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基于GD32 MCU的绿色智能家居

作者:钟景成 肖国林时间:2015-05-14来源:电子产品世界收藏
编者按:基于绿色节能的理念,在智能家居模型中加入了蓄电池、太阳能电池板、风能发电机,以GD32 MCU为控制核心,设计了红外检测、人体检测、光控LED、温度监测和电子锁等功能,并可通过GSM短信进行报警。

3.1.1 主控芯片——

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/273274.htm

  本文采用的,型号为F103VKT6,该芯片具有3072KB的FLASH、96KB的SRAM、10个基本通用定时器、2个高级定时器、2个基本定时器、5个UART、3个12位16个通道ADC、2个12为DAC、以及看门狗(WDG)、内部时钟(RTC)、I2C、SPI、CAN2.0、USB2.0等丰富资源。

3.1.2 GSM模块

  GSM主要用于短信报警,该型号为SIM300,利用GD32的UART与该模块进行通信,通过发送AT指令可以在主人家里遇到状况时以短信形式告知主人。

3.1.3 TFT触控彩屏

  采用320*240分辨率2.8寸TFT电阻屏,利用GD32外部存储控制器(EXMC)总线直接驱动TFT数字彩屏。这种方案对相应的寄存器进行配置后就可以自动向TFT数字彩屏发送数据,无需CPU参与,让CPU有足够时间来处理其他程序。

3.1.4 输入控制

  采用了4*4按键和彩屏触摸输入控制,可选择任意一种方式进行各项操作,例如,锁屏、锁定系统、修改报警温度、修改时间、修改密码、修改通知手机号、关闭各种报警开关等。采用GD32MCU进行这些复杂的操作编写系统运行稳定、顺畅、进行仿真调试方便。

3.1.5 光控

  采用GD32MCU的内部ADC采集光敏电阻电压,从而实现白天自动关、晚上自动开启的功能。

3.1.6 红外检测

  红外检测装置由发射管和接受管构成,接受管是个具有光敏特征的PN结,通过LM393比较器后可以得到供MCU识别的IO电平,需要注意的一点是,比较器输出结构一般是集电极开漏(OC),需要注意到GD32MCU的IO口可以配置多种模式,例如输入口有上拉输入、下拉输入,输出口有推挽输出、开漏输出。

3.1.7 其他模块

  该家居模型还安装了DS18B20温度传感器、人体热释电红外传感器和采用内部PWM驱动的报警蜂鸣器,由于篇幅有限,故不赘述。

3.2 模型软件构架

  软件架构如图2所示,程序初始化后进入主循环,初始化主要包括了系统时钟、温度传感器、FLASH存储器、图形界面、蜂鸣器、报警和定时器的中断初始化。主循环的主要任务是控制显示屏背光、显示屏界面元素的刷新、按键的处理等。其中按键处理子程序有多个,根据程序所处的不同状态,会动态挂载不同的子程序。定时器3负责三个任务,其中按键扫描的频率比较高,通过队列方式传递键盘数据;门禁的定时用于产生自动关门信号;每隔一段时间检测一次温度。定时器6负责门禁检测,通过红队对管对进出门进行扫描,同时也提供震荡频率驱动蜂鸣器进行报警。所有定时器管理的任务都只实现检测,通过消息的方式传递检测到的数据,主循环的任务根据共享内存中的数据完成相应任务。


4 模型实现的功能

  在模型中充分利用了GD32 MCU的内部资源和相应功能,模拟了智能家居的场景,系统启动后,采用菜单操作,可设置密码、修改预存手机号码、修改异常温度值,还可通过短信方式获取系统密码,具有太阳能发电和风能发电功能,通过红外方式检测进出门,利用热释电红外传感器检测非法入侵,可将火灾和非法入侵等信息利用短信进行报警,还实现了温度检测和电子锁等功能,在后续工作中将增加手机APP客户端控制功能。

5 GD32 MCU应用前景

  该MCU产品主要面向工业和消费类嵌入式应用,如图5所示,GD32 MCU适用于工业自动化、人机界面、电机控制、安防监控、智能家居家电及物联网等领域。

  中国的IC行业在全球中一直处于落后的地位,很多电子产品的核心IC都来源于国外半导体厂商。2014年12月12日,在《电子产品世界》杂志举办的“2014年度电子产品世界编辑推荐奖”评选中,兆易创新 GigaDevice GD32 系列Cortex-M3内核微控制器系列产品获得“最佳本土芯片”大奖。相信在不远的将来,GD32 系列MCU将得到更广泛的应用!

参考文献:

  [1]杨文军,丁林伟,田维刚,杨靖. 基于物联网的智能家居安防系统的设计与实现[J]. 数字技术与应用,2014,11:71-73

  [2]何遥. 未来智能家居的特点与趋势[J]. 中国公共安全,2014,21:152-156

  [3]童晓渝,房秉毅,张云勇. 物联网智能家居发展分析[J]. 移动通信,2010,09:16-20

  [4]邵鹏飞,王喆,张宝儒. 面向移动互联网的智能家居系统研究[J]. 计算机测量与控制,2012,02:474-476

  [5]兆易创新发布多款GD32F103和GD32F101系列大容量增强型MCU[J]. 电子产品世界,2013,11:27

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