基于stm32的可視化門(mén)禁系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 題 目 基于STM32的可視化門(mén)禁系統(tǒng) 學(xué)生 丁闖 學(xué) 號(hào) 學(xué) 院 電子與信息工程專(zhuān) 業(yè) 信息工程指導(dǎo)教師 高超職 稱(chēng)副教授 二一六 年 五 月 二十 日專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)目錄基于STM32的可視化門(mén)禁系統(tǒng)丁闖信息工程大學(xué)電子與信息工程學(xué)院信息工程系， 摘要：隨著智能技術(shù)的飛速發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普遍推廣，視頻門(mén)禁系統(tǒng)在我們生活隨處可見(jiàn)，住戶的安全性得到大大的提高，也體現(xiàn)了門(mén)禁系統(tǒng)向智能方向發(fā)展的特點(diǎn)。本系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)兩部分組成，下位機(jī)采用了Cortex-M3教學(xué)科研平臺(tái)UP-CUP-STM32-DVP作為硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用STM32F103ZET

2、6作為核心處理器，上位機(jī)也為以ARM為核心的移動(dòng)手持模塊，兩者通過(guò)WI-FI相互通信并配備攝像頭等模塊，實(shí)現(xiàn)了一種基于ARM的可視化智能家居門(mén)禁系統(tǒng)。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，使用靈活，智能化程度高，節(jié)省物力、人力和時(shí)間，用戶可以隨時(shí)隨地通過(guò)手機(jī)辨識(shí)來(lái)訪者并控制門(mén)禁系統(tǒng)，視屏門(mén)禁的應(yīng)用使家居安防的智能水平得到了提升，具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。 關(guān)鍵詞：可視化;門(mén)禁系統(tǒng);STM32;單片機(jī) Abstract :With the rapid development of intelligent technology and the popularization of computer applicati

3、on, access control system can be seen everywhere in our life. Household security has been greatly improved, which also reflects the development of access control system to intelligent direction. This system is composed of two parts, the upper computer and the lower computer. The lower computer uses

4、the Cortex-M3 teaching and research platform UP-CUP-STM32-DVP as the hardware development platform, using STM32F103ZET6 as the core processor. The upper computer is a mobile handheld module with ARM as its core, both communicate through WI-FI and equipped with cameras and other modules. Which implem

5、ent of a ARM based visual intelligent home access control system. The system is easy to operate, flexible to use, high degree of intelligence, saving material, manpower and time. Users can access and control the access control system at any time and at any time by mobile phone. The application of vi

6、deo access control to make home security intelligent level has been improved, with a broad application market.Key words: Visualization; System of access control; STM32; ARM第一章 緒論隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)逐漸普及，智能技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，社會(huì)信息化程度的迅速提高，人們的生活變得越來(lái)越便捷。越來(lái)越多的高新技術(shù)被應(yīng)用到生活中，本章將介紹可視化智能家居門(mén)禁系統(tǒng)的背景和意義。以及嵌入式的簡(jiǎn)介、智能家居的概述和海外研究近況。

7、1.1可視化智能家居門(mén)禁1.1.1 研究背景隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，ARM處理器的功能快速的增多，性能也變得更加優(yōu)秀。而且，通過(guò)ARM處理器實(shí)現(xiàn)的一些相關(guān)功能，不僅基于本科生的課程學(xué)習(xí)，而且不會(huì)超過(guò)本科生的設(shè)計(jì)能力。智能門(mén)禁系統(tǒng)的發(fā)展越來(lái)越多元化，逐漸成為發(fā)達(dá)的地區(qū)重要場(chǎng)所必備的安防系統(tǒng)之一。傳統(tǒng)的門(mén)禁安全設(shè)備僅僅是被動(dòng)的監(jiān)控，與之不同的是，智能家居門(mén)禁系統(tǒng)具有主動(dòng)監(jiān)控和報(bào)警控制的功能，是小區(qū)住戶安全防措施必不可少的，能夠提高住戶的安全感。以是，越來(lái)越多的人會(huì)在安防控制設(shè)備領(lǐng)域中使用它。隨著智能小區(qū)的普及，越來(lái)越多的用戶裝起了門(mén)禁系統(tǒng)。而門(mén)禁系統(tǒng)的通訊也從語(yǔ)言通訊向視頻通訊方面逐步轉(zhuǎn)變。視頻門(mén)禁系

8、統(tǒng)的出現(xiàn)，不僅提升了住戶心的安全感，使得住戶在工作時(shí)可以放心的把親人留在家中，而且體現(xiàn)了門(mén)禁系統(tǒng)向智能方向發(fā)展的趨勢(shì)。但是目前的視頻通話住戶必須起身站在門(mén)禁設(shè)備旁使用，這樣的情況給用戶體驗(yàn)帶來(lái)了一定的不適感。1.1.2 研究意義通過(guò)對(duì)研究背景中目前門(mén)禁系統(tǒng)不足之處的提出，本系統(tǒng)提出一種基于ARM的可視化智能家居門(mén)禁系統(tǒng)。該新型可視化智能家居門(mén)禁系統(tǒng)在以往門(mén)禁系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以Cortex-M3教學(xué)科研平臺(tái)UP-CUP-STM32-DVP作為硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，使用STM32F103ZET6作為核心處理器并配以基于ARM的移動(dòng)手持模塊進(jìn)行視頻通訊。本設(shè)計(jì)進(jìn)一步體現(xiàn)智能家居的人性化，用戶可以通過(guò)移動(dòng)手持模

