今年3月中，由騰訊TencentOS團隊聯(lián)合恩智浦半導體、安謀科技(Arm China)發(fā)起的線上開發(fā)者活動——TencentOS Tiny AIoT 應(yīng)用創(chuàng)新大賽，評選出了優(yōu)勝獲獎?wù)?，本文介紹其中一個獲獎作品。

一、設(shè)計背景及意義該設(shè)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(fā)展與進步，人們家庭的智能設(shè)備和產(chǎn)品越來越多，接入電網(wǎng)的設(shè)備也會越來越多，量變導致質(zhì)變，家庭設(shè)備總用電監(jiān)控，能極大的幫助人們了解日常用電情況;

該產(chǎn)品的功能，基于以下的問題點進行設(shè)計：

家庭大功率設(shè)備眾多，大多數(shù)人對產(chǎn)品的實際功率并不了解，會出現(xiàn)同時使用導致跳閘問題;

家庭部分的安全開關(guān)老化失效，過載后不能快速切斷電源，損害產(chǎn)品以及電路;

家庭中部分老舊設(shè)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(fā)覺;

家庭中漏電開關(guān)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(xiàn)忘記關(guān)，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(jiān)控系統(tǒng)的功能介紹系統(tǒng)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(nèi)空氣狀態(tài)，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(tǒng)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(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖

四、產(chǎn)品硬件介紹

4.1、產(chǎn)品硬件框圖

4.2、產(chǎn)品硬件組成

4.2.1、 開發(fā)套件

本次開發(fā)使用的是騰訊提供的TencentOS Tiny AIoT開發(fā)套件，該套件包含了i.MX RT1062開發(fā)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(fā)板特性：

內(nèi)置TencentOS Tiny開源物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。

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(tǒng)的微控制器、也非傳統(tǒng)的微處理器，i.MX RT系列MCU則綜合了兩者的優(yōu)勢，既具備高頻率(最高主頻600M)、高處理性能，也具備中斷響應(yīng)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(lián)網(wǎng)模組。

板載物聯(lián)網(wǎng)俱樂部WAN Interface接口，可支持NB-IoT、WiFi、4G cat1、LoRa等模組。

板載物聯(lián)網(wǎng)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(zhuǎn)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(tǒng)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(jié)詳細內(nèi)容省略，有興趣的讀者可查看原文)

5.1、系統(tǒng)弱電總供電部分

5.2、電量統(tǒng)計芯片供電部分

5.3、電量統(tǒng)計芯片及外圍電路部分

5.4、繼電器驅(qū)動電路部分

5.5、蜂鳴器和電磁門銷驅(qū)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(yīng)急照明部分電路

5.9、外部3.3v供電電路

六、產(chǎn)品軟件部分(本節(jié)詳細內(nèi)容省略，有興趣的讀者可查看原文)

6.1、開發(fā)軟件簡介(MCUXpresso IDE)

6.2、騰訊TencentOS tiny 實時操作系統(tǒng)簡介

6.3、產(chǎn)品代碼實現(xiàn)

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(chǎn)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(shè)備參數(shù)屬性不太匹配，做到完全匹配需要自己開發(fā)面板，涉及到的H5開發(fā)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(shù)部分。

7.2、產(chǎn)品運行過程介紹

產(chǎn)品顯示部分的ui比較簡潔，設(shè)計ui，做到高端美觀，這個是需要一定的技術(shù)和要花費比較多的時間找素材，剪輯，設(shè)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(tǒng)的所有參數(shù)顯示出來即可;

八、總結(jié)

硬件部分是本項目中富有挑戰(zhàn)的部分，正如人們所說的，七分硬件三分軟件，硬件在設(shè)計和調(diào)試中都比較繁雜，改版與調(diào)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(shè)計和仿真，還是實際電路焊接調(diào)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(diào)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(shè)計和元器件選型上還有瑕疵，不夠完美。而且在產(chǎn)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(fā)，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(lián)合舉辦的基于TencentOS AIoT應(yīng)用創(chuàng)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(yīng)用創(chuàng)新大賽獲獎作品精選：家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)

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審核編輯：湯梓紅