嵌入式-图像检测自动报警系统.zip

<h1 align="center">基于图像检测的自动报警系统</h1>   </br> KeyWords：**STM32**、**OV7725**、**嵌入式**</br> Partner:[王小石](https://github.com/w1246410140)</br> # 📒目的与意义</br> >为了更好的理解嵌入式系统的原理，提高小组成员之间分工与合作的能力以及应用设计的创新能力，我们选择了合作实现基于图像检测的自动报警系统这个课题。 通过本次课程设计，比较清晰地理解了关于`摄像头模块`、`FLASH读写`、`图片显示`、`触摸屏模块`、`LCD模块`、`按键模块`、`触摸板模块`、`外部SRAM模块`、`光敏传感器`、`温度传感器`、`LED`、`蜂鸣器`、`外部SD卡读写`的工作原理，学会了如何控制这些外设，如何去编程利用这些模块来实现自己想要的效果，在本次设计中，补全了在课程学习中没有注意到以及掌握较为薄弱的地方,并学习了图像检测与处理的基础知识. </br> # 📔课程设计思路及具体流程</br> + 设计思路</br> &emsp;基于我们的选题——基于图像检测的自动报警系统，我们设计通过OV7725摄像头采集图像信息，对图像进行处理检测，一但检测到闯入者，则发出报警信息。</br>  </br> # 各模块划分 </br> &emsp;程序以LCD模块、按键模块、触屏模块、FLASH模块、外部SRAM模块、光敏模块、蜂鸣器等硬件为基础，以摄像头模块作为核心实现：</br> >1.LCD模块在屏幕上输出信息 >2.按键模块检测用户输入 >3.外部SRAM模块存储动态图像数据 >4.光敏模块检测环境光亮度并输出提示信息 >5.摄像头模块采集图像信息 >6.程序对图像进行处理与检测 >7.蜂鸣器模块输出报警信息 </br> &emsp;再另外附加触屏模块实现密码登录和用户交互以及FLASH实现图像抓拍的存储功能，使可视化界面展示了被保护物品的所有时间维度的状态，一旦被盗或者发生移动之后，可以实现 FLASH图像抓拍，并且存储到主机里面。</br>  </br> # 📘关键操作函数的实现</br> + 开机界面的设计</br> &emsp;（1）所用硬件</br> &emsp;所用硬件资源如下：</br> >1）串口 >2）TFTLCD模块 >3）SD卡 >4）SPI FALSH &emsp;本次实验使用的是容量为8G的SD卡支持`SPI/SDIO驱动`，战舰`STM32F103`自带了标准的 `SD`卡接口，使用 `STM32F1`自带的`SDIO`接口驱动，`4位模式`，最高通信速度可达`24Mhz`,最高每秒可传输数据`12M`字节，所以够满足我们的实验要求。SD卡根目录下新建一个`PICTURE`文件夹用来存放JEPG、JPG、BMP或GIF图片。</br> &emsp;开机的时候先初始化SD卡，初始化成功之后，注册两个工作区（一个给SD卡用，一个给`SPI FLASH`用），然后获取SD卡的容量和剩余空间，并显示在LCD模块上，最后等待`USMART`输入指令进行各项测试。</br> （2）设计思路</br> &emsp;首先在`alert_system`项目中新建一个`PICTURE`文件夹，里面有`bmp.c`、`bmp.h`、`tjpgd.c`、`tjpgd.h`、`integer.h`、`gif.c`、`gif.h`、`piclib.c`和`piclib.h` 等 9 个文件，其中`bmp.c` 和 `bmp.h`用于实现对`bmp`文件的解码；`tjpgd.c` 和 `tjpgd.h`用于实现对 `jpeg/jpg` 文件的解码；`gif.c`和`gif.h`用于实现对gif文件的解码。从网上下载一幅图片拷贝于SD卡中，图片不易过大，因为对于战舰`STM32`闪存只有521KB，图片过大会导致界面加载过慢。本实验图片通过PS进行处理，添加自己的系统名和作者。</br> &emsp;在`alert_system`项目中还添加了`FATFS`、`MALLOC`、`TEXT`文件，将每个分组的源文件根据路径进行添加，编译后再根据错误的执行进行添加。`FATFS` 是一个FAT文件系统模块，`MALLOC`里面包含计算机对内存资源的分配和使用的函数，可以更加高效和快速的分配内存资源。</br> &emsp;通过`f_opendir（）`打开图片文件夹，给图片的索引、文件名、长文件缓存分配内存，判断获取的数据是不是图片，如果是就`ai_load_picfile（）`显示相应的图片。