基于TencentOS Tiny AIoT開發套件的家庭安全監控系統

今年3月中，由騰訊TencentOS團隊聯合恩智浦半導體、安謀科技(Arm China)發起的線上開發者活動——TencentOS Tiny AIoT 應用創新大賽，評選出了優勝獲獎者，本文介紹其中一個獲獎作品。

一、設計背景及意義該設計旨在為家庭的日常生活安全提供額外的保障。

隨著科技的發展與進步，人們家庭的智能設備和產品越來越多，接入電網的設備也會越來越多，量變導致質變，家庭設備總用電監控，能極大的幫助人們了解日常用電情況;

該產品的功能，基于以下的問題點進行設計：

家庭大功率設備眾多，大多數人對產品的實際功率并不了解，會出現同時使用導致跳閘問題;

家庭部分的安全開關老化失效，過載后不能快速切斷電源，損害產品以及電路;

家庭中部分老舊設備存在漏電情況，但平時并不了解漏電情況，只有觸電后才發覺;

家庭中漏電開關老化或反映遲鈍，導致斷開不迅速，威脅家人健康;

幫助人們了解市電的基本信息(電壓、頻率等);

使用天然氣、煤氣的家庭，容易出現忘記關，有害氣體泄漏的情況;

幫助人們實時了解家里溫濕度信息。

二、家庭安全監控系統的功能介紹系統功能如下：

雙重切斷市電功能(繼電器、保險絲);

支持漏電電流檢測;

實時檢測市電電壓，頻率，實際使用有功功率，電流，用電量等;

實時檢測室內空氣狀態，以及溫濕度信息;

支持異常情況聲光報警功能;

支持電池供電，停電后自動切換電池為系統供電，同時提供基本照明;

支持電池充放電管理，保證電池壽命。

三、系統的整體結構框圖

四、產品硬件介紹

4.1、產品硬件框圖

4.2、產品硬件組成

4.2.1、 開發套件

本次開發使用的是騰訊提供的TencentOS Tiny AIoT開發套件，該套件包含了i.MX RT1062開發板、E53智慧燈模塊、ESP8266模組、ov5640攝像頭以及4.3寸LCD顯示屏，如下圖：

開發板特性：

內置TencentOS Tiny開源物聯網操作系統。

核心板采用的i.MX RT1062處理器屬于i.MX RT 系列MCU，是由恩智浦推出的跨界處理器，跨界是指該系列MCU的定位既非傳統的微控制器、也非傳統的微處理器，i.MX RT系列MCU則綜合了兩者的優勢，既具備高頻率(最高主頻600M)、高處理性能，也具備中斷響應迅速、實時性高的特點。

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

板載Type-C接口CMSIS DAP仿真器。

板載PCIE接口，可擴展4G類物聯網模組。

板載物聯網俱樂部WAN Interface接口，可支持NB-IoT、WiFi、4G cat1、LoRa等模組。

板載物聯網俱樂部E53 Interface接口，可擴展全系E53傳感器。

板載標準24P DVP攝像頭接口，可支持最高500萬像素攝像頭。

板載RGB顯示接口，可轉換HDMI輸出。

板載高性能音頻解碼芯片，可做語音識別測試。

預留SD卡、用戶按鍵、SPI Flash。

4.2.2 安全系統檢測控制一體電路板實物，如下：

五、原理圖各功能模塊原理介紹(本節詳細內容省略，有興趣的讀者可查看原文)

5.1、系統弱電總供電部分

5.2、電量統計芯片供電部分

5.3、電量統計芯片及外圍電路部分

5.4、繼電器驅動電路部分

5.5、蜂鳴器和電磁門銷驅動部分

5.6、電池電源管理部分電路

5.7、蓄能電路部分

5.8、應急照明部分電路

5.9、外部3.3v供電電路

六、產品軟件部分(本節詳細內容省略，有興趣的讀者可查看原文)

6.1、開發軟件簡介(MCUXpresso IDE)

6.2、騰訊TencentOS tiny 實時操作系統簡介

6.3、產品代碼實現

6.3.1、軟件流程圖

6.3.2、主程序入口

6.3.3、騰訊云接入部分

6.3.4、lvgl顯示部分

6.3.5、電能計量芯片部分軟件

6.3.6、溫濕度傳感器軟件部分

6.3.7、蜂鳴器、電磁門銷、繼電器部分軟件

七、產品使用介紹

7.1、手機app控制界面

APP界面用的是騰訊提供的標準面板，有些控件和一些設備參數屬性不太匹配，做到完全匹配需要自己開發面板，涉及到的H5開發暫時還不會，所以將就用著先，還有該面板目前不能顯示小數部分。

7.2、產品運行過程介紹

產品顯示部分的ui比較簡潔，設計ui，做到高端美觀，這個是需要一定的技術和要花費比較多的時間找素材，剪輯，設計ui，這部分雖然略懂一點點皮毛，但是時間也比較緊促，所以暫時做這一個簡潔的界面，將系統的所有參數顯示出來即可;

八、總結

硬件部分是本項目中富有挑戰的部分，正如人們所說的，七分硬件三分軟件，硬件在設計和調試中都比較繁雜，改版與調試，電路的驗證，都是會花費許多時間和精力的。

本次的比賽作品控制板硬件部分，從一開始方案選型，電路設計和仿真，還是實際電路焊接調試驗證方案可行性，到最后畫原理圖和layout，途中的改版，整板元器件焊接調試，都是我一手完成，時間算下來，真還占了整個項目七成的時間，而且還有完善的余地。

此次比賽的作品還算不上成熟的項目，由于時間的原因，途中只改版過一次硬件，硬件整體方案可行性是沒問題的，在設計和元器件選型上還有瑕疵，不夠完美。而且在產品顯示ui上面，還沒有時間去美化，騰訊連連的面板涉及到H5的開發，這個暫時還不會，所以app控制面板上直接使用官方提供的標準面板，希望在之后的空余時間自己能將其完善。

最后，感謝騰訊和NXP團隊聯合舉辦的基于TencentOS AIoT應用創新大賽，衷心感謝群里各位小伙伴以及騰訊和NXP工程師的幫助。

原文標題：AIoT應用創新大賽獲獎作品精選：家庭安全監控系統

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審核編輯：湯梓紅