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

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,可實時將訪客信息通知到用戶的手機，同時用戶可以通過手機直接網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程和訪客視頻對話,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，如智能移動終端（個人手機、平板電腦）。系統(tǒng)是以STM32F103ZET6單片機為控制核心，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，并且具有視頻儲存功能。  

系統(tǒng)工作過程為：當(dāng)有人按下門鈴時，打開室外子機。經(jīng)過室外子機處理后，將信號傳入室內(nèi)主機。如果室內(nèi)主機置在有人狀態(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，可以選擇摘機進入語音模式，通過咪頭將主人的聲音傳送給通話控制模塊，與客人進行通話。當(dāng)主機設(shè)在無人狀態(tài)，則直接通過GSM模塊向主人發(fā)送手機消息，主人可以用手機查看攝像頭采集的視頻信息，同時可以選擇摘機進行通話。來客可以根據(jù)主人提供的密碼，通過門外鍵盤進行開門。如果傳感器采集到非法開門信號，則向主人手機和物業(yè)發(fā)送報警消息，同時門外的報警器響起。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、Pad訪問門外攝像頭,與訪客進行視頻對話。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)檢測到有人非法闖入，系統(tǒng)會報警（聲音或文字）到用戶手機上（根據(jù)設(shè)定，報警方式不同）。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，系統(tǒng)會通過GSM模塊發(fā)送報警信息或者直接撥打用戶設(shè)定的電話來報警。

3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

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，程序存儲器容量是256KB，程序存儲器類型是FLASH，RAM容量是48K。具有 144P引腳，所有I/O口引出插針，方便擴展實驗。

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，適用于不同場合，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，該芯片直接自帶GRAM，無需外加驅(qū)動器，速度超快，理論上最高刷屏速度可達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

4.1室內(nèi)主機模塊軟件設(shè)計

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

4.2室外子機模塊軟件設(shè)計

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

5結(jié)束語

本設(shè)計是以STM32F103ZET6嵌入式-微控制器為核心的智能貓眼系統(tǒng)，作為實現(xiàn)智能家居可視對講系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)。設(shè)計提供了智能可視對講系統(tǒng)室外子機，室內(nèi)主機這兩部分的硬件設(shè)計，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.00559.cn/w/qk/21223.html