基于stm32的可視化門禁系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上畢業(yè)論文(設(shè)計) 題 目 基于STM32的可視化門禁系統(tǒng) 學(xué)生 丁闖 學(xué) 號 學(xué) 院 電子與信息工程專 業(yè) 信息工程指導(dǎo)教師 高超職 稱副教授 二一六 年 五 月 二十 日專心-專注-專業(yè)目錄基于STM32的可視化門禁系統(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)展和計算機應(yīng)用的普遍推廣，視頻門禁系統(tǒng)在我們生活隨處可見，住戶的安全性得到大大的提高，也體現(xiàn)了門禁系統(tǒng)向智能方向發(fā)展的特點。本系統(tǒng)由上位機和下位機兩部分組成，下位機采用了Cortex-M3教學(xué)科研平臺UP-CUP-STM32-DVP作為硬件開發(fā)平臺，采用STM32F103ZET

2、6作為核心處理器，上位機也為以ARM為核心的移動手持模塊，兩者通過WI-FI相互通信并配備攝像頭等模塊，實現(xiàn)了一種基于ARM的可視化智能家居門禁系統(tǒng)。該系統(tǒng)操作簡便，使用靈活，智能化程度高，節(jié)省物力、人力和時間，用戶可以隨時隨地通過手機辨識來訪者并控制門禁系統(tǒng)，視屏門禁的應(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。 關(guān)鍵詞：可視化;門禁系統(tǒng);STM32;單片機 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 緒論隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，計算機逐漸普及，智能技術(shù)得到了進一步的發(fā)展，社會信息化程度的迅速提高，人們的生活變得越來越便捷。越來越多的高新技術(shù)被應(yīng)用到生活中，本章將介紹可視化智能家居門禁系統(tǒng)的背景和意義。以及嵌入式的簡介、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ARM處理器實現(xiàn)的一些相關(guān)功能，不僅基于本科生的課程學(xué)習(xí)，而且不會超過本科生的設(shè)計能力。智能門禁系統(tǒng)的發(fā)展越來越多元化，逐漸成為發(fā)達的地區(qū)重要場所必備的安防系統(tǒng)之一。傳統(tǒng)的門禁安全設(shè)備僅僅是被動的監(jiān)控，與之不同的是，智能家居門禁系統(tǒng)具有主動監(jiān)控和報警控制的功能，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，越來越多的人會在安防控制設(shè)備領(lǐng)域中使用它。隨著智能小區(qū)的普及，越來越多的用戶裝起了門禁系統(tǒng)。而門禁系統(tǒng)的通訊也從語言通訊向視頻通訊方面逐步轉(zhuǎn)變。視頻門禁系

8、統(tǒng)的出現(xiàn)，不僅提升了住戶心的安全感，使得住戶在工作時可以放心的把親人留在家中，而且體現(xiàn)了門禁系統(tǒng)向智能方向發(fā)展的趨勢。但是目前的視頻通話住戶必須起身站在門禁設(shè)備旁使用，這樣的情況給用戶體驗帶來了一定的不適感。1.1.2 研究意義通過對研究背景中目前門禁系統(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禁系統(tǒng)。該新型可視化智能家居門禁系統(tǒng)在以往門禁系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以Cortex-M3教學(xué)科研平臺UP-CUP-STM32-DVP作為硬件開發(fā)平臺，使用STM32F103ZET6作為核心處理器并配以基于ARM的移動手持模塊進行視頻通訊。本設(shè)計進一步體現(xiàn)智能家居的人性化，用戶可以通過移動手持模

9、塊方便的觀察訪客，并且可以通過手持模塊來控制房門的開關(guān)，而不需要頻繁動身親自開門，節(jié)省時間、人力、和物力，給用戶提供了更簡要的方便。1.2 嵌入式概述1.2.1 嵌入式簡介嵌入式系統(tǒng)（Embedded system）按照英國電氣工程師協(xié)會的定義是：“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設(shè)備的裝置”1。嵌入式系統(tǒng)一般不是個人計算機系統(tǒng)，是固化在特定的設(shè)備里面的，不可以隨意安裝或卸載，需要使用專業(yè)的工具把系統(tǒng)代碼寫入到存儲芯片上，比如，MP3 、手機里面的系統(tǒng)。通用計算機是每個行業(yè)都可以使用的，功能比較齊全，適應(yīng)性很強。嵌入式計算機是一種計算機的存在形式，從計算機技術(shù)發(fā)展中分離出來的。嵌入式系統(tǒng)是將先

