态跳转，虽非结构化编程典范，但在简单状态机中清晰有效。OLED 显示内容包括：当前阶段、动作耗时、光电/限位/开门指令状态、故障标志。

原理图与 PCB

提供 Fritzing 原理图、引脚定义表及扩展板布局。继电器模块控制信号灯、开门电机、关门电机三路；光电、限位、无线接收均为无源触点接数字输入上拉。