基于STM32設(shè)計(jì)的門禁照相機(jī)

一、項(xiàng)目介紹

當(dāng)前文章介紹基于STM32設(shè)計(jì)的門禁照相機(jī)，本項(xiàng)目提供了一種更加智能、安全、便捷的門禁解決方案。門禁照相機(jī)采用STM32F103ZET6 MCU作為主控芯片，配合2.8寸LCD顯示屏、OV7725數(shù)字攝像頭、SD卡和模擬門鈴按鍵等外設(shè)模塊，實(shí)現(xiàn)了攝像頭畫面實(shí)時(shí)顯示、門鈴觸發(fā)拍照、圖片存儲(chǔ)等功能。

在使用該門禁照相機(jī)時(shí)，來訪客人只需按下門鈴按鍵，攝像頭即可自動(dòng)拍攝照片并保存到SD卡中。同時(shí)，用戶也可以通過LCD屏幕進(jìn)行時(shí)間調(diào)整和本地圖片瀏覽等操作，提高了門禁系統(tǒng)的可操作性和用戶體驗(yàn)。

門禁照相機(jī)的設(shè)計(jì)為了提高門禁系統(tǒng)的安全性和智能化程度，解決傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)存在的諸多問題。通過采用數(shù)字?jǐn)z像頭替代傳統(tǒng)貓眼，并實(shí)現(xiàn)照片自動(dòng)拍攝和存儲(chǔ)功能，有效提高了門禁系統(tǒng)的安全性。同時(shí)，通過LCD屏幕進(jìn)行時(shí)間調(diào)整和本地圖片瀏覽等操作，實(shí)現(xiàn)了門禁系統(tǒng)的智能化，提高了用戶的使用體驗(yàn)。

二、硬件設(shè)計(jì)

本照相機(jī)的主要硬件包括 STM32F103ZET6 MCU、3.5寸 LCD 顯示屏、OV7725 數(shù)字?jǐn)z像頭、SD 卡和一個(gè)模擬門鈴的按鍵。

（1）STM32F103ZET6 MCU

STM32F103ZET6 MCU 是本照相機(jī)的主控芯片，它可以通過 GPIO 口驅(qū)動(dòng)其他外設(shè)模塊。

（2）3.5寸 LCD 顯示屏

3.5寸 LCD 顯示屏可以實(shí)時(shí)顯示攝像頭捕捉的畫面，并且支持多個(gè)頁面的切換。

（3）OV7725 數(shù)字?jǐn)z像頭

OV7725 數(shù)字?jǐn)z像頭可以采集來訪客人的畫面，并將其實(shí)時(shí)顯示在 LCD 顯示屏上。

（4）SD 卡

SD 卡用于存儲(chǔ)照相機(jī)拍攝的照片，照片的名稱由當(dāng)前時(shí)間日期命名。

（5）模擬門鈴的按鍵

模擬門鈴的按鍵用于觸發(fā)照相機(jī)拍攝照片。

三、軟件設(shè)計(jì)

3.1 技術(shù)要求

（1）實(shí)時(shí)顯示畫面

本照相機(jī)通過 OV7725 數(shù)字?jǐn)z像頭捕捉來訪客人的畫面，并通過3.5寸 LCD 顯示屏實(shí)時(shí)顯示。

（2）拍照并保存到 SD 卡

當(dāng)有來訪者按下模擬門鈴按鍵時(shí)，照相機(jī)會(huì)拍攝照片并保存到 SD 卡中，照片名稱以當(dāng)前時(shí)間日期命名。

3.2 軟件流程

(1) 初始化STM32F103ZET6 MCU及外部設(shè)備；
(2) 啟動(dòng)OV7725 數(shù)字?jǐn)z像頭；
(3) 開啟LCD；
(4) 進(jìn)入主循環(huán)：
a. 讀取按鍵狀態(tài)是否是門鈴被按下；
b. 若發(fā)現(xiàn)門鈴按下，則照相機(jī)開始拍照并將照片保存到 SD 卡；
c. 更新屏幕上的內(nèi)容。

3.3 代碼實(shí)現(xiàn)

代碼實(shí)現(xiàn)過程：

(1) 初始化STM32F103ZET6 MCU及外部設(shè)備；

(2) 啟動(dòng)OV7725 數(shù)字?jǐn)z像頭，并設(shè)置其采集參數(shù)；

(3) 初始化 SD 卡，并在 SD 卡上創(chuàng)建一個(gè)文件夾用于存儲(chǔ)照片；

(4) 開啟LCD，并設(shè)置其顯示參數(shù)；

(5) 進(jìn)入主循環(huán)，讀取按鍵狀態(tài)并更新屏幕上的內(nèi)容；

(6) 當(dāng)發(fā)現(xiàn)門鈴被按下時(shí)，開始拍照并將照片保存到 SD 卡中。

四、代碼實(shí)現(xiàn)

4.1 整體代碼框架

#include "stm32f10x.h"
#include "sdio_sdcard.h"
#include "ff.h"