10、進的計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個行業(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)場環(huán)境中可靠的運行。（3）面對控制的對象。面對傳感器信號的輸入；面對人機交互的操作控制；面對對象的伺服驅(qū)動和控制。（4）優(yōu)良的控制性能。對外部各種模擬和數(shù)字信號能及時的捕捉，對多種不同的控制對象的實時控制。可以看出嵌入式計算機與通用計算機系統(tǒng)在應(yīng)用目標(biāo)上有巨大的差別。通用計算機系統(tǒng)運行效率、速度和經(jīng)濟性依據(jù)不同的應(yīng)用對象會受到不同程度的影響。在通用計算機中，巨型機是運算最快的。而嵌入

11、式計算機系統(tǒng)要求的是對象的智能化控制能力；技術(shù)發(fā)展方向是與對象系統(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)測試和可靠地評估體系。使用的資源較少，但需要專用的開發(fā)工具，可完成諸如實時控制、監(jiān)測管理、數(shù)據(jù)處理等各種自動化處理任務(wù)。它的核心是應(yīng)用，基礎(chǔ)是計算機技術(shù)，相對的硬件、軟件是可以縮擴的。嵌入式系統(tǒng)是軟硬結(jié)合的東西，實際上嵌入式說白了就是一個硬件電路加上一個實時操作系統(tǒng)，這種系統(tǒng)因為軟硬件都必須高效的設(shè)計，所以它擁有的軟件的程序段較小、自動化度較高，響應(yīng)速率快等優(yōu)勢，非常適應(yīng)于面向?qū)ο笠獣r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)的成長分為三個時間段：簡單操作系統(tǒng)階段：70年代到 80年代，最初的70年代，單片機的出現(xiàn)，我們通過匯編語言對系統(tǒng)進行控制，這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能相對單一，處理效率較低。到了80年代，微控制器的出現(xiàn)，推動了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，此時嵌入式操作系統(tǒng)還是相對簡單，但功能不再單一，而且效率較高。實時操作系統(tǒng)：90年代，嵌入式系統(tǒng)一飛沖天，因為硬件對實時性要求的提高，嵌入式系統(tǒng)又是軟硬結(jié)合的，軟件的規(guī)模也隨之不停的擴大。這一階段的特征是改善了操作系統(tǒng)的實時性，具備了一系列的功能，使軟件開發(fā)變得簡單。面向Internet:21世紀(jì)，互相網(wǎng)道路的不斷前進，嵌入式要想做出進一

13、步的突破，就必須和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來。操作系統(tǒng)的自身結(jié)構(gòu)設(shè)計要便于移植，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，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)有獨特的結(jié)構(gòu)和性能，充斥在國家的各個發(fā)展領(lǐng)域。人們生活中將無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。越來越多的家用電器嵌有處理器，實現(xiàn)多功能、遠程控制、智能管理，方便人們的生活。現(xiàn)在就可視化智能門禁系統(tǒng)而言，它是屬于遠程控制的。不僅需要實現(xiàn)無線數(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，通過一系列的技術(shù)處理，將與家居有關(guān)的子系統(tǒng)結(jié)合起來，達到智能管理的目的。方便人們的生活，幫助人們更好的分配自己的業(yè)余時間，享受自己的生活。主體在于家庭自動化，通過家電統(tǒng)一是一個開關(guān)、遠程控制家里電器設(shè)備、又如自動控制空調(diào)的開關(guān)（在溫度低于多少度開始制熱，高于多少度開始制冷，使房間處在一個舒適的溫度）等，以此來優(yōu)化人們生活。智能家居將讓用戶有更方便的手段來管理家庭設(shè)備，把電器設(shè)備聯(lián)合成是一個有機的整體。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)和開門（主要是監(jiān)控系統(tǒng)）。1.4 國外研究現(xiàn)狀最近幾

15、年，門禁系統(tǒng)在海外得到普及，也隨處可見。例如：學(xué)校的宿舍有著刷卡門禁系統(tǒng)、賓館的刷卡房門、開車進出小區(qū)要刷卡認證等等。美國是最先提出“智能家居”這個概念的，也是目前在智能家居方面領(lǐng)先的國家之一，越來越多國家的一些大型企業(yè)把重心移向個人家庭智能化的研發(fā)，競爭這個有著無限潛力的市場。智能家居最初的發(fā)展是以電氣設(shè)備遠程控制為主，主要的著重點在于控制。隨著電腦行業(yè)的發(fā)展，嵌入式的不斷前進，無線系統(tǒng)慢慢的取代有線系統(tǒng)，我國的無線系統(tǒng)也慢慢趕上西方發(fā)達國家的水平。這也就推動了國家居智能化的發(fā)展。我國是有著廣大的人口資源，所以在智能化家居這個市場上可以獲得巨大的利潤，雖然現(xiàn)在國家經(jīng)濟正在飛速發(fā)展，但相對西方

16、國家，我國人均還是比較貧窮的，大部分的消費放在日常生活，沒有能力去對家庭進行智能化改進。所以我國有著大量的資源，當(dāng)大家都奔小康，追求精神上的享受時，這個行業(yè)的潛力才會真正顯露出來。隨著國家經(jīng)濟不斷發(fā)展，技術(shù)的進步，智能化會越來越高端，人們對生活有了新的追求，這也就暗示智能家居市場有著不可限量的發(fā)展前景。第二章 系統(tǒng)分析本章將對課題的系統(tǒng)進行簡單的分析，對系統(tǒng)各功能模塊及其功能的進行明確的介紹，以方便日后對系統(tǒng)進行設(shè)計和實現(xiàn)。2.1 系統(tǒng)總體需求針對目前的門禁系統(tǒng)住戶必須起身走到門口站在門禁設(shè)備旁使用，這樣的情況給用戶體驗帶來了一定的不適感。本設(shè)計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)，開發(fā)出基于ARM的可視化智能家居門禁系統(tǒng)，可以遠程實時控制。可視化智能家居門禁系統(tǒng)，是在現(xiàn)有門禁系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，配上攝像頭模塊進行觀察訪問者。當(dāng)有訪客訪問時，由訪客通過鍵盤模塊觸發(fā)系統(tǒng)，系統(tǒng)開始運行。首先要初始化各個模塊，使各個模塊處于待機狀態(tài)，如果住戶通過手持設(shè)備模塊返回控制信息，中央處理器使用攝像頭模塊開始采集數(shù)據(jù)，然后數(shù)據(jù)經(jīng)中央處理器處理過后通過WI-FI傳送到移動手持模塊上，通過顯示屏可以觀察訪客，并通知用戶遠程控制門禁系統(tǒng)；用戶也可以通過WI-FI與訪客進行單方面的視頻語音通訊，更方便的探尋訪客來訪意圖。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、語音通訊模塊、無線傳輸模塊和移動手持模塊。 微處理器模塊使用的教學(xué)科研平臺是UP-CUP-STM32-DVP，此平臺采用STM32F103ZET6作為核心處理器（硬件介紹見下一章）。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，該模塊將請求信息通過串口WI-FI發(fā)送給用戶。 訪客呼叫模塊：訪客通過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WI-FI向移動手持模塊發(fā)出請求通訊的信息。 攝像頭模塊：由用戶通過移動手持模塊授權(quán)打開，進行與訪客的單方面視頻通訊。 語音通訊模塊：用于訪客與住戶之間單方面的語音通信，便于用戶確定訪客的來訪目的

19、。 無線傳輸模塊主要進行移動手持設(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。 移動手持模塊為以ARM為核心處理器的集成模塊，住戶通過該模塊來方便確定來訪者與之通訊，并且住戶可通過該模塊來控制房門的開關(guān)。2.3 典型應(yīng)用場景示意圖下圖2-1為該可視化門禁系統(tǒng)典型應(yīng)用場景示意圖，在應(yīng)用時，多個用戶依次進行訪客呼叫，住戶通過可視化門禁系統(tǒng)的手持模塊來決定是否允許訪客進入，達到預(yù)期目的。圖2-1 典型應(yīng)用場景示意圖訪客到來時，通過系統(tǒng)的鍵盤模塊進行撥號，來通知住戶。門禁系統(tǒng)通過對訪客的撥號來確定被訪問的住戶。初始化各個模塊后，通過串口WI-FI將訪客信息發(fā)送到住戶的移動手持設(shè)備模塊上，由住戶

20、遠程控制門禁系統(tǒng)。第三章 硬件設(shè)計與實現(xiàn)3.1 硬件總體設(shè)計本系統(tǒng)硬件部分以UP-CUP-STM32-DVP教學(xué)科研平臺為核心的門禁終端和移動手持模塊組成。本設(shè)計需要用到的硬件有STM32F103ZET6的迷你版2塊，2個串口WI-FI，2個液晶顯示屏，1個帶有連線的攝像頭（可與STM32單片機連接的），一個語音模塊，1個外放擴音器，2個SD卡，里面裝著圖片，1個開關(guān)按鈕，若干LCD燈和連線。3.2 門禁終端硬件設(shè)計門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，無線傳輸模塊和語音通訊模塊。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，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，可以減少大部分時鐘周期和中斷），最高可達72MHZ的時鐘頻率，置512KB 閃存程序存儲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（讀/寫）,并行LCD接口，兼容8080/6800模式。該款芯片資源豐富，下面簡介一下這款芯片的一些資料。I/O接口：最多可達80個，每個接口都能映像16個外部中斷，

22、而且大部分端口可以外接5V電壓。在這些接口中，由3個外接串接口（SPI），2個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。定時器：包括4個通用的，2個高級控制的，2個普通的，2個WDT，以及1個系統(tǒng)滴答定時器。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（如果ST芯片按照容量大小分類）！它置了5個串口收發(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。這個芯片還有一個USB從設(shè)備接口, SDIO接口, 一個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輸入及相對應(yīng)得12位D/A輸出。因為它的處理器資源豐富，還可以進行進一步的配置和擴展。顯示設(shè)備有四個七段數(shù)碼管，2.4寸TFT真彩LCD支持觸摸屏，8*8點陣模塊和字符液晶屏。輸入設(shè)備有3*4矩陣鍵盤，五維遙感和3個中斷按鍵。傳感器種類有壓力傳感器，霍爾開關(guān)，和光敏電阻等。3.2.2 訪客呼叫模塊為了節(jié)省資源，我使用開發(fā)平臺自帶鍵盤作為輸入。當(dāng)有訪客來訪時，只需要按下開關(guān)鍵盤，通過微處理單元模塊，初始化各種模塊，再通過串口WI-FI傳遞信號。3.2.3 攝像頭模塊攝像頭可以分為兩類：數(shù)字的和模擬的。其中，模擬攝像機采用隔行掃描轉(zhuǎn)換成模擬信號，轉(zhuǎn)換成

24、數(shù)字信號，最后變成視屏信號，它只能進行單方向的信號傳輸，而且讀取的時候要使用監(jiān)視器。缺點就是系統(tǒng)體積大，使用成本高，分辨率低，安裝監(jiān)視器的時候考慮的因素較多。 數(shù)字攝像頭可以直接捕獲影像，可以通過串、并口或者USB接口傳到計算機里，直接獲得所要的圖像或視頻。簡化了視頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時也降低了制造成本。所以本設(shè)計將采用后者（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OV7725攝像頭的優(yōu)缺點進行簡單介紹：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物體)；模塊板載大字節(jié)的FIFO，可輕松與MCU接口；可以自動抑制噪聲，在信號最大的同時，盡力減少噪音；可以實現(xiàn)幀的同步配置；安裝定位精確度高。3.2.4 無線傳輸模塊因為藍牙和WIFI都屬于無線傳輸模塊，這里我選擇的無線傳輸模塊是串口WIFI。下面我將對藍牙和WIFI的不同之處進行介紹，以此來說明我選擇WIFI的原因。首先藍牙和WIFI都屬于無線通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。盡管藍牙設(shè)備之間可以直接通訊，但聯(lián)系到我們這個

