基于STM32F103ZET6單片機(jī)的智能貓眼系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前，家居中普遍用的就是傳統(tǒng)的光學(xué)鏡頭貓眼，安裝在安全防盜門上來防范陌生人。但是，據(jù)相關(guān)媒體報(bào)道，一些不法分子利用光學(xué)貓眼，入侵住戶室內(nèi)。因此，現(xiàn)有的光學(xué)貓眼對(duì)家庭安全造成威脅，起不到安全防盜作用。所以人們開始希望有一種更為直觀、人性化、用戶體驗(yàn)更好的新一代貓眼面世。本文針住戶家庭安全需求將設(shè)計(jì)一款 Wi-Fi 智能貓眼，一方面是取代傳統(tǒng)光學(xué)門鈴,另一方面有拍照、攝像、存儲(chǔ)功能，帶有GSM和Wi-Fi模塊,支持發(fā)送短信功能，有訪客來訪時(shí),可實(shí)時(shí)將訪客信息通知到用戶的手機(jī)，同時(shí)用戶可以通過手機(jī)直接網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程和訪客視頻對(duì)話,為用戶提供了更全面的訪客信息Wi-Fi智能貓眼，滿足人們對(duì)家庭安全的需求。

1系統(tǒng)基本原理

智能貓眼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為攝像頭與顯示屏，攝像頭采用電池盒供電，安裝在防盜門上。聲音和圖像則通過 Wi-Fi 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇蛻舳?APP 上，如智能移動(dòng)終端（個(gè)人手機(jī)、平板電腦）。系統(tǒng)是以STM32F103ZET6單片機(jī)為控制核心，由WIFI模塊、GSM通訊模塊、傳感器模塊、顯示屏模塊、鍵盤模塊組成，并且具有視頻儲(chǔ)存功能。  

系統(tǒng)工作過程為：當(dāng)有人按下門鈴時(shí)，打開室外子機(jī)。經(jīng)過室外子機(jī)處理后，將信號(hào)傳入室內(nèi)主機(jī)。如果室內(nèi)主機(jī)置在有人狀態(tài)，喇叭響起，提醒主人有客人來訪。主人可在室內(nèi)通過顯示器觀察室外狀況，在確認(rèn)來訪者信息后，可以選擇摘機(jī)進(jìn)入語音模式，通過咪頭將主人的聲音傳送給通話控制模塊，與客人進(jìn)行通話。當(dāng)主機(jī)設(shè)在無人狀態(tài)，則直接通過GSM模塊向主人發(fā)送手機(jī)消息，主人可以用手機(jī)查看攝像頭采集的視頻信息，同時(shí)可以選擇摘機(jī)進(jìn)行通話。來客可以根據(jù)主人提供的密碼，通過門外鍵盤進(jìn)行開門。如果傳感器采集到非法開門信號(hào)，則向主人手機(jī)和物業(yè)發(fā)送報(bào)警消息，同時(shí)門外的報(bào)警器響起。圖1為智能貓眼系統(tǒng)系統(tǒng)框圖。

2系統(tǒng)主要功能

用戶可以通過手機(jī)、Pad訪問門外攝像頭,與訪客進(jìn)行視頻對(duì)話。系統(tǒng)可以備份音視頻記錄到設(shè)備本身或者用戶手機(jī)上，也支持事后用戶來查詢之前的記錄數(shù)據(jù)；當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有人非法闖入，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警（聲音或文字）到用戶手機(jī)上（根據(jù)設(shè)定，報(bào)警方式不同）。支持當(dāng)系統(tǒng)意外連接不上Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，或者Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)不能連接internet時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過GSM模塊發(fā)送報(bào)警信息或者直接撥打用戶設(shè)定的電話來報(bào)警。

3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

3.1主控芯片選型

選用的STM32F103ZET6是一種嵌入式-微控制器的集成電路（IC），速度是72MHz，程序存儲(chǔ)器容量是256KB，程序存儲(chǔ)器類型是FLASH，RAM容量是48K。具有 144P引腳，所有I/O口引出插針，方便擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)。

