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基于STM32设计的车库监控报警系统

一、前言

随着社会的发展，人们的生活水平越来越关注安全问题，各种防盗设备层出不穷。本文采用红外测距传感器、摄像头STM32单片机以及ESP8266无线通信模块设计了车库防盗报警器，可安装在车库内，通过红外测距检测是否有入侵，产生报警信号，提醒相关人员采取应急防御措施。防盗报警成本低，功能优良，防盗效果好，是家庭防盗的好选择。 image-20220327000641487

二、具体需求

(1)主模块:密码锁开门模块 检测模块 报警模块 拍摄模块 主控制模块 传输存取模块

检测模块：红外测距传感器

报警模块：灯 蜂鸣器

拍摄模块：摄像头

传输存取模块：WIFI传输和使用模块SD卡存取

主控模块：TFT显示屏 主控制器(STM32单片机)

最后，整体呈现方式：矩形微型车库结构

主要用途：主要解决车库内电瓶车被盗、长期充电引起火灾等不良安全风险。

二、具体流程思路

一开始门（由能运转90°舵机和和小木板组成的)和限位开关一直被触摸

(2)输入正确密码进入车库:

打开门(即舵机运行90°，当门与限位开关分离时，灯通常亮着，其他模块装置不工作；当车库门关闭时，门没有关闭（即门没有位开关）WIFI模块将信息发送到手机端，提醒门未关闭；门关闭后灯熄灭，报警系统全部正常运行。

(3)不能输入正确的密码也可以进入车库:

当异常进入车库时，当红外测距系统检测到人时，灯亮起，蜂鸣器响起，触发摄像头装置。触发后的摄像头装置将连续拍摄两次（注：红外测距系统未检测到人，摄像头装置不运行，以达到低功耗的目的。连续拍摄两次也可以改为一次，两次是为了保证捕捉效果）。拍摄的图片将保存在存储模块中，手机端也将收到报警信息和图片，提醒非本人进入车库。

(四)拟使用的设备

类型 数量 预期效果 备注
STM32F103 1 主控制系统
TFT液晶屏 1 输入四位密码开门，调整红外测距距离，查看图片，显示车库温度等
LED灯 10个或以上
ov7670摄像头 2 两个摄像头同时拍摄
温度传感器 1
一种转运90°的舵机 1 用于开关门装置
限位开关 1 感应装置是否关闭门
蜂鸣器 1
存储装置 1 存储图片
WIFI模块 1 ESP8266
红外测距装置 1 自主调节测距感应 做设置10cm测距调试

(5)想象液晶屏效果图

二、功能拆解

（1） 通过红外测距模块（超声波替换），检测是否有人通过。如果有人通过，请调用摄像头拍照并存储在中SD保存卡并通过ESP8266通知手机APP，有人闯入，手机APP会产生报警声。报警检测距离可以设置在手机上。 （2） 拍照时，保存的文件名称以当前时间为准，需要在开发板上使用RTC手机也需要时钟APP在校准开发板上增加一个时间校准功能，方便校准RTC实时时钟时间。 （3） 实时检测环境温湿度，将温湿度信息传递给手机APP显示

技术点:

  1. 需要移植FATFS构建文件系统BMP只有通过图片结果，才能保存相机拍摄的照片SD卡里。
  2. 需要启动RTC，当前时间作为系统时钟实时记录，手机，APP校准功能需要增加一个时间。
  3. 摄像头采用OV7670，通过SCCB时间交互需要收集RGB数据编码成BMP图片存放到SD卡。

三、上位机开发

上位机采用QT框架开发，分别开发Android、windows版本。

3.1 QT 框架简介

Qt是一个1991年由QtCompany跨平台开发C 图形用户界面应用程序开发框架。它可以开发GUI也可用于开发非程序GUI程序，如控制台工具和服务器。Qt它是一个面向对象的框架，使用特殊代码生成扩展(称为元对象编译器)(Meta Object Compiler, moc)）以及一些宏，Qt它很容易扩展，并允许真正的组件编程。

在发布 Qt 4.6 同时，作为 Qt 开发跨平台 IDE 的Qt Creator更新版本也发布了。Qt Creator 1.3 和 Qt 4.6共同构成的 Qt SDK，它包括开发跨平台应用所需的所有功能。

Qt Creator是一个用于Qt轻量级跨平台集成开发环境。Qt Creator它可以带来两个关键好处：为支持跨平台开发提供第一个集成开发环境 (IDE)，确保第一次接触Qt框架开发人员可以快速启动和操作。即使不开发Qt应用程序，Qt Creator也是一个简单易用且功能强大的IDE。