9、塊方便的觀察訪客，并且可以通過(guò)手持模塊來(lái)控制房門(mén)的開(kāi)關(guān)，而不需要頻繁動(dòng)身親自開(kāi)門(mén)，節(jié)省時(shí)間、人力、和物力，給用戶提供了更簡(jiǎn)要的方便。1.2 嵌入式概述1.2.1 嵌入式簡(jiǎn)介嵌入式系統(tǒng)（Embedded system）按照英國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)的定義是：“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”1。嵌入式系統(tǒng)一般不是個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是固化在特定的設(shè)備里面的，不可以隨意安裝或卸載，需要使用專(zhuān)業(yè)的工具把系統(tǒng)代碼寫(xiě)入到存儲(chǔ)芯片上，比如，MP3 、手機(jī)里面的系統(tǒng)。通用計(jì)算機(jī)是每個(gè)行業(yè)都可以使用的，功能比較齊全，適應(yīng)性很強(qiáng)。嵌入式計(jì)算機(jī)是一種計(jì)算機(jī)的存在形式，從計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展中分離出來(lái)的。嵌入式系統(tǒng)是將先

10、進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。它的一些主要的特征如下：（1）嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)。運(yùn)行速度快、低功耗、集成度高、體積比較小可以方便的嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)和電子產(chǎn)品中。（2）可以在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中可靠的運(yùn)行。（3）面對(duì)控制的對(duì)象。面對(duì)傳感器信號(hào)的輸入；面對(duì)人機(jī)交互的操作控制；面對(duì)對(duì)象的伺服驅(qū)動(dòng)和控制。（4）優(yōu)良的控制性能。對(duì)外部各種模擬和數(shù)字信號(hào)能及時(shí)的捕捉，對(duì)多種不同的控制對(duì)象的實(shí)時(shí)控制。可以看出嵌入式計(jì)算機(jī)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在應(yīng)用目標(biāo)上有巨大的差別。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率、速度和經(jīng)濟(jì)性依據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象會(huì)受到不同程度的影響。在通用計(jì)算機(jī)中，巨型機(jī)是運(yùn)算最快的。而嵌入

11、式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要求的是對(duì)象的智能化控制能力；技術(shù)發(fā)展方向是與對(duì)象系統(tǒng)密切相關(guān)的嵌入式性能、控制能力與控制的可靠性2。嵌入式系統(tǒng)是有著嚴(yán)格要求的，有著完整的系統(tǒng)測(cè)試和可靠地評(píng)估體系。使用的資源較少，但需要專(zhuān)用的開(kāi)發(fā)工具，可完成諸如實(shí)時(shí)控制、監(jiān)測(cè)管理、數(shù)據(jù)處理等各種自動(dòng)化處理任務(wù)。它的核心是應(yīng)用，基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)技術(shù)，相對(duì)的硬件、軟件是可以縮擴(kuò)的。嵌入式系統(tǒng)是軟硬結(jié)合的東西，實(shí)際上嵌入式說(shuō)白了就是一個(gè)硬件電路加上一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，這種系統(tǒng)因?yàn)檐浻布急仨毟咝У脑O(shè)計(jì)，所以它擁有的軟件的程序段較小、自動(dòng)化度較高，響應(yīng)速率快等優(yōu)勢(shì)，非常適應(yīng)于面向?qū)ο笠獣r(shí)和多任務(wù)的應(yīng)用。傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)是是以單片機(jī)為基礎(chǔ)的，多

12、數(shù)顯示為以可編程控制器的形式。嵌入式系統(tǒng)的成長(zhǎng)分為三個(gè)時(shí)間段：簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)階段：70年代到 80年代，最初的70年代，單片機(jī)的出現(xiàn)，我們通過(guò)匯編語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，這類(lèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)單一，處理效率較低。到了80年代，微控制器的出現(xiàn)，推動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，此時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)還是相對(duì)簡(jiǎn)單，但功能不再單一，而且效率較高。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：90年代，嵌入式系統(tǒng)一飛沖天，因?yàn)橛布?duì)實(shí)時(shí)性要求的提高，嵌入式系統(tǒng)又是軟硬結(jié)合的，軟件的規(guī)模也隨之不停的擴(kuò)大。這一階段的特征是改善了操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，具備了一系列的功能，使軟件開(kāi)發(fā)變得簡(jiǎn)單。面向Internet:21世紀(jì)，互相網(wǎng)道路的不斷前進(jìn)，嵌入式要想做出進(jìn)一