3.2視頻攝像頭選型

ALIENTEK ATK-OV2640是一款200W像素高清攝像頭模塊，該模塊采用OmniVision公司生產(chǎn)的一顆1/4寸的CMOS UXGA (1632*1232) 百萬高清圖像傳感器：OV2640。該模塊內(nèi)部集成有源晶振和LDO，具用JPEG和RGB565兩種形式的格式輸出，并且可支持包括曝光、白平衡、色度、飽和度、對(duì)比度等參數(shù)設(shè)置，具有靈敏度高、接口簡單、靈活性好的優(yōu)點(diǎn)，適用于不同場(chǎng)合，使用方便。

3.3液晶顯示屏  

 Wi-Fi 智能貓眼系統(tǒng)采用ALIENTEK公司生產(chǎn)的ATK-4.3 TFTLCD電容觸摸屏。該模塊是一款高性能4.3英寸電容觸摸屏模塊其分辨率為800*480，顯示更清晰細(xì)膩；16位真彩顯示，采用NT35510驅(qū)動(dòng)，該芯片直接自帶GRAM，無需外加驅(qū)動(dòng)器，速度超快，理論上最高刷屏速度可達(dá)78.9幀/秒；

3.4 WiFi模塊選型

USR-C215b是一款串口轉(zhuǎn)WIFI模塊 超低功耗串口轉(zhuǎn)WIFI模塊，該模塊可同時(shí)支持WiFi協(xié)議和TCP/IP協(xié)議，用戶使用配置操作簡單，就可以實(shí)現(xiàn)UART設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)功能。在TCP Server模式下，最多可支持5個(gè)TCP Client接入。該模塊可以支持AP和STA兩種工作模式，第一種工作模式下，等待其他WIFI設(shè)備接入通信。第二種工作模式，通過接入無線路由器實(shí)現(xiàn)通信。且模塊可選擇內(nèi)置或外置天線的應(yīng)用，方便客戶多重選擇。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1室內(nèi)主機(jī)模塊軟件設(shè)計(jì)

室內(nèi)主機(jī)是智能貓眼控制系統(tǒng)中最重要的部分之一。室內(nèi)主機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)住戶的門窗監(jiān)控，提供信心服務(wù)，安全報(bào)警。室內(nèi)主機(jī)主程序的功能是先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，檢測(cè)系統(tǒng)是否有數(shù)據(jù)，若有，則接收數(shù)據(jù)，確認(rèn)信號(hào)后，判斷是否摘機(jī)，摘機(jī)即接通開始，然后依次進(jìn)行開鎖、報(bào)警、掛機(jī)、超時(shí)的判斷，并且依次執(zhí)行對(duì)用的函數(shù)體。室內(nèi)主機(jī)主程序流程圖如圖2所示。

4.2室外子機(jī)模塊軟件設(shè)計(jì)

室外子機(jī)的軟件設(shè)計(jì)是采用主程序調(diào)用各個(gè)子程序。外子機(jī)最主要的任務(wù)之一是對(duì)視頻和通話通道進(jìn)行控制管理，當(dāng)主機(jī)設(shè)在無人狀態(tài)，則直接通過GSM模塊向主人發(fā)送手機(jī)消息，主人可以用手機(jī)查看攝像頭采集的視頻信息，同時(shí)可以選擇摘機(jī)進(jìn)行通話。程序流程圖如圖3所示。

5結(jié)束語

本設(shè)計(jì)是以STM32F103ZET6嵌入式-微控制器為核心的智能貓眼系統(tǒng)，作為實(shí)現(xiàn)智能家居可視對(duì)講系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)提供了智能可視對(duì)講系統(tǒng)室外子機(jī)，室內(nèi)主機(jī)這兩部分的硬件設(shè)計(jì)，可靠性高，系統(tǒng)組成簡化，成本低和安全的通信功能。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://m.12-baidu.cn/w/qk/21223.html