基于STM32的无线通信门禁安全系统设计
基于STM32的无线通信门禁安全系统设计[20200211152406]
摘要
现代社会经常发生一些入室盗窃事件，传统的防盗门防盗措施已经不能阻止手段日益高明的盗窃者，这时就迫切需要一种新型的防盗设备。本文设计是一种基于Cortex-M3内核的STM32微控制器的无线通信门禁安全系统，能够在家中没人情况下记录不法分子的体貌特征自动拍照，并通过手机短信通知用户。无线通信门禁安全系统具有体积小，安装方便，成本低等优点，能够在有人盗窃时及时报警，在未来拥有广阔的市场。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:STM32无线通信防盗系统
目录
1. 绪论 1
1.1 课程背景 1
1.2 目标和方法 1
1.3 设计思路 1
2. 系统概述 3
2.1 系统功能简介 3
2.2 系统设计 3
3. 硬件电路设计 4
3.1 STM32微控制器 4
3.1.1 STM32F103VET6芯片 4
3.1.2 STM32的电源电路 6
3.1.3 STM32的时钟电路 6
3.2 OV7725摄像头模块 7
3.2.1 OV7725摄像头 7
3.2.2 OV7725摄像头的接口电路 7
3.3 LCD液晶屏模块 9
3.3.1 LCD液晶屏 9
3.3.2 ILI9341控制器 9
3.3.3 静态存储控制器FSMC 10
3.3.4 LCD液晶屏接口电路 12
3.4 SD卡模块 12
3.4.1 SD卡 12
3.4.2 SD卡接口电路 13
3.5 GSM模块 13
3.5.1 SIM900模块 13
3.5.2 SIM卡卡座的接口电路 15
4. 软件设计 16
4.1 总体架构设计 16
4.1.1 主程序 17
4.2 开发环境 19
4.2.1 keil uvision4 19
4.3 OV7725摄像头模块 19
4.3.1 SCCB协议 19
4.3.2 OV7725摄像头数据的采集与读取 20
4.4 LCD液晶屏模块 21
4.4.1 像素点的数据格式 21
4.4.2 LCD驱动 21
4.4.3 LCD截屏功能 22
4.5 SD卡模块 23
4.5.1 SDIO接口电路 23
4.5.2 FATFS文件系统 23
4.5.3 SDIO的命令格式 24
4.5.4 SD卡初始化 25
4.6 GSM模块 25
4.6.1 AT命令 25
4.6.2 AT短消息命令 26
5. 系统调试 27
5.1 调试过程 27
5.1.1 开发板拍照功能调试 27
5.1.2 GSM模块调试 27
5.1.3 综合调试 28
5.2 问题分析 28
5.2.1 图像失真 28
5.2.2 拍照时会卡住 29
6. 总结与展望 30
参考文献 31
附录一 32
附录二 33
致谢 37
1. 绪论
1.1 课程背景
当今社会入室盗窃却又屡屡发生，且手段日益高明，给人们带来财产安全损失并且给侦破行动带来极大的不便。而现代社会人们的工作比较忙，没有时间待在家中。所以需要一些设备来防盗。
传统情况下，住户只能通过光学猫眼观察门外情况，在家中无人期间，无法确定是否有不法分子长时间驻足门口。而现实许多家庭中安装的防盗窗、防盗网有很大弊端，特别是在发生火灾等情况下不利于人们的逃生。随着科学技术的发展报警系统已经由简单化向智能化、电子化发展。现在虽然有一些闭路电视监控，但在住户被盗后才能调用，只能对警察的侦破有所帮助不能防盗于未然。而一些智能住宅防盗系统有太过昂贵不能为广大普通人民群众所使用，所以这时就需要一种新型的价格低廉的监测报警设备能够在住宅被盗时及时报警。
本设计是一种基于STM32的电子防盗系统。采用本系统，可记录下长期驻足人员的长相，并提前通过手机短信通知用户，让用户第一时间了解当前家中的状态，并能在第一时间记录下犯案人员的相貌特征，给案件侦破提供重要线索，大大减轻用户的损失。
1.2 目标和方法
本课题通过人体红外感应器检测是否有人员经过门口，若在门口逗留时间超过预设的警戒时间，则判断此人为可疑人员，通过摄像头采集图像记录下此时人员的相貌，将图像信息通过STM32进行处理后，存入SD卡，并记录下当前的时间，一起存入SD卡。若人员停留时间超过预设的报警时间，则触发报警电路，并通过GSM模块给用户发短信，及时告知家中情况。
1.3 设计思路
本文主要分为四个部分介绍说明了设计的理论与实现：
系统设计——整体把握系统，画出系统框图，根据系统框图进行设计。
硬件设计——分析各个模块的原理和对电路的设计，对所有用到的元件进行选型.对元件参数进行分析。