13、步的突破，就必須和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)。操作系統(tǒng)的自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要便于移植，而且應(yīng)用嵌入式設(shè)備的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，功能更加多樣化。未來(lái)，嵌入式系統(tǒng)不停地向前邁步。1.2.2 嵌入式應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，充斥在國(guó)家的各個(gè)發(fā)展領(lǐng)域。人們生活中將無(wú)處不接觸到嵌入式產(chǎn)品。小到家里的家用電器，大到軍工、航天等一些重要軍事領(lǐng)域。在很多領(lǐng)域中，嵌入式著重在控制方面的應(yīng)用。在嵌入式應(yīng)用中，家電方面的應(yīng)用有著廣闊的前景。越來(lái)越多的家用電器嵌有處理器，實(shí)現(xiàn)多功能、遠(yuǎn)程控制、智能管理，方便人們的生活?，F(xiàn)在就可視化智能門(mén)禁系統(tǒng)而言，它是屬于遠(yuǎn)程控制的。不僅需要實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，還需要統(tǒng)一的控制協(xié)議。1.3 智能家居概

14、述智能家居（英文：smart home, home automation）是以住宅作為服務(wù)平臺(tái)，通過(guò)一系列的技術(shù)處理，將與家居有關(guān)的子系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，達(dá)到智能管理的目的。方便人們的生活，幫助人們更好的分配自己的業(yè)余時(shí)間，享受自己的生活。主體在于家庭自動(dòng)化，通過(guò)家電統(tǒng)一是一個(gè)開(kāi)關(guān)、遠(yuǎn)程控制家里電器設(shè)備、又如自動(dòng)控制空調(diào)的開(kāi)關(guān)（在溫度低于多少度開(kāi)始制熱，高于多少度開(kāi)始制冷，使房間處在一個(gè)舒適的溫度）等，以此來(lái)優(yōu)化人們生活。智能家居將讓用戶有更方便的手段來(lái)管理家庭設(shè)備，把電器設(shè)備聯(lián)合成是一個(gè)有機(jī)的整體。本系統(tǒng)也是智能家族里面的一小部分，用到了監(jiān)控系統(tǒng)和開(kāi)門(mén)（主要是監(jiān)控系統(tǒng)）。1.4 國(guó)外研究現(xiàn)狀最近幾

15、年，門(mén)禁系統(tǒng)在海外得到普及，也隨處可見(jiàn)。例如：學(xué)校的宿舍有著刷卡門(mén)禁系統(tǒng)、賓館的刷卡房門(mén)、開(kāi)車(chē)進(jìn)出小區(qū)要刷卡認(rèn)證等等。美國(guó)是最先提出“智能家居”這個(gè)概念的，也是目前在智能家居方面領(lǐng)先的國(guó)家之一，越來(lái)越多國(guó)家的一些大型企業(yè)把重心移向個(gè)人家庭智能化的研發(fā)，競(jìng)爭(zhēng)這個(gè)有著無(wú)限潛力的市場(chǎng)。智能家居最初的發(fā)展是以電氣設(shè)備遠(yuǎn)程控制為主，主要的著重點(diǎn)在于控制。隨著電腦行業(yè)的發(fā)展，嵌入式的不斷前進(jìn)，無(wú)線系統(tǒng)慢慢的取代有線系統(tǒng)，我國(guó)的無(wú)線系統(tǒng)也慢慢趕上西方發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。這也就推動(dòng)了國(guó)家居智能化的發(fā)展。我國(guó)是有著廣大的人口資源，所以在智能化家居這個(gè)市場(chǎng)上可以獲得巨大的利潤(rùn)，雖然現(xiàn)在國(guó)家經(jīng)濟(jì)正在飛速發(fā)展，但相對(duì)西方

16、國(guó)家，我國(guó)人均還是比較貧窮的，大部分的消費(fèi)放在日常生活，沒(méi)有能力去對(duì)家庭進(jìn)行智能化改進(jìn)。所以我國(guó)有著大量的資源，當(dāng)大家都奔小康，追求精神上的享受時(shí)，這個(gè)行業(yè)的潛力才會(huì)真正顯露出來(lái)。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，智能化會(huì)越來(lái)越高端，人們對(duì)生活有了新的追求，這也就暗示智能家居市場(chǎng)有著不可限量的發(fā)展前景。第二章 系統(tǒng)分析本章將對(duì)課題的系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，對(duì)系統(tǒng)各功能模塊及其功能的進(jìn)行明確的介紹，以方便日后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。2.1 系統(tǒng)總體需求針對(duì)目前的門(mén)禁系統(tǒng)住戶必須起身走到門(mén)口站在門(mén)禁設(shè)備旁使用，這樣的情況給用戶體驗(yàn)帶來(lái)了一定的不適感。本設(shè)計(jì)利用日漸成熟的嵌入式系統(tǒng)結(jié)合傳感器技術(shù)，高性能A

