基于OpenMV和STM32的车内温度监测与预警系统设计流程

🕗 发布于 2024-09-27 18:30 stm32 单片机 opencv c语言 毕业设计

一、项目概述

随着汽车普及率的增加，车内安全问题日益受到关注。近年来，婴儿甚至成人被锁在车内而导致中暑或晕倒的事件频频发生，严重威胁到人们的生命安全。因此，开发一个有效的车内温度预警系统显得尤为重要。本项目旨在设计一个基于OpenMV和STM32的车内温度监测与预警系统，能够实时监测车内温度，并在检测到异常情况时及时发出警报，以保护被锁人员的安全。

技术栈关键词

硬件：OpenMV，STM32，NB-IOT BC26模块，SIM900A模块，舵机
软件：Haar特征，LBP特征，温度传感器，短信预警，蜂鸣器，风扇控制
通信协议：NB-IOT，串口通信

二、系统架构

设计系统架构

本项目的系统架构设计如下：

OpenMV：负责摄像头的图像采集和人脸识别。
STM32：作为主控单元，负责数据处理、温度监测和各模块的协调。
舵机：实现360°全方位无死角的人脸追踪。
温度传感器：实时监测车内温度。
NB-IOT BC26模块和SIM900A模块：用于数据上传和短信预警。
蜂鸣器和风扇：用于物理降温和声音警报。

系统架构图

三、环境搭建和注意事项

环境搭建

硬件连接：
- 将OpenMV与STM32通过串口连接。
- 温度传感器连接到STM32的ADC引脚。
- NB-IOT模块和SIM900A模块通过串口与STM32连接。
- 舵机连接到STM32的PWM引脚。
- 蜂鸣器和风扇连接到STM32的GPIO。
软件准备：
- 安装OpenMV IDE。
- 安装STM32开发环境（如Keil、STM32CubeIDE）。
- 配置NB-IOT模块和SIM900A模块的AT指令集。

注意事项

确保硬件连接稳固，避免短路。
温度传感器的校准，确保其准确性。
进行充分的测试，确保系统在各种环境下正常工作。

四、代码实现过程

在本节中，我们将详细介绍基于OpenMV和STM32的车内温度预警系统的代码实现过程。我们将分模块介绍每个功能的实现，包括人脸识别、温度监测和预警机制。每个模块将配有代码示例和详细说明，最后附上时序图以说明系统的运行时序。

1.OpenMV人脸识别模块

代码示例

import sensor
import image
import time
from pyb import Servo

# 初始化摄像头
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
sensor.run(1)

# 初始化舵机
s = Servo(1)

while True:
    img = sensor.snapshot()  # 捕获图像
    faces = img.find_faces(0)  # 查找人脸
    if faces:
        for face in faces:
            # 计算舵机转动角度
            x = face.x() + face.w() / 2  # 获取人脸中心x坐标
            angle = (x / 320) * 180  # 将x坐标映射到舵机角度（0到180度）
            s.angle(angle)  # 控制舵机转动到指定角度
    time.sleep(100)  # 每100毫秒检查一次

代码说明

初始化摄像头：通过sensor.reset()重置摄像头，设置图像格式和分辨率。
舵机控制：使用Servo类初始化舵机，并在循环中根据检测到的人脸位置调整舵机角度，实现360°全方位追踪。
人脸识别：调用img.find_faces(0)方法查找图像中的人脸。如果识别到人脸，则计算其中心位置，并将其转换为舵机的控制角度。
循环延时：通过time.sleep(100)设置每100毫秒检查一次人脸，避免频繁检测导致系统负担过重。

2.STM32温度监测和预警模块

代码示例

#include "stm32f4xx.h"
#include "usart.h"
#include "temp_sensor.h"
#include "nb_iot.h"
#include "sim900a.h"

#define TEMP_THRESHOLD 40 // 设置温度阈值

void setup() {
    USART_Init();         // 初始化串口
    TempSensor_Init();    // 初始化温度传感器
    NB_IOT_Init();        // 初始化NB-IOT模块
    SIM900A_Init();       // 初始化SIM900A模块
}

void loop() {
    float temperature = TempSensor_Read(); // 读取温度

    if (temperature > TEMP_THRESHOLD) { // 判断温度是否超过阈值
        SendAlert(temperature); // 发送预警信息
        ActivateBuzzer();       // 激活蜂鸣器
        ActivateFan();          // 启动风扇进行降温
    }

    Delay(1000); // 每隔一秒检查一次温度
}

void SendAlert(float temp) {
    char message[50];
    sprintf(message, "Warning: Temperature exceeds threshold! Current: %.2f°C", temp);
    SIM900A_SendSMS("+1234567890", message); // 发送短信报警
}

void ActivateBuzzer() {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET); // 启动蜂鸣器
    Delay(500); // 蜂鸣500ms
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET); // 关闭蜂鸣器
}

void ActivateFan() {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET); // 启动风扇
}

代码说明

初始化函数：
- USART_Init()：初始化串口通信，用于调试和与其他模块通信。
- TempSensor_Init()：初始化温度传感器，配置其工作参数。
- NB_IOT_Init()和SIM900A_Init()：初始化NB-IOT和SIM900A模块，准备好进行数据传输和短信发送。
主循环：
- 如果超过阈值，调用SendAlert()函数发送预警信息，并激活蜂鸣器和风扇。
- TempSensor_Read()：读取温度传感器的当前温度。
- 判断温度是否超过设定的阈值（40°C）。
- Delay(1000)：每隔一秒检查一次温度，确保系统能及时响应温度变化。
发送预警信息：
- 使用sprintf函数格式化消息，包含当前温度。
- 调用SIM900A_SendSMS()函数发送短信，目标号码需要根据实际情况进行配置。
- SendAlert(float temp)：构建并发送短信预警信息。
激活蜂鸣器：
- 使用HAL_GPIO_WritePin()函数控制蜂鸣器引脚状态。
- 蜂鸣器发出500ms的警报音，之后关闭。
- ActivateBuzzer()：通过控制GPIO引脚来启动和停止蜂鸣器。
激活风扇：
- ActivateFan()：控制GPIO引脚来启动风扇，确保在高温情况下能进行物理降温。

3.代码时序图

以下时序图展示了系统各模块之间的交互过程，帮助理解系统的运行时序。

时序图说明

OpenMV模块：在循环中不断捕获图像并进行人脸检测。
STM32模块：接收到OpenