基于STM32F103ZET6單片機的智能貓眼系統設計

目前，家居中普遍用的就是傳統的光學鏡頭貓眼，安裝在安全防盜門上來防范陌生人。但是，據相關媒體報道，一些不法分子利用光學貓眼，入侵住戶室內。因此，現有的光學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計一款 Wi-Fi 智能貓眼，一方面是取代傳統光學門鈴,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絡遠程和訪客視頻對話,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系統基本原理

智能貓眼系統的設計結構為攝像頭與顯示屏，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 無線網絡傳輸到客戶端 APP 上，如智能移動終端（個人手機、平板電腦）。系統是以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。  

系統工作過程為：當有人按下門鈴時，打開室外子機。經過室外子機處理后，將信號傳入室內主機。如果室內主機置在有人狀態，喇叭響起，提醒主人有客人來訪。主人可在室內通過顯示器觀察室外狀況，在確認來訪者信息后，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。當主機設在無人狀態，則直接通過GSM模塊向主人發送手機消息，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發送報警消息，同時門外的報警器響起。圖1為智能貓眼系統系統框圖。

2系統主要功能

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。系統可以備份音視頻記錄到設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據；當系統檢測到有人非法闖入，系統會報警（聲音或文字）到用戶手機上（根據設定，報警方式不同）。支持當系統意外連接不上Wi-Fi網絡，或者Wi-Fi網絡不能連接internet時，系統會通過GSM模塊發送報警信息或者直接撥打用戶設定的電話來報警。

3系統硬件電路設計

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、對比度等參數設置，具有靈敏度高、接口簡單、靈活性好的優點，適用于不同場合，使用方便。

3.3液晶顯示屏  

 Wi-Fi 智能貓眼系統采用ALIENTEK公司生產的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，顯示更清晰細膩；16位真彩顯示，采用NT35510驅動，該芯片直接自帶GRAM，無需外加驅動器，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WIFI模塊 超低功耗串口轉WIFI模塊，該模塊可同時支持WiFi協議和TCP/IP協議，用戶使用配置操作簡單，就可以實現UART設備的聯網功能。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設備接入通信。第二種工作模式，通過接入無線路由器實現通信。且模塊可選擇內置或外置天線的應用，方便客戶多重選擇。

4系統軟件設計

4.1室內主機模塊軟件設計

室內主機是智能貓眼控制系統中最重要的部分之一。室內主機負責對住戶的門窗監控，提供信心服務，安全報警。室內主機主程序的功能是先進行系統初始化，檢測系統是否有數據，若有，則接收數據，確認信號后，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，并且依次執行對用的函數體。室內主機主程序流程圖如圖2所示。

4.2室外子機模塊軟件設計

室外子機的軟件設計是采用主程序調用各個子程序。外子機最主要的任務之一是對視頻和通話通道進行控制管理，當主機設在無人狀態，則直接通過GSM模塊向主人發送手機消息，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結束語

本設計是以STM32F103ZET6嵌入式-微控制器為核心的智能貓眼系統，作為實現智能家居可視對講系統的物理基礎。設計提供了智能可視對講系統室外子機，室內主機這兩部分的硬件設計，可靠性高，系統組成簡化，成本低和安全的通信功能。

本文來源：《企業科技與發展》：http://www.007hgw.com/w/qk/21223.html