17、RM處理器和視頻技術(shù)，開(kāi)發(fā)出基于ARM的可視化智能家居門(mén)禁系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制?？梢暬悄芗揖娱T(mén)禁系統(tǒng)，是在現(xiàn)有門(mén)禁系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，配上攝像頭模塊進(jìn)行觀察訪問(wèn)者。當(dāng)有訪客訪問(wèn)時(shí)，由訪客通過(guò)鍵盤(pán)模塊觸發(fā)系統(tǒng)，系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行。首先要初始化各個(gè)模塊，使各個(gè)模塊處于待機(jī)狀態(tài)，如果住戶通過(guò)手持設(shè)備模塊返回控制信息，中央處理器使用攝像頭模塊開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，然后數(shù)據(jù)經(jīng)中央處理器處理過(guò)后通過(guò)WI-FI傳送到移動(dòng)手持模塊上，通過(guò)顯示屏可以觀察訪客，并通知用戶遠(yuǎn)程控制門(mén)禁系統(tǒng)；用戶也可以通過(guò)WI-FI與訪客進(jìn)行單方面的視頻語(yǔ)音通訊，更方便的探尋訪客來(lái)訪意圖。2.2 功能模塊系統(tǒng)需要的功能模塊有微處理器單元模塊、訪客呼

18、叫模塊、攝像頭模塊、語(yǔ)音通訊模塊、無(wú)線傳輸模塊和移動(dòng)手持模塊。 微處理器模塊使用的教學(xué)科研平臺(tái)是UP-CUP-STM32-DVP，此平臺(tái)采用STM32F103ZET6作為核心處理器（硬件介紹見(jiàn)下一章）。微處理器模塊主要功能是數(shù)據(jù)的采集與處理以及通訊模式選擇。當(dāng)訪客要求通訊時(shí)，該模塊將請(qǐng)求信息通過(guò)串口WI-FI發(fā)送給用戶。 訪客呼叫模塊：訪客通過(guò)訪客呼叫模塊撥打住戶的，并由微處理器單元模塊將呼叫信息通過(guò)WI-FI向移動(dòng)手持模塊發(fā)出請(qǐng)求通訊的信息。 攝像頭模塊：由用戶通過(guò)移動(dòng)手持模塊授權(quán)打開(kāi)，進(jìn)行與訪客的單方面視頻通訊。 語(yǔ)音通訊模塊：用于訪客與住戶之間單方面的語(yǔ)音通信，便于用戶確定訪客的來(lái)訪目的

19、。 無(wú)線傳輸模塊主要進(jìn)行移動(dòng)手持設(shè)備與微處理器單元模塊直接的信息交換，完成住戶的要求。 移動(dòng)手持模塊為以ARM為核心處理器的集成模塊，住戶通過(guò)該模塊來(lái)方便確定來(lái)訪者與之通訊，并且住戶可通過(guò)該模塊來(lái)控制房門(mén)的開(kāi)關(guān)。2.3 典型應(yīng)用場(chǎng)景示意圖下圖2-1為該可視化門(mén)禁系統(tǒng)典型應(yīng)用場(chǎng)景示意圖，在應(yīng)用時(shí)，多個(gè)用戶依次進(jìn)行訪客呼叫，住戶通過(guò)可視化門(mén)禁系統(tǒng)的手持模塊來(lái)決定是否允許訪客進(jìn)入，達(dá)到預(yù)期目的。圖2-1 典型應(yīng)用場(chǎng)景示意圖訪客到來(lái)時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)的鍵盤(pán)模塊進(jìn)行撥號(hào)，來(lái)通知住戶。門(mén)禁系統(tǒng)通過(guò)對(duì)訪客的撥號(hào)來(lái)確定被訪問(wèn)的住戶。初始化各個(gè)模塊后，通過(guò)串口WI-FI將訪客信息發(fā)送到住戶的移動(dòng)手持設(shè)備模塊上，由住戶

20、遠(yuǎn)程控制門(mén)禁系統(tǒng)。第三章 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1 硬件總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)硬件部分以UP-CUP-STM32-DVP教學(xué)科研平臺(tái)為核心的門(mén)禁終端和移動(dòng)手持模塊組成。本設(shè)計(jì)需要用到的硬件有STM32F103ZET6的迷你版2塊，2個(gè)串口WI-FI，2個(gè)液晶顯示屏，1個(gè)帶有連線的攝像頭（可與STM32單片機(jī)連接的），一個(gè)語(yǔ)音模塊，1個(gè)外放擴(kuò)音器，2個(gè)SD卡，里面裝著圖片，1個(gè)開(kāi)關(guān)按鈕，若干LCD燈和連線。3.2 門(mén)禁終端硬件設(shè)計(jì)門(mén)禁終端的控制核心是微處理器單元模塊，包括訪客呼叫模塊，攝像頭模塊，無(wú)線傳輸模塊和語(yǔ)音通訊模塊。硬件框圖如圖3-1：圖3-1 硬件框圖3.2.1 微處理器單元模塊微處理器單元模塊選