软件设计——对各个模块驱动的设计及所用函数的简单分析。
系统调试——对完成的硬件和软件进行整合调试，根据现象修改程序，直到达到目标要求。
2. 系统概述
2.1 系统功能简介
本系统是基于STM32微控制器所设计的无线通信门禁安全系统。当红外感应器检测到有可疑人员驻足时，通过STM32微控制器打开OV7725摄像头来采集视频数据，并把视频数据显示到LCD液晶屏进行截屏，把截屏产生的图片数据保存到SD卡，然后由GSM模块发送报警短信来通知用户。
2.2 系统设计
本系统如要实现，将要解决OV7725图像采集、LCD液晶屏显示与截屏的控制、SD卡的读取及使用FATFS系统对SD卡的操作、GSM短信的发送等问题。系统框图如图2-1所示。
图2-1 系统框图
整个系统由电源模块、STM32最小系统模块、OV7725摄像头模块、LCD液晶屏模块、SD卡存储模块和GSM模块六个模块组成。电源模块用来提供直流稳压电源；红外检测器用来提供触发信号；STM32最小系统，是系统工作的核心，上面有时钟控制电路、提供接口来连接外围设备；Ov7725来采集视频数据，LCD来显示截图，SD来存储图片数据，GSM来发送数据。
3. 硬件电路设计
3.1 STM32微控制器
STM32微控制器由一个STM32F103VET6芯片，电源电路和时钟电路组成。
3.1.1 STM32F103VET6芯片
STM32F103VET6芯片是一种增强型的芯片，它使用ARM公司高性能的Cortex-M3内核。它的存储器是512K字节的闪存和64K字节的SRAM两个高速存储器，这个芯片的工作频率达到72MHz，也可以根据需要分频到自己需要的频率。此外，该芯片还拥有80个I/O端口、4个通用定时器、2个PWM定时器、APB1和APB2两条用来连接外设的总线。在芯片里还有许多连接外设的接口，5个USART接口用来连接外部设备，1个SDIO接口用来连接SD卡，此外还有SPI接口和USB接口等一些其他接口。 其引脚分布如图3-1所示。
图3-1 ?STM32F103VET6引脚封装图
?STM32F103VET6芯片接口电路如图3-2所示。电容C19 、C20、C21、C24、C25是STM32F103电源引脚的旁路电容，能够起到稳定电源的作用。
摘要
现代社会经常发生一些入室盗窃事件，传统的防盗门防盗措施已经不能阻止手段日益高明的盗窃者，这时就迫切需要一种新型的防盗设备。本文设计是一种基于Cortex-M3内核的STM32微控制器的无线通信门禁安全系统，能够在家中没人情况下记录不法分子的体貌特征自动拍照，并通过手机短信通知用户。无线通信门禁安全系统具有体积小，安装方便，成本低等优点，能够在有人盗窃时及时报警，在未来拥有广阔的市场。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:STM32无线通信防盗系统
目录
1. 绪论 1
1.1 课程背景 1
1.2 目标和方法 1
1.3 设计思路 1
2. 系统概述 3
2.1 系统功能简介 3
2.2 系统设计 3
3. 硬件电路设计 4
3.1 STM32微控制器 4
3.1.1 STM32F103VET6芯片 4
3.1.2 STM32的电源电路 6
3.1.3 STM32的时钟电路 6
3.2 OV7725摄像头模块 7
3.2.1 OV7725摄像头 7
3.2.2 OV7725摄像头的接口电路 7
3.3 LCD液晶屏模块 9
3.3.1 LCD液晶屏 9
3.3.2 ILI9341控制器 9
3.3.3 静态存储控制器FSMC 10
3.3.4 LCD液晶屏接口电路 12
3.4 SD卡模块 12
3.4.1 SD卡 12
3.4.2 SD卡接口电路 13
3.5 GSM模块 13
3.5.1 SIM900模块 13
3.5.2 SIM卡卡座的接口电路 15
4. 软件设计 16
4.1 总体架构设计 16
4.1.1 主程序 17
4.2 开发环境 19
4.2.1 keil uvision4 19
4.3 OV7725摄像头模块 19
4.3.1 SCCB协议 19
4.3.2 OV7725摄像头数据的采集与读取 20
4.4 LCD液晶屏模块 21
4.4.1 像素点的数据格式 21
4.4.2 LCD驱动 21
4.4.3 LCD截屏功能 22
4.5 SD卡模块 23
4.5.1 SDIO接口电路 23
4.5.2 FATFS文件系统 23
4.5.3 SDIO的命令格式 24
4.5.4 SD卡初始化 25
4.6 GSM模块 25