26、可視化視屏門禁系統(tǒng)背景，我們需要的無線圍相對較大，藍牙的適用圍較小（一般在10米以），而WIFI的適用圍比藍牙的要大得多了。另一占決定因素的原因是傳送速度，藍牙速度比WIFI慢的多。以上兩個方面是我選擇使用WIFI的主要原因。下面還有幾個次要原因：就使用方式來說，藍牙使用的一般是跳頻，而WIFI一般是直接序列擴頻；對于藍牙和WIFI的使用目的，藍牙可以連接不同的電子設(shè)備，讓它們完成信息傳遞，而WIFI是為無線局域網(wǎng)而設(shè)計的。本系統(tǒng)的無線傳輸模塊使用串口轉(zhuǎn)WI-FI模塊。因為使用了兩塊STM32的板子，本系統(tǒng)也就選用了兩塊串口WIFI模塊，每個板子連接一塊，直接進行信號匹配，匹配成功就可以進行數(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，可以實現(xiàn)用戶串口、以太網(wǎng)、無線網(wǎng)（WIFI）3個接口之間的自由轉(zhuǎn)換。圖3-3 串口WIFI模塊實物圖串口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 語音通訊模塊語音系統(tǒng)是日常生活中不可或缺的一部分，ATM語音提示、公交車報站系統(tǒng)、語音門鈴、電梯語音提示系統(tǒng)等隨處可見。本系統(tǒng)使用ISD1700系列語音模塊。ISD1700系列單片優(yōu)質(zhì)語音錄放芯

28、片，能夠提供20秒240秒可選的錄放音時間，可以多段錄音，芯片有存儲管理系統(tǒng)來管理多段錄音。關(guān)鍵是在單獨使用按鍵的情況下能進行多段語音的錄制和播放，而且具有簡單易用、外圍電路簡單等特點，是開發(fā)語音系統(tǒng)的上佳選擇。對語音模塊的一些主要按鍵進行介紹：REC：錄音，電平觸發(fā)（門禁系統(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 語音通訊模塊實物下圖是語音通訊模塊的硬件電路：圖3-6 語音通訊模塊硬件電路3.3 移動手持模塊設(shè)計基于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，是一款比較容易實現(xiàn)高分辨率的顯示器件。相對于其他同類產(chǎn)品，它的圖像是最清楚的，因為它的排列是可記憶性的。下面是TFT液晶屏的一些優(yōu)點：相應(yīng)時間比效短，并且色彩艷麗。因為門禁系統(tǒng)要求，在使用TFT液晶屏?xí)r，應(yīng)該注意一下校準(zhǔn)。利用單片機把校準(zhǔn)程序燒進去，仿真之后按照要求對著屏幕進行單點觸屏。，圖3-7 TFT屏實物圖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，我們需要

30、使用Kill4對寫的程序進行仿真與程序調(diào)試。對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JLINK下載到相應(yīng)的模塊里進行仿真與調(diào)試之前，我們要在電腦上安裝JLINK驅(qū)動。使用仿真器在線調(diào)試的時候需要注意的一點是將BOOT的開關(guān)撥到FLASH檔位，不然在線調(diào)試的時候程序無法運行。接著按照STM32給的資料，安裝MDK（程序：買開發(fā)板的時候店家給的，網(wǎng)上也有，直接使用就行），安裝完MDK開發(fā)環(huán)境后，在編譯程序的時候會有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)計與實現(xiàn)4.1

31、總體設(shè)計本可視化智能家居門禁系統(tǒng)軟件整體包括兩大部分，即以Cortex-M3教學(xué)科研平臺UP-CUP-STM32-DVP為核心的門禁終端下位機和以ARM處理器為主的上位機，兩個模塊在各自不同的環(huán)境下運行，主要實現(xiàn)門禁終端的數(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4.2 門禁終端軟件設(shè)計門禁終端軟件設(shè)計主要實現(xiàn)各個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禁系統(tǒng)的各個模塊，進入待機狀態(tài)。當(dāng)有訪客通過鍵盤模塊訪問的時候，門禁系統(tǒng)經(jīng)過對撥號分析后將數(shù)據(jù)發(fā)送到被呼叫用戶的移動手持設(shè)備模塊。如果移動手持設(shè)備模塊長時間無應(yīng)答（

32、我這里設(shè)計的時間是5s），則向訪客提示住戶忙碌信息，如果住戶通過移動手持設(shè)備模塊返回控制信息，則進入接收數(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門是否打開攝像頭模塊和語音模塊是否結(jié)束這次流程。通過對數(shù)據(jù)的處理，門禁系統(tǒng)進行相應(yīng)的操作。 4.3 移動手持設(shè)備模塊軟件設(shè)計移動手持設(shè)備軟件設(shè)計主要涉及門禁終端功能的設(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)移動手持設(shè)備模塊收到門禁系統(tǒng)發(fā)送來的訪客信息的時候，提醒住戶并進入功能設(shè)定階段。其中功能設(shè)定階段主要操作為是否開門是否打開攝像頭模塊和語音模塊是否結(jié)束這次流程。同時，在沒有訪客的時候，用戶也同樣