21、用Cortex-M3的 UP-CUP-STM32-DVP教學(xué)科研平臺(tái)，使用103系列的ZET6這塊芯片作為核心處理器。Cortex-M3教學(xué)科研平臺(tái)采用ST公司的STM 32F103ZET6芯片。STM32是一款基于ARM 的Cortex-M3核（Cortex-M3是32位的核，可以減少大部分時(shí)鐘周期和中斷），最高可達(dá)72MHZ的時(shí)鐘頻率，置512KB 閃存程序存儲(chǔ)器用于存放程序和數(shù)據(jù)和64K SRAM（CPU，能以0等待周期訪問(wèn)（讀/寫(xiě)）,并行LCD接口，兼容8080/6800模式。該款芯片資源豐富，下面簡(jiǎn)介一下這款芯片的一些資料。I/O接口：最多可達(dá)80個(gè)，每個(gè)接口都能映像16個(gè)外部中斷，

22、而且大部分端口可以外接5V電壓。在這些接口中，由3個(gè)外接串接口（SPI），2個(gè)I2S接口，可以工作主或從模式下工作，2路能夠在多主模式或從模式，支持標(biāo)準(zhǔn)和快速模式工作的I2C接口。定時(shí)器：包括4個(gè)通用的，2個(gè)高級(jí)控制的，2個(gè)普通的，2個(gè)WDT，以及1個(gè)系統(tǒng)滴答定時(shí)器。本系統(tǒng)用的STM 32F103ZET6這款芯片，它是屬于ST系列芯片中的第三類(lèi)（如果ST芯片按照容量大小分類(lèi)）！它置了5個(gè)串口收發(fā)器，它們的功能有提供異步通信、支持IrDA、SIR、ENDEC傳輸編解碼、單線半雙工通信模式等。這個(gè)芯片還有一個(gè)USB從設(shè)備接口, SDIO接口, 一個(gè)CAN接口,可兼容SRAM,NOR和NAND Fl

23、ash接口的16位總線FSMC。有12位A/D輸入及相對(duì)應(yīng)得12位D/A輸出。因?yàn)樗奶幚砥髻Y源豐富，還可以進(jìn)行進(jìn)一步的配置和擴(kuò)展。顯示設(shè)備有四個(gè)七段數(shù)碼管，2.4寸TFT真彩LCD支持觸摸屏，8*8點(diǎn)陣模塊和字符液晶屏。輸入設(shè)備有3*4矩陣鍵盤(pán)，五維遙感和3個(gè)中斷按鍵。傳感器種類(lèi)有壓力傳感器，霍爾開(kāi)關(guān)，和光敏電阻等。3.2.2 訪客呼叫模塊為了節(jié)省資源，我使用開(kāi)發(fā)平臺(tái)自帶鍵盤(pán)作為輸入。當(dāng)有訪客來(lái)訪時(shí)，只需要按下開(kāi)關(guān)鍵盤(pán)，通過(guò)微處理單元模塊，初始化各種模塊，再通過(guò)串口WI-FI傳遞信號(hào)。3.2.3 攝像頭模塊攝像頭可以分為兩類(lèi)：數(shù)字的和模擬的。其中，模擬攝像機(jī)采用隔行掃描轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換成

24、數(shù)字信號(hào)，最后變成視屏信號(hào)，它只能進(jìn)行單方向的信號(hào)傳輸，而且讀取的時(shí)候要使用監(jiān)視器。缺點(diǎn)就是系統(tǒng)體積大，使用成本高，分辨率低，安裝監(jiān)視器的時(shí)候考慮的因素較多。 數(shù)字?jǐn)z像頭可以直接捕獲影像，可以通過(guò)串、并口或者USB接口傳到計(jì)算機(jī)里，直接獲得所要的圖像或視頻。簡(jiǎn)化了視頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)也降低了制造成本。所以本設(shè)計(jì)將采用后者（OV7725攝像頭）作為本系統(tǒng)的攝像頭模塊。圖3-2 OV7725攝像頭OV7725最高可以獲得640*48060Hz分辨的輸出視頻，符合大部分產(chǎn)品的應(yīng)用需求，下面對(duì)OV7725攝像頭的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：靈敏度較高，適合低照度；有標(biāo)準(zhǔn)的SCCB配置接口，能配置輸出RAW RG

25、B、RGB（GRB422、RGB565/RGB444）、YVA422這些格式的視頻流；支持從CIF到40x30的各種尺寸圖象輸出 ,支持120FPS高幀速度輸出(QVGA,更適合抓拍快速移動(dòng)物體)；模塊板載大字節(jié)的FIFO，可輕松與MCU接口；可以自動(dòng)抑制噪聲，在信號(hào)最大的同時(shí)，盡力減少噪音；可以實(shí)現(xiàn)幀的同步配置；安裝定位精確度高。3.2.4 無(wú)線傳輸模塊因?yàn)樗{(lán)牙和WIFI都屬于無(wú)線傳輸模塊，這里我選擇的無(wú)線傳輸模塊是串口WIFI。下面我將對(duì)藍(lán)牙和WIFI的不同之處進(jìn)行介紹，以此來(lái)說(shuō)明我選擇WIFI的原因。首先藍(lán)牙和WIFI都屬于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。盡管藍(lán)牙設(shè)備之間可以直接通訊，但聯(lián)系到我們這個(gè)