/* 定義一些宏和變量 */

int main(void) {
    /* 初始化系統(tǒng)時(shí)鐘（例如使用 HSE 8MHz 作為系統(tǒng)時(shí)鐘） */
    /* 初始化 GPIO 端口、SDIO、LCD、OV7725 等外設(shè)模塊 */
    /* 初始化 SD 卡，并在其上創(chuàng)建用于存儲(chǔ)照片的文件夾 */

    while(1) {
        /* 讀取門鈴按鍵狀態(tài) */
        if(/* 檢測(cè)到門鈴被按下 */) {
            /* 拍攝照片并保存到 SD 卡中，照片名以當(dāng)前時(shí)間日期命名 */
        }

        /* 更新屏幕顯示內(nèi)容，包括實(shí)時(shí)攝像頭畫面、時(shí)間日期、照片預(yù)覽等 */
    }
}

4.2 拍照存儲(chǔ)

下面是采用 STM32 的HAL 庫設(shè)計(jì)的代碼，控制OV7725 拍照保存為 BMP 圖片到 SD 卡中。

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "sdio_sdcard.h"
#include "ff.h"
#include "ov7725.h"

extern SD_HandleTypeDef hsd;
extern DCMI_HandleTypeDef hdcmi;
extern DMA_HandleTypeDef hdma_dcmi;

FATFS fs;
FIL file;
UINT bw;

/* 定義一些宏和變量 */

int main(void) {
    /* 初始化系統(tǒng)時(shí)鐘（例如使用 HSE 8MHz 作為系統(tǒng)時(shí)鐘） */
    /* 初始化 GPIO 端口、SDIO、LCD、OV7725 等外設(shè)模塊 */
    /* 初始化 SD 卡，并在其上創(chuàng)建用于存儲(chǔ)照片的文件夾 */

    while(1) {
        /* 讀取門鈴按鍵狀態(tài) */
        if(/* 檢測(cè)到門鈴被按下 */) {
            /* 拍攝照片并保存到 SD 卡中，照片名以當(dāng)前時(shí)間日期命名 */
            HAL_GPIO_WritePin(OV7725_RESET_GPIO_Port, OV7725_RESET_Pin, GPIO_PIN_SET); // 復(fù)位 OV7725
            HAL_Delay(50);
            HAL_GPIO_WritePin(OV7725_RESET_GPIO_Port, OV7725_RESET_Pin, GPIO_PIN_RESET);

            ov7725_init(); // 初始化 OV7725

            HAL_DCMI_Start_DMA(&hdcmi, DCMI_MODE_SNAPSHOT, (uint32_t)RGB565_buffer, (uint32_t)(CAMERA_RWIDTH * CAMERA_RHEIGH), 1); // 開始采集

            HAL_DMA_PollForTransfer(&hdma_dcmi, HAL_DMA_FULL_TRANSFER, 1000); // 等待采集完成

            /* 將 RGB565 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 BMP 格式 */
            uint16_t bmp_header[54/2] = {0x4D42, 54+CAMERA_RWIDTH*CAMERA_RHEIGH*3, 0, 0, 54,
                                          40, CAMERA_RWIDTH, CAMERA_RHEIGH, 1, 24, 0, CAMERA_RWIDTH*CAMERA_RHEIGH*3, 0, 0, 0, 0};
            uint8_t bmp_data[CAMERA_RWIDTH*CAMERA_RHEIGH*3];
            uint16_t i = 0, j = 0;
            for(i = 0; i < 54/2; i++) {
                bmp_data[i*2] = bmp_header[i]; // 拷貝 BMP 文件頭
                bmp_data[i*2+1] = bmp_header[i]>>8;
            }
            for(i = 0; i < CAMERA_RWIDTH*CAMERA_RHEIGH; i++) {
                bmp_data[54+i*3+0] = RGB565_buffer[i]>>8; // RGB565 轉(zhuǎn)換為 BMP 格式的 RGB 24位色
                bmp_data[54+i*3+1] = RGB565_buffer[i]>>3;
                bmp_data[54+i*3+2] = RGB565_buffer[i]<<3;
            }

            /* 保存 BMP 圖片到 SD 卡中 */
            if(f_mount(&fs, SD_Path, 1) == FR_OK) { // 掛載 SD 卡
                char filename[20];
                /* 將文件名設(shè)置為當(dāng)前時(shí)間日期，例如"202206151243.bmp" */
                sprintf(filename, "%04d%02d%02d%02d%02d%02d.bmp", year, month, day, hour, minute, second);

                if(f_open(&file, filename, FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE) == FR_OK) { // 創(chuàng)建文件并寫入數(shù)據(jù)
                    f_write(&file, bmp_data, sizeof(bmp_data), &bw);
                    f_close(&file);
                }
            }

            HAL_Delay(1000); // 防止連續(xù)拍照
        }

        /* 更新屏幕顯示內(nèi)容，包括實(shí)時(shí)攝像頭畫面、時(shí)間日期、照片預(yù)覽等 */
    }
}