基于STM32F103ZET6单片机的智能猫眼系统设计

目前，家居中普遍用的就是传统的光学镜头猫眼，安装在安全防盗门上来防范陌生人。但是，据相关媒体报道，一些不法分子利用光学猫眼，入侵住户室内。因此，现有的光学猫眼对家庭安全造成威胁，起不到安全防盗作用。所以人们开始希望有一种更为直观、人性化、用户体验更好的新一代猫眼面世。本文针住户家庭安全需求将设计一款 Wi-Fi 智能猫眼，一方面是取代传统光学门铃,另一方面有拍照、摄像、存储功能，带有GSM和Wi-Fi模块,支持发送短信功能，有访客来访时,可实时将访客信息通知到用户的手机，同时用户可以通过手机直接网络远程和访客视频对话,为用户提供了更全面的访客信息Wi-Fi智能猫眼，满足人们对家庭安全的需求。

1系统基本原理

智能猫眼系统的设计结构为摄像头与显示屏，摄像头采用电池盒供电，安装在防盗门上。声音和图像则通过 Wi-Fi 无线网络传输到客户端 APP 上，如智能移动终端（个人手机、平板电脑）。系统是以STM32F103ZET6单片机为控制核心，由WIFI模块、GSM通讯模块、传感器模块、显示屏模块、键盘模块组成，并且具有视频储存功能。  

系统工作过程为：当有人按下门铃时，打开室外子机。经过室外子机处理后，将信号传入室内主机。如果室内主机置在有人状态，喇叭响起，提醒主人有客人来访。主人可在室内通过显示器观察室外状况，在确认来访者信息后，可以选择摘机进入语音模式，通过咪头将主人的声音传送给通话控制模块，与客人进行通话。当主机设在无人状态，则直接通过GSM模块向主人发送手机消息，主人可以用手机查看摄像头采集的视频信息，同时可以选择摘机进行通话。来客可以根据主人提供的密码，通过门外键盘进行开门。如果传感器采集到非法开门信号，则向主人手机和物业发送报警消息，同时门外的报警器响起。图1为智能猫眼系统系统框图。

2系统主要功能

用户可以通过手机、Pad访问门外摄像头,与访客进行视频对话。系统可以备份音视频记录到设备本身或者用户手机上，也支持事后用户来查询之前的记录数据；当系统检测到有人非法闯入，系统会报警（声音或文字）到用户手机上（根据设定，报警方式不同）。支持当系统意外连接不上Wi-Fi网络，或者Wi-Fi网络不能连接internet时，系统会通过GSM模块发送报警信息或者直接拨打用户设定的电话来报警。

3系统硬件电路设计

3.1主控芯片选型

选用的STM32F103ZET6是一种嵌入式-微控制器的集成电路（IC），速度是72MHz，程序存储器容量是256KB，程序存储器类型是FLASH，RAM容量是48K。具有 144P引脚，所有I/O口引出插针，方便扩展实验。

3.2视频摄像头选型

ALIENTEK ATK-OV2640是一款200W像素高清摄像头模块，该模块采用OmniVision公司生产的一颗1/4寸的CMOS UXGA (1632*1232) 百万高清图像传感器：OV2640。该模块内部集成有源晶振和LDO，具用JPEG和RGB565两种形式的格式输出，并且可支持包括曝光、白平衡、色度、饱和度、对比度等参数设置，具有灵敏度高、接口简单、灵活性好的优点，适用于不同场合，使用方便。

3.3液晶显示屏  

 Wi-Fi 智能猫眼系统采用ALIENTEK公司生产的ATK-4.3 TFTLCD电容触摸屏。该模块是一款高性能4.3英寸电容触摸屏模块其分辨率为800*480，显示更清晰细腻；16位真彩显示，采用NT35510驱动，该芯片直接自带GRAM，无需外加驱动器，速度超快，理论上最高刷屏速度可达78.9帧/秒；

3.4 WiFi模块选型

USR-C215b是一款串口转WIFI模块 超低功耗串口转WIFI模块，该模块可同时支持WiFi协议和TCP/IP协议，用户使用配置操作简单，就可以实现UART设备的联网功能。在TCP Server模式下，最多可支持5个TCP Client接入。该模块可以支持AP和STA两种工作模式，第一种工作模式下，等待其他WIFI设备接入通信。第二种工作模式，通过接入无线路由器实现通信。且模块可选择内置或外置天线的应用，方便客户多重选择。

4系统软件设计

4.1室内主机模块软件设计

室内主机是智能猫眼控制系统中最重要的部分之一。室内主机负责对住户的门窗监控，提供信心服务，安全报警。室内主机主程序的功能是先进行系统初始化，检测系统是否有数据，若有，则接收数据，确认信号后，判断是否摘机，摘机即接通开始，然后依次进行开锁、报警、挂机、超时的判断，并且依次执行对用的函数体。室内主机主程序流程图如图2所示。

4.2室外子机模块软件设计

室外子机的软件设计是采用主程序调用各个子程序。外子机最主要的任务之一是对视频和通话通道进行控制管理，当主机设在无人状态，则直接通过GSM模块向主人发送手机消息，主人可以用手机查看摄像头采集的视频信息，同时可以选择摘机进行通话。程序流程图如图3所示。

5结束语

本设计是以STM32F103ZET6嵌入式-微控制器为核心的智能猫眼系统，作为实现智能家居可视对讲系统的物理基础。设计提供了智能可视对讲系统室外子机，室内主机这两部分的硬件设计，可靠性高，系统组成简化，成本低和安全的通信功能。