26、可視化視屏門(mén)禁系統(tǒng)背景，我們需要的無(wú)線圍相對(duì)較大，藍(lán)牙的適用圍較小（一般在10米以），而WIFI的適用圍比藍(lán)牙的要大得多了。另一占決定因素的原因是傳送速度，藍(lán)牙速度比WIFI慢的多。以上兩個(gè)方面是我選擇使用WIFI的主要原因。下面還有幾個(gè)次要原因：就使用方式來(lái)說(shuō)，藍(lán)牙使用的一般是跳頻，而WIFI一般是直接序列擴(kuò)頻；對(duì)于藍(lán)牙和WIFI的使用目的，藍(lán)牙可以連接不同的電子設(shè)備，讓它們完成信息傳遞，而WIFI是為無(wú)線局域網(wǎng)而設(shè)計(jì)的。本系統(tǒng)的無(wú)線傳輸模塊使用串口轉(zhuǎn)WI-FI模塊。因?yàn)槭褂昧藘蓧KSTM32的板子，本系統(tǒng)也就選用了兩塊串口WIFI模塊，每個(gè)板子連接一塊，直接進(jìn)行信號(hào)匹配，匹配成功就可以進(jìn)行數(shù)

27、據(jù)傳送了。串口WIFI模塊是一種低成本、低功耗的嵌入式UART-ETH-WIFI（串口-以太網(wǎng)-無(wú)線網(wǎng)）模塊，采用的是串口接口，置TCP/IP協(xié)議棧。它的串口速率是可以調(diào)節(jié)的，可以實(shí)現(xiàn)用戶串口、以太網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)（WIFI）3個(gè)接口之間的自由轉(zhuǎn)換。圖3-3 串口WIFI模塊實(shí)物圖串口WIFI模塊部分硬件電路如下圖所示：圖3-4 RS232串口圖3-5 按鍵圖3-6 網(wǎng)絡(luò)接口圖3-7 WIFI模塊3.2.5 語(yǔ)音通訊模塊語(yǔ)音系統(tǒng)是日常生活中不可或缺的一部分，ATM語(yǔ)音提示、公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)、語(yǔ)音門(mén)鈴、電梯語(yǔ)音提示系統(tǒng)等隨處可見(jiàn)。本系統(tǒng)使用ISD1700系列語(yǔ)音模塊。ISD1700系列單片優(yōu)質(zhì)語(yǔ)音錄放芯

28、片，能夠提供20秒240秒可選的錄放音時(shí)間，可以多段錄音，芯片有存儲(chǔ)管理系統(tǒng)來(lái)管理多段錄音。關(guān)鍵是在單獨(dú)使用按鍵的情況下能進(jìn)行多段語(yǔ)音的錄制和播放，而且具有簡(jiǎn)單易用、外圍電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，是開(kāi)發(fā)語(yǔ)音系統(tǒng)的上佳選擇。對(duì)語(yǔ)音模塊的一些主要按鍵進(jìn)行介紹：REC：錄音，電平觸發(fā)（門(mén)禁系統(tǒng)的錄音已經(jīng)燒FLASH里面了）；PLAY：放音，如果是邊沿觸發(fā)則播放一段，若是電平觸發(fā)就進(jìn)行循環(huán)播放；RESET：復(fù)位；RDY/INT：就緒或中斷；FWD：功能是播放下一曲。圖3-5 語(yǔ)音通訊模塊實(shí)物下圖是語(yǔ)音通訊模塊的硬件電路：圖3-6 語(yǔ)音通訊模塊硬件電路3.3 移動(dòng)手持模塊設(shè)計(jì)基于ARM的處理器，串口轉(zhuǎn)WIFI模塊

29、和TFT液晶屏組成了移動(dòng)手持模塊。TFT屏為3.2寸液晶電阻觸摸屏自帶ILI9341控制器。TFT（就是真彩屏）屏是有源矩陣液晶顯示器的一種，是一款比較容易實(shí)現(xiàn)高分辨率的顯示器件。相對(duì)于其他同類(lèi)產(chǎn)品，它的圖像是最清楚的，因?yàn)樗呐帕惺强捎洃浶缘?。下面是TFT液晶屏的一些優(yōu)點(diǎn)：相應(yīng)時(shí)間比效短，并且色彩艷麗。因?yàn)殚T(mén)禁系統(tǒng)要求，在使用TFT液晶屏?xí)r，應(yīng)該注意一下校準(zhǔn)。利用單片機(jī)把校準(zhǔn)程序燒進(jìn)去，仿真之后按照要求對(duì)著屏幕進(jìn)行單點(diǎn)觸屏。，圖3-7 TFT屏實(shí)物圖3-8 TFT屏硬件電路TFT屏觸摸控制電路如圖3-9：圖3-9 TFT屏觸摸硬件電路3.4 KILL4的安裝與使用在使用STM32時(shí)，我們需要