4.6.1 AT命令 25
4.6.2 AT短消息命令 26
5. 系统调试 27
5.1 调试过程 27
5.1.1 开发板拍照功能调试 27
5.1.2 GSM模块调试 27
5.1.3 综合调试 28
5.2 问题分析 28
5.2.1 图像失真 28
5.2.2 拍照时会卡住 29
6. 总结与展望 30
参考文献 31
附录一 32
附录二 33
致谢 37
1. 绪论
1.1 课程背景
当今社会入室盗窃却又屡屡发生，且手段日益高明，给人们带来财产安全损失并且给侦破行动带来极大的不便。而现代社会人们的工作比较忙，没有时间待在家中。所以需要一些设备来防盗。
传统情况下，住户只能通过光学猫眼观察门外情况，在家中无人期间，无法确定是否有不法分子长时间驻足门口。而现实许多家庭中安装的防盗窗、防盗网有很大弊端，特别是在发生火灾等情况下不利于人们的逃生。随着科学技术的发展报警系统已经由简单化向智能化、电子化发展。现在虽然有一些闭路电视监控，但在住户被盗后才能调用，只能对警察的侦破有所帮助不能防盗于未然。而一些智能住宅防盗系统有太过昂贵不能为广大普通人民群众所使用，所以这时就需要一种新型的价格低廉的监测报警设备能够在住宅被盗时及时报警。
本设计是一种基于STM32的电子防盗系统。采用本系统，可记录下长期驻足人员的长相，并提前通过手机短信通知用户，让用户第一时间了解当前家中的状态，并能在第一时间记录下犯案人员的相貌特征，给案件侦破提供重要线索，大大减轻用户的损失。
1.2 目标和方法
本课题通过人体红外感应器检测是否有人员经过门口，若在门口逗留时间超过预设的警戒时间，则判断此人为可疑人员，通过摄像头采集图像记录下此时人员的相貌，将图像信息通过STM32进行处理后，存入SD卡，并记录下当前的时间，一起存入SD卡。若人员停留时间超过预设的报警时间，则触发报警电路，并通过GSM模块给用户发短信，及时告知家中情况。
1.3 设计思路
本文主要分为四个部分介绍说明了设计的理论与实现：
系统设计——整体把握系统，画出系统框图，根据系统框图进行设计。
硬件设计——分析各个模块的原理和对电路的设计，对所有用到的元件进行选型.对元件参数进行分析。
软件设计——对各个模块驱动的设计及所用函数的简单分析。
系统调试——对完成的硬件和软件进行整合调试，根据现象修改程序，直到达到目标要求。
2. 系统概述
2.1 系统功能简介
本系统是基于STM32微控制器所设计的无线通信门禁安全系统。当红外感应器检测到有可疑人员驻足时，通过STM32微控制器打开OV7725摄像头来采集视频数据，并把视频数据显示到LCD液晶屏进行截屏，把截屏产生的图片数据保存到SD卡，然后由GSM模块发送报警短信来通知用户。
2.2 系统设计
本系统如要实现，将要解决OV7725图像采集、LCD液晶屏显示与截屏的控制、SD卡的读取及使用FATFS系统对SD卡的操作、GSM短信的发送等问题。系统框图如图2-1所示。
图2-1 系统框图
整个系统由电源模块、STM32最小系统模块、OV7725摄像头模块、LCD液晶屏模块、SD卡存储模块和GSM模块六个模块组成。电源模块用来提供直流稳压电源；红外检测器用来提供触发信号；STM32最小系统，是系统工作的核心，上面有时钟控制电路、提供接口来连接外围设备；Ov7725来采集视频数据，LCD来显示截图，SD来存储图片数据，GSM来发送数据。
3. 硬件电路设计
3.1 STM32微控制器
STM32微控制器由一个STM32F103VET6芯片，电源电路和时钟电路组成。
3.1.1 STM32F103VET6芯片
STM32F103VET6芯片是一种增强型的芯片，它使用ARM公司高性能的Cortex-M3内核。它的存储器是512K字节的闪存和64K字节的SRAM两个高速存储器，这个芯片的工作频率达到72MHz，也可以根据需要分频到自己需要的频率。此外，该芯片还拥有80个I/O端口、4个通用定时器、2个PWM定时器、APB1和APB2两条用来连接外设的总线。在芯片里还有许多连接外设的接口，5个USART接口用来连接外部设备，1个SDIO接口用来连接SD卡，此外还有SPI接口和USB接口等一些其他接口。 其引脚分布如图3-1所示。
图3-1 ?STM32F103VET6引脚封装图
?STM32F103VET6芯片接口电路如图3-2所示。电容C19 、C20、C21、C24、C25是STM32F103电源引脚的旁路电容，能够起到稳定电源的作用。
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