基于TencentOS Tiny AIoT开发套件的家庭安全监控系统

描述

今年3月中,由腾讯TencentOS团队联合恩智浦半导体、安谋科技(Arm China)发起的线上开发者活动——TencentOS Tiny AIoT 应用创新大赛,评选出了优胜获奖者,本文介绍其中一个获奖作品。

一、设计背景及意义该设计旨在为家庭的日常生活安全提供额外的保障。

随着科技的发展与进步,人们家庭的智能设备和产品越来越多,接入电网的设备也会越来越多,量变导致质变,家庭设备总用电监控,能极大的帮助人们了解日常用电情况;

该产品的功能,基于以下的问题点进行设计:

家庭大功率设备众多,大多数人对产品的实际功率并不了解,会出现同时使用导致跳闸问题;

家庭部分的安全开关老化失效,过载后不能快速切断电源,损害产品以及电路;

家庭中部分老旧设备存在漏电情况,但平时并不了解漏电情况,只有触电后才发觉;

家庭中漏电开关老化或反映迟钝,导致断开不迅速,威胁家人健康;

帮助人们了解市电的基本信息(电压、频率等);

使用天然气、煤气的家庭,容易出现忘记关,有害气体泄漏的情况;

帮助人们实时了解家里温湿度信息。

二、家庭安全监控系统的功能介绍系统功能如下:

双重切断市电功能(继电器、保险丝);

支持漏电电流检测;

实时检测市电电压,频率,实际使用有功功率,电流,用电量等;

实时检测室内空气状态,以及温湿度信息;

支持异常情况声光报警功能;

支持电池供电,停电后自动切换电池为系统供电,同时提供基本照明;

支持电池充放电管理,保证电池寿命。

三、系统的整体结构框图

恩智浦半导体

四、产品硬件介绍

4.1、产品硬件框图

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4.2、产品硬件组成

4.2.1、 开发套件

本次开发使用的是腾讯提供的TencentOS Tiny AIoT开发套件,该套件包含了i.MX RT1062开发板、E53智慧灯模块、ESP8266模组、ov5640摄像头以及4.3寸LCD显示屏,如下图:

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开发板特性:

内置TencentOS Tiny开源物联网操作系统。

核心板采用的i.MX RT1062处理器属于i.MX RT 系列MCU,是由恩智浦推出的跨界处理器,跨界是指该系列MCU的定位既非传统的微控制器、也非传统的微处理器,i.MX RT系列MCU则综合了两者的优势,既具备高频率(最高主频600M)、高处理性能,也具备中断响应迅速、实时性高的特点。

1M RAM 16M SDRAM 64MB qspi flash 128MB spi flash。

板载Type-C接口CMSIS DAP仿真器。

板载PCIE接口,可扩展4G类物联网模组。

板载物联网俱乐部WAN Interface接口,可支持NB-IoT、WiFi、4G cat1、LoRa等模组。

板载物联网俱乐部E53 Interface接口,可扩展全系E53传感器。

板载标准24P DVP摄像头接口,可支持最高500万像素摄像头。

板载RGB显示接口,可转换HDMI输出。

板载高性能音频解码芯片,可做语音识别测试。

预留SD卡、用户按键、SPI Flash。

4.2.2 安全系统检测控制一体电路板实物,如下:

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五、原理图各功能模块原理介绍(本节详细内容省略,有兴趣的读者可查看原文)

5.1、系统弱电总供电部分

5.2、电量统计芯片供电部分

5.3、电量统计芯片及外围电路部分

5.4、继电器驱动电路部分

5.5、蜂鸣器和电磁门销驱动部分

5.6、电池电源管理部分电路

5.7、蓄能电路部分

5.8、应急照明部分电路

5.9、外部3.3v供电电路

六、产品软件部分(本节详细内容省略,有兴趣的读者可查看原文)

6.1、开发软件简介(MCUXpresso IDE)

6.2、腾讯TencentOS tiny 实时操作系统简介

6.3、产品代码实现

6.3.1、软件流程图

6.3.2、主程序入口

6.3.3、腾讯云接入部分

6.3.4、lvgl显示部分

6.3.5、电能计量芯片部分软件

6.3.6、温湿度传感器软件部分

6.3.7、蜂鸣器、电磁门销、继电器部分软件

七、产品使用介绍

7.1、手机app控制界面

APP界面用的是腾讯提供的标准面板,有些控件和一些设备参数属性不太匹配,做到完全匹配需要自己开发面板,涉及到的H5开发暂时还不会,所以将就用着先,还有该面板目前不能显示小数部分。

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7.2、产品运行过程介绍

产品显示部分的ui比较简洁,设计ui,做到高端美观,这个是需要一定的技术和要花费比较多的时间找素材,剪辑,设计ui,这部分虽然略懂一点点皮毛,但是时间也比较紧促,所以暂时做这一个简洁的界面,将系统的所有参数显示出来即可;

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八、总结

硬件部分是本项目中富有挑战的部分,正如人们所说的,七分硬件三分软件,硬件在设计和调试中都比较繁杂,改版与调试,电路的验证,都是会花费许多时间和精力的。

本次的比赛作品控制板硬件部分,从一开始方案选型,电路设计和仿真,还是实际电路焊接调试验证方案可行性,到最后画原理图和layout,途中的改版,整板元器件焊接调试,都是我一手完成,时间算下来,真还占了整个项目七成的时间,而且还有完善的余地。

此次比赛的作品还算不上成熟的项目,由于时间的原因,途中只改版过一次硬件,硬件整体方案可行性是没问题的,在设计和元器件选型上还有瑕疵,不够完美。而且在产品显示ui上面,还没有时间去美化,腾讯连连的面板涉及到H5的开发,这个暂时还不会,所以app控制面板上直接使用官方提供的标准面板,希望在之后的空余时间自己能将其完善。

最后,感谢腾讯和NXP团队联合举办的基于TencentOS AIoT应用创新大赛,衷心感谢群里各位小伙伴以及腾讯和NXP工程师的帮助。

原文标题:AIoT应用创新大赛获奖作品精选:家庭安全监控系统

文章出处:【微信公众号:恩智浦MCU加油站】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

审核编辑:汤梓红

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