30、使用Kill4對(duì)寫(xiě)的程序進(jìn)行仿真與程序調(diào)試。對(duì)于下載程序的方式有兩種：串口下載和JLINK下載，由于串口下載相對(duì)比較麻煩，而且JLINK下載可以在線調(diào)試，我這里將使用JLINK下載方式。在將程序通過(guò)JLINK下載到相應(yīng)的模塊里進(jìn)行仿真與調(diào)試之前，我們要在電腦上安裝JLINK驅(qū)動(dòng)。使用仿真器在線調(diào)試的時(shí)候需要注意的一點(diǎn)是將BOOT的開(kāi)關(guān)撥到FLASH檔位，不然在線調(diào)試的時(shí)候程序無(wú)法運(yùn)行。接著按照STM32給的資料，安裝MDK（程序：買(mǎi)開(kāi)發(fā)板的時(shí)候店家給的，網(wǎng)上也有，直接使用就行），安裝完MDK開(kāi)發(fā)環(huán)境后，在編譯程序的時(shí)候會(huì)有40K的代碼限制，我們只需要和諧下即可搞定。第四章 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1

31、總體設(shè)計(jì)本可視化智能家居門(mén)禁系統(tǒng)軟件整體包括兩大部分，即以Cortex-M3教學(xué)科研平臺(tái)UP-CUP-STM32-DVP為核心的門(mén)禁終端下位機(jī)和以ARM處理器為主的上位機(jī)，兩個(gè)模塊在各自不同的環(huán)境下運(yùn)行，主要實(shí)現(xiàn)門(mén)禁終端的數(shù)據(jù)采集和傳送，以及手持模塊的數(shù)據(jù)傳送和功能設(shè)定。圖4-1 總體設(shè)計(jì)4.2 門(mén)禁終端軟件設(shè)計(jì)門(mén)禁終端軟件設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的初始化和相應(yīng)功能的選擇設(shè)定。終端軟件流程如下圖4-2：圖4-2 終端軟件流程首先初始化門(mén)禁系統(tǒng)的各個(gè)模塊，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)有訪客通過(guò)鍵盤(pán)模塊訪問(wèn)的時(shí)候，門(mén)禁系統(tǒng)經(jīng)過(guò)對(duì)撥號(hào)分析后將數(shù)據(jù)發(fā)送到被呼叫用戶的移動(dòng)手持設(shè)備模塊。如果移動(dòng)手持設(shè)備模塊長(zhǎng)時(shí)間無(wú)應(yīng)答（

32、我這里設(shè)計(jì)的時(shí)間是5s），則向訪客提示住戶忙碌信息，如果住戶通過(guò)移動(dòng)手持設(shè)備模塊返回控制信息，則進(jìn)入接收數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)階段。其中接收數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)階段主要操作為是否開(kāi)門(mén)是否打開(kāi)攝像頭模塊和語(yǔ)音模塊是否結(jié)束這次流程。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，門(mén)禁系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的操作。 4.3 移動(dòng)手持設(shè)備模塊軟件設(shè)計(jì)移動(dòng)手持設(shè)備軟件設(shè)計(jì)主要涉及門(mén)禁終端功能的設(shè)定以及數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。主要流程如圖4-3：圖4-3 手持設(shè)備軟件流程當(dāng)移動(dòng)手持設(shè)備模塊收到門(mén)禁系統(tǒng)發(fā)送來(lái)的訪客信息的時(shí)候，提醒住戶并進(jìn)入功能設(shè)定階段。其中功能設(shè)定階段主要操作為是否開(kāi)門(mén)是否打開(kāi)攝像頭模塊和語(yǔ)音模塊是否結(jié)束這次流程。同時(shí)，在沒(méi)有訪客的時(shí)候，用戶也同樣

33、可以直接進(jìn)入功能設(shè)定階段，通過(guò)移動(dòng)手持設(shè)備模塊來(lái)控制門(mén)禁系統(tǒng)。當(dāng)然，當(dāng)宿主收到信號(hào)因有事在做而長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有做出回應(yīng)時(shí)，則向訪客提示住戶忙碌信息。4.4 數(shù)據(jù)傳輸在無(wú)線傳輸中主要用TCP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這里先簡(jiǎn)單介紹一下無(wú)線傳輸，字面上的理解就是利用無(wú)線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸可以進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送。如果遠(yuǎn)程傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是關(guān)于電路的開(kāi)與關(guān)的，那么就可以達(dá)到遠(yuǎn)程設(shè)備控制。無(wú)限傳輸可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳送數(shù)據(jù)，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸相對(duì)有線數(shù)據(jù)傳輸來(lái)說(shuō)成本較低，擴(kuò)展性較好，性能相對(duì)穩(wěn)定，應(yīng)用領(lǐng)域廣。TCP方式下的程序流程如圖4-4：圖4-4 TCP方式下的程序流程第五章 成果與測(cè)試5.1 成果展示 下面簡(jiǎn)單介