</br> &emsp;（2）具体程序设计实现</br> &emsp;①打开文件夹</br> ```Java while(f_opendir(&picdir,"0:/PICTURE"))//打开图片文件夹 { Show_Str(30,170,240,16,"PICTURE IS WRONG!",16,0); delay_ms(200); LCD_Fill(30,170,240,186,WHITE);//清除显示 delay_ms(200); } ``` &emsp;②内存分配，出错则打不开文件 ```Java while(picfileinfo.lfname==NULL||pname==NULL)//内存分配出错 { Show_Str(30,170,240,16,"memory share wrong!",16,0);//内存分配失败 delay_ms(200); LCD_Fill(30,170,240,186,WHITE);//清除显示 delay_ms(200); } ``` &emsp;③图片显示</br> ```Java ai_load_picfile(pname,0,0,lcddev.width,lcddev.height,1);//显示图片 ``` &emsp;2.用户登陆界面 （1）所用硬件 >1）指示灯LED1 >2）串口 >3）TFTLCD模块（含触摸屏） >4）SPI FLASH </br> &emsp;指示灯`LED1`每30次循环闪烁一次，让输入的密码显示到屏幕上，同时输出到串口。`TFTLCD`模块用于实现`ASCII`字符和彩色的显示并在串口打印`LCD`控制器ID，同时在LCD上面显示，`FLASH`用于缓存数据。</br> &emsp;（2）设计思路</br> &emsp;我们是用`LCD_DrawLine()`画图函数将键盘、提示框和输入框画出。当用户输入密码时，如果密码超过指定长度则会报`“password is out-length!!”`，可以通过`CANCEL`进行取消这次输入。当用户输入的密码和自己设置的密码一直则会进入开机界面。</br> &emsp;（3）具体程序设计</br> &emsp;①用户输入键盘画图函数</br> ```Java LCD_DrawLine(45,200,145,200);</br> LCD_DrawLine(145,200,145,250);</br> LCD_DrawLine(145,250,45,250);</br> LCD_DrawLine(45,250,45,200);</br> LCD_ShowString(95,220,100,20,16,"1"); ``` &emsp;依次算出12个按键的间隔和坐标输出上述函数，再构建一个输入框和提示框，键盘就完成了。</br> &emsp;②获得键盘值函数</br> ```Java if(tp_dev.x[0]<=145&&tp_dev.x[0]>=45&&tp_dev.y[0]<=250&&tp_dev.y[0]>=200){//按下“1” key=1; delay_ms(20); } ``` &emsp;根据`tp_dev.x[0]`和`tp_dev.y[0]`限制键盘的坐标值，当用户点击这个区域，就让这个`key`获得这个值。</br> &emsp;③防止用户连触点击而发生输入不对的情况函数 ```Java if(key){ if(key_x!=255){ if(key_x==key){ key=0; }else{ key_x=key; } }else{ key_x=key; } } ``` &emsp;`key_x`记录上一次用户点击的键值，`key`记录这次用户的键值，如果没有按键按下并且这次的按键和上次的按键相等（发生了连触），就将此次的键值变为零。如果没有按键按下，则让这次的按键等于上一次，这样就能保证点击一次屏幕只能发生一次点击。</br> ④用户输入超过六位警告函数</br> ```Java POINT_COLOR=RED; LCD_ShowString(140,165,250,20,16,"password is out-length!!"); POINT_COLOR=BROWN; ``` 在指定的用户警告框中输入，给定一个地址、一个长度、高度、字号进行输出</br> ⑤CANCEL键函数</br> ```Java if(key_index==12){//删除 password_length=0; inputstr[0]='\0'; input_pwd=0; LCD_Fill(192,118,288,148,WHITE); LCD_Fill(137,163,387,180,WHITE); }