33、可以直接進入功能設(shè)定階段，通過移動手持設(shè)備模塊來控制門禁系統(tǒng)。當(dāng)然，當(dāng)宿主收到信號因有事在做而長時間沒有做出回應(yīng)時，則向訪客提示住戶忙碌信息。4.4 數(shù)據(jù)傳輸在無線傳輸中主要用TCP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這里先簡單介紹一下無線傳輸，字面上的理解就是利用無線技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸。無線數(shù)據(jù)傳輸可以進行遠程數(shù)據(jù)傳送。如果遠程傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是關(guān)于電路的開與關(guān)的，那么就可以達到遠程設(shè)備控制。無限傳輸可以實現(xiàn)點對點，點對多點的傳送數(shù)據(jù)，無線數(shù)據(jù)傳輸相對有線數(shù)據(jù)傳輸來說成本較低，擴展性較好，性能相對穩(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 成果與測試5.1 成果展示 下面簡單介

34、紹一下，本門禁系統(tǒng)的研究結(jié)果:以下的幾幅圖片是本門禁系統(tǒng)的最終成品展示。本系統(tǒng)的功能已經(jīng)基本實現(xiàn)了，下面向大家展示一下門禁系統(tǒng)的功能與使用方法。按下門鈴這個按鈕，在手持模塊就會收到消息通知，如果手持模塊長時間不給處理信號，則通過語音模塊播放：“對不起，無人在家。”如果宿主點擊攝像頭，那么通過無線傳輸，門禁終端的攝像頭打開，可以進行單方面的視屏。如果點擊房門，那么門禁終端的六個LCD燈會亮，表示著大門的打開。如果點擊語音這個框架，則在門禁系統(tǒng)的另一端的語音外放裝備會播放相應(yīng)的（已錄制好的）語音。結(jié)束時，點擊手持模塊上面的結(jié)束。圖5-1 門禁終端圖5-2 手持模塊圖5-3 微處理器GUI界面5.2

35、 系統(tǒng)測試5.2.1系統(tǒng)主要功能模塊測試1)基本參數(shù)設(shè)置：使用移動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)和我們運行出來的參數(shù)進行對比，是否一致，如IP地址、控制器時間等等參數(shù)（允許出現(xiàn)小圍的誤差）.2)門禁終端輸入、輸出端口設(shè)置：用移動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)和我們運行出來的參數(shù)進行對比。 3)遠程監(jiān)控：通過移動手持模塊發(fā)送遠程打開攝像頭的命令，看能否正確打開攝像頭模塊。 5.2.2測試結(jié)果表5-1 測試結(jié)果編號模塊測試描述測試用例預(yù)期結(jié)果實際測試結(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 地址移動手持模塊發(fā)送相應(yīng)的參數(shù)配置信息

36、，之后讀取門禁終端參數(shù)，并比較。門禁終端基本參數(shù)設(shè)置正常，且運行正常。門禁終端參數(shù)配置成功，IP參數(shù)設(shè)置置正確。2門禁終端輸入、輸出端口設(shè)置設(shè)置門禁終端輸入、輸出端口的基本屬性。移動手持模塊發(fā)送相應(yīng)的參數(shù)配置信息，之后讀取門禁終端參數(shù)，并比較。門禁終端按照參數(shù)配置，運行邏輯正確。門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遠程監(jiān)控遠程控制攝像頭的開關(guān)發(fā)送遠程控制開關(guān)攝像頭命令，查看攝像頭動作可遠程控制攝像頭鎖的開關(guān)遠程控制攝像頭成功遠程監(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)與端口實際相符。讀取狀態(tài)與端口實際相符。通過對系統(tǒng)主要功能模塊進行測試，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信模塊功能正常，能夠有效的進行信息的傳輸和系統(tǒng)參數(shù)的配置；各個部分的模塊都能正常啟動，整個程序可以很好地運行。本系統(tǒng)最終達成了初始的實驗?zāi)康模O(shè)計出了一個安全、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