34、紹一下，本門(mén)禁系統(tǒng)的研究結(jié)果:以下的幾幅圖片是本門(mén)禁系統(tǒng)的最終成品展示。本系統(tǒng)的功能已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了，下面向大家展示一下門(mén)禁系統(tǒng)的功能與使用方法。按下門(mén)鈴這個(gè)按鈕，在手持模塊就會(huì)收到消息通知，如果手持模塊長(zhǎng)時(shí)間不給處理信號(hào)，則通過(guò)語(yǔ)音模塊播放：“對(duì)不起，無(wú)人在家?！比绻拗鼽c(diǎn)擊攝像頭，那么通過(guò)無(wú)線傳輸，門(mén)禁終端的攝像頭打開(kāi)，可以進(jìn)行單方面的視屏。如果點(diǎn)擊房門(mén)，那么門(mén)禁終端的六個(gè)LCD燈會(huì)亮，表示著大門(mén)的打開(kāi)。如果點(diǎn)擊語(yǔ)音這個(gè)框架，則在門(mén)禁系統(tǒng)的另一端的語(yǔ)音外放裝備會(huì)播放相應(yīng)的（已錄制好的）語(yǔ)音。結(jié)束時(shí)，點(diǎn)擊手持模塊上面的結(jié)束。圖5-1 門(mén)禁終端圖5-2 手持模塊圖5-3 微處理器GUI界面5.2

35、 系統(tǒng)測(cè)試5.2.1系統(tǒng)主要功能模塊測(cè)試1)基本參數(shù)設(shè)置：使用移動(dòng)手持模塊將不同的數(shù)據(jù)傳送到終端的液晶屏上，然后查看所設(shè)置的參數(shù)和我們運(yùn)行出來(lái)的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，是否一致，如IP地址、控制器時(shí)間等等參數(shù)（允許出現(xiàn)小圍的誤差）.2)門(mén)禁終端輸入、輸出端口設(shè)置：用移動(dòng)手持模塊將不同的數(shù)據(jù)傳送到終端的液晶屏上，然后查看所設(shè)置的參數(shù)和我們運(yùn)行出來(lái)的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。 3)遠(yuǎn)程監(jiān)控：通過(guò)移動(dòng)手持模塊發(fā)送遠(yuǎn)程打開(kāi)攝像頭的命令，看能否正確打開(kāi)攝像頭模塊。 5.2.2測(cè)試結(jié)果表5-1 測(cè)試結(jié)果編號(hào)模塊測(cè)試描述測(cè)試用例預(yù)期結(jié)果實(shí)際測(cè)試結(jié)果1基本參數(shù)設(shè)置設(shè)置系統(tǒng)的基本參數(shù)，例如IP 地址移動(dòng)手持模塊發(fā)送相應(yīng)的參數(shù)配置信息

36、，之后讀取門(mén)禁終端參數(shù)，并比較。門(mén)禁終端基本參數(shù)設(shè)置正常，且運(yùn)行正常。門(mén)禁終端參數(shù)配置成功，IP參數(shù)設(shè)置置正確。2門(mén)禁終端輸入、輸出端口設(shè)置設(shè)置門(mén)禁終端輸入、輸出端口的基本屬性。移動(dòng)手持模塊發(fā)送相應(yīng)的參數(shù)配置信息，之后讀取門(mén)禁終端參數(shù)，并比較。門(mén)禁終端按照參數(shù)配置，運(yùn)行邏輯正確。門(mén)禁終端端口基本屬性設(shè)置成功，端口的屬性設(shè)置有效。3遠(yuǎn)程監(jiān)控遠(yuǎn)程控制攝像頭的開(kāi)關(guān)發(fā)送遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)攝像頭命令，查看攝像頭動(dòng)作可遠(yuǎn)程控制攝像頭鎖的開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)程控制攝像頭成功遠(yuǎn)程監(jiān)控輸入端口狀態(tài)發(fā)送監(jiān)控指令，讀取輸入端口狀態(tài)。讀取狀態(tài)與端口實(shí)際相符。讀取狀態(tài)與端口實(shí)際相符。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)主要功能模塊進(jìn)行測(cè)試，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信模塊功能正常，能夠有效的進(jìn)行信息的傳輸和系統(tǒng)參數(shù)的配置；各個(gè)部分的模塊都能正常啟動(dòng)，整個(gè)程序可以很好地運(yùn)行。本系統(tǒng)最終達(dá)成了初始的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)出了一個(gè)安全、可靠、智能化的系統(tǒng)。第六章 特色與展望基于ARM的可視化智能