QT官网: https://resources.qt.io/cn

3.2 QT环境搭建

QT5.12.6安装包下载地址： https://download.qt.io/archive/qt/5.12/5.12.6/

QT学习专栏: https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/category_11400392.html QT环境建设文章：https://xiaolong.blog.csdn.net/article/details/120654599

3.3 软件运行效果

（1）STM32端通过DHT11通过红外测距传感器实时检测环境温湿度ESP8266传递到手机APP实时显示。

数据传输格式：

$update,16,23,23.5 测量的温度、湿度和距离

（2）手机APP红外报警检测距离可设置在上面。点击手机页面上的设置后，它将被传递给STM32。

数据传输格式：

#5   5单位为厘米，表示设置5cm检测距离。

当实际测量距离小于设定的报警距离时，会产生报警信息、手机APPA上会自动响起报警铃声。

（3）在STM32上有一个RTC手机需要实时记录当前时间APP有时间校准按钮，点击后会校准STM32开发板上的时间。

数据通信格式：

*20220309114156     传递过去的就是年月日时分秒时间

下面是在Android系统下运行软件的效果。

3.4 模拟测试

现在先不连接设置设备，采用网络调试助手来模拟ESP8266+STM32，测试通信效果，通信过程是否正常。 左边是TCP调试助手，右边是上位机软件，可以使用TCP调试助手模拟ESP8266，与上位机之间通信。

上位机时间校准–向ESP8266发送：*20220309114156

上位机设置报警距离-向ESP8266发送：#5

ESP8266向上位机发送：

$update,16,23,23.5
温度、湿度、测量的距离

四、设备端开发

如果需要完整工程，可以去这里下载: https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/85894457

4.1 硬件效果图

4.2 OV7725摄像头核心代码

#include "sys.h"
#include "ov7725.h"
#include "ov7725cfg.h"
#include "timer.h" 
#include "delay.h"
#include "usart.h" 
#include "sccb.h" 


//JTAG模式设置,用于设置JTAG的模式
//mode:jtag,swd模式设置;00,全使能;01,使能SWD;10,全关闭; 
//#define JTAG_SWD_DISABLE 0X02
//#define SWD_ENABLE 0X01
//#define JTAG_SWD_ENABLE 0X00 
void JTAG_Set(u8 mode)
{ 
        
	u32 temp;
	temp=mode;
	temp<<=25;
	RCC->APB2ENR|=1<<0;     //开启辅助时钟 
	AFIO->MAPR&=0XF8FFFFFF; //清除MAPR的[26:24]
	AFIO->MAPR|=temp;       //设置jtag模式
}


//初始化OV7725
//返回0:成功
//返回其他值:错误代码
u8 OV7725_Init(void)
{ 
        
	u16 i=0;
	u16 reg=0;	  
	//设置IO
	RCC->APB2ENR|=1<<2;		//先使能外设PORTA时钟
	RCC->APB2ENR|=1<<3;		//先使能外设PORTB时钟
 	RCC->APB2ENR|=1<<4;		//先使能外设PORTC时钟
  	RCC->APB2ENR|=1<<5;		//先使能外设PORTD时钟
	RCC->APB2ENR|=1<<8;		//先使能外设PORTG时钟 
 
  	GPIOA->CRH&=0XFFFFFFF0; 	   
  	GPIOA->CRH|=0X00000008; 	//PA8 输入 
	GPIOA->ODR|=1<<8; 
   	GPIOB->CRL&=0XFFF00FFF; 	  
  	GPIOB->CRL|=0X00033000; 	//PB3/4 输出
	GPIOB->ODR|=3<<3; 	    
  	GPIOC->CRL=0X88888888; 		//PC0~7 输入 
	GPIOC->ODR|=0x00ff; 
   	GPIOD->CRL&=0XF0FFFFFF; 	//PD6 输出 
  	GPIOD->CRL|=0X03000000; 	 
 	GPIOD->ODR|=1<<6; 
   	GPIOG->CRH&=0X00FFFFFF; 	 
	GPIOG->CRH|=0X33000000;	    
	GPIOG->ODR=7<<14;      		//PG14/15 输出高 
 	JTAG_Set(1);
 	SCCB_Init();        		//初始化SCCB 的IO口 
 	if(SCCB_WR_Reg(0x12,0x80))return 1;	//复位SCCB 
	DelayMs(50);  
	reg=SCCB_RD_Reg(0X1c);		//读取厂家ID 高八位
	reg<<=8;
	reg|=SCCB_RD_Reg(0X1d);		//读取厂家ID 低八位
	if(reg!=OV7725_MID)
	{ 
        
		printf("MID:%d\r\n",reg);
		return 1;
	}
	reg=SCCB_RD_Reg(0X0a);		//读取厂家ID 高八位
	reg<<=8;
	reg|=SCCB_RD_Reg(0X0b);		//读取厂家ID 低八位
	if(reg!=OV7725_PID)
	{ 
        
		printf("HID:%d\r\n",reg);
		return 2;
	}   
 	//初始化 OV7725,采用QVGA分辨率(320*240) 
	for(i=0;i<sizeof(ov7725_init_reg_tb1)/sizeof(ov7725_init_reg_tb1[0]);i++)
	{ 
        								
	   	SCCB_WR_Reg(ov7725_init_reg_tb1[i][0],ov7725_init_reg_tb1[i][1]);
 	} 
  	return 0x00; 	//ok
} 

//OV7725功能设置
//白平衡设置
//0:自动模式
//1:晴天
//2,多云
//3,办公室
//4,家里
//5,夜晚
void OV7725_Light_Mode(u8 mode)
{ 
        
	switch(mode)
	{ 
        
		case 0:	//Auto，自动模式
			SCCB_WR_Reg(0x13, 0xff); //AWB on 
			SCCB_WR_Reg(0x0e, 0x65);
			SCCB_WR_Reg(0x2d, 0x00);
			SCCB_WR_Reg(0x2e, 0x00);
			break;
		case 1://sunny，晴天
			SCCB_WR_Reg(0x13, 0xfd); //AWB off
			SCCB_WR_Reg(0x01, 0x5a);
			SCCB_WR_Reg(0x02, 0x5c);
			SCCB_WR_Reg(0x0e, 0x65);
			SCCB_WR_Reg(0x2d, 0x00);
			SCCB_WR_Reg(0x2e, 0x00);
			break;	
		case 2://cloudy，多云
			SCCB_WR_Reg(0x13, 0xfd); //AWB off
			SCCB_WR_Reg(0x01, 0x58);
			SCCB_WR_Reg(0x02, 0x60);
			SCCB_WR_Reg(0x0e, 0x65);
			SCCB_WR_Reg(0x2d, 0x00);
			SCCB_WR_Reg(0x2e, 0x00);
			break;	
		case 3://office，办公室
			SCCB_WR_Reg(0x13, 0xfd); //AWB off
			SCCB_WR_Reg(0x01, 0x84);
			SCCB_WR_Reg(0x02, 0x4c);
			SCCB_WR_Reg(0x0e, 0x65);
			SCCB_WR_Reg(0x2d, 0x00);
			SCCB_WR_Reg(0x2e, 0x00);
			break;	
		case 4://home，家里
			SCCB_WR_Reg(0x13, 0xfd); //AWB off
			SCCB_WR_Reg(0x01, 0x96);
			SCCB_WR_Reg(0x02, 0x40);
			SCCB_WR_Reg(0x0e, 0x65);
			SCCB_WR_Reg(0x2d, 0x00);
			SCCB_WR_Reg(0x2e, 0x00);
			break;	

		case 5://night，夜晚
			SCCB_WR_Reg(0x13, 0xff); //AWB on
			SCCB_WR_Reg(0x0e, 0xe5);
			break;
	}
}		  
//色度设置
//sat:-4~+4
void OV7725_Color_Saturation(s8 sat)
{ 
        
 	if(sat>=-4 && sat<=4)
	{ 
        	
		SCCB_WR_Reg(USAT,(sat+4)<<4); 
		SCCB_WR_Reg(VSAT,(sat+4)<<4);
	}
}
//亮度设置
//bright：-4~+4
void OV7725_Brightness(s8 bright)
{ 
        
	u8 bright_value,sign;
  	switch(bright)
	{ 
        
		case 4:
			bright_value = 0x48;
			sign = 0x06;
			break;
		case 3:
			bright_value = 0x38;
			sign = 0x06;		
			break;	
		case 2:
			bright_value = 0x28;
			sign = 0x06;			
			break;	
		case 1:
			bright_value = 0x18;
			sign = 0x06;			
			break;
		case 0:
			bright_value = 0x08;
			sign = 0x06;			
			break;	
		case -1:
			bright_value = 0x08;
			sign = 0x0e;		
			break;		
		case -2:
			bright_value = 0x18;
			sign = 0x0e;		
			break;	
		case -3:
			bright_value = 0x28;
			sign = 0x0e;		
			break;	
		case -4:
			bright_value = 0x38;
			sign = 0x0e;		
			break;	
	}
	SCCB_WR_Reg(BRIGHT, bright_value);
	SCCB_WR_Reg(SIGN, sign);
}
//对比度设置
//contrast：-4~+4
void OV7725_Contrast(s8 contrast)
{ 
        
	if(contrast >= -4 && contrast <=4)
	{ 
        
		SCCB_WR_Reg(CNST,(0x30-(4-contrast)*4));
	}
}
//特效设置
//0:普通模式 
//1,负片
//2,黑白 
//3,偏红色
//4,偏绿色
//5,偏蓝色
//6,复古 
void OV7725_Special_Effects(u8 eft)
{ 
        
	switch(eft)
	{ 
        
		case 0://正常
			SCCB_WR_Reg(0xa6, 0x06);//TSLB设置
			SCCB_WR_Reg(0x60, 0x80);//MANV,手动V值
			SCCB_WR_Reg(0x61, 0x80);//MANU,手动U值
			break;
		case 1://负片
			SCCB_WR_Reg(0xa6, 0x46);
			break;
		case 2://黑白
			SCCB_WR_Reg(0xa6, 0x26);
			SCCB_WR_Reg(0x60, 0x80);
			SCCB_WR_Reg(0x61, 0x80);
			break;		
		case 3://偏红
			SCCB_WR_Reg(0xa6, 0x1e);
			SCCB_WR_Reg(0x60, 0x80);
			SCCB_WR_Reg(0x61, 0xc0);		
			break;
		case 4://偏绿
			SCCB_WR_Reg(0xa6, 0x1e);
			SCCB_WR_Reg(0x60, 0x60);
			SCCB_WR_Reg(0x61, 0x60);		
			break;
		case 5://偏蓝
			SCCB_WR_Reg(0xa6, 0x1e);
			SCCB_WR_Reg(0x60, 0xa0);
			SCCB_WR_Reg(0x61, 0x40);	
			break;
		case 6://复古
			SCCB_WR_Reg(0xa6, 0x1e);
			SCCB_WR_Reg(0x60, 0x40);
			SCCB_WR_Reg(0x61, 0xa0);
			break;	
	}
}	
//设置图像输出窗口
//width:输出图像宽度,<=320
//height:输出图像高度,<=240
//mode:0，QVGA输出模式；1，VGA输出模式
//QVGA模式可视范围广但近物不是很清晰，VGA模式可视范围小近物清晰
void OV7725_Window_Set(u16 width,u16 height,u8 mode)
{ 
        
	u8 raw,temp;
	u16 sx,sy;	
	if(mode)
	{ 
        
		sx=(640-width)/2;
		sy=(480-height)/2;
		SCCB_WR_Reg(COM7,0x06);		//设置为VGA模式
		SCCB_WR_Reg(HSTART,0x23); 	//水平起始位置
		SCCB_WR_Reg(HSIZE,0xA0); 	//水平尺寸
		SCCB_WR_Reg(VSTRT,0x07); 	//垂直起始位置
		SCCB_WR_Reg(VSIZE,0xF0); 	//垂直尺寸
		SCCB_WR_Reg(HREF,0x00);
		SCCB_WR_Reg(HOutSize,0xA0); //输出尺寸
		SCCB_WR_Reg(VOutSize,0xF0); //输出尺寸
	}else
	{ 
        
		sx=(320-width)/2;
		sy=(240-height)/2;
		SCCB_WR_Reg(COM7,0x46);		//设置为QVGA模式
		SCCB_WR_Reg(HSTART,0x3f); 	//水平起始位置
		SCCB_WR_Reg(HSIZE, 0x50); 	//水平尺寸
		SCCB_WR_Reg(VSTRT, 0x03); 	//垂直起始位置
		SCCB_WR_Reg(VSIZE, 0x78); 	//垂直尺寸
		SCCB_WR_Reg(HREF,  0x00);
		SCCB_WR_Reg(HOutSize,0x50);	//输出尺寸
		SCCB_WR_Reg(VOutSize,0x78); //输出尺寸
	}
	raw=SCCB_RD_Reg(HSTART);
	temp=raw+(sx>>2);//sx高8位存在HSTART,低2位存在HREF[5:4]
	SCCB_WR_Reg(HSTART,temp);
	SCCB_WR_Reg(HSIZE,width>>2);//width高8位存在HSIZE,低2位存在HREF[1:0]
	
	raw=SCCB_RD_Reg(VSTRT);
	temp=raw+(sy>>1);//sy高8位存在VSTRT,低1位存在HREF[6]
	SCCB_WR_Reg(VSTRT,temp);
	SCCB_WR_Reg(VSIZE,height>>1);//height高8位存在VSIZE,低1位存在HREF[2]
	
	raw=SCCB_RD_Reg(HREF);
	temp=((sy&0x01)<<6)|((sx&0x03)<<4)|((height&0x01)<<2)|(width&0x03)|raw;
	SCCB_WR_Reg(HREF,temp);
	
	SCCB_WR_Reg(HOutSize,width>>2);
	SCCB_WR_Reg(VOutSize,height>>1);
	
	SCCB_RD_Reg(EXHCH);	
	temp = (raw|(width&0x03) 

        标签： kl2v传感器绿色矩形连接器无线传感器模块sys0tb53传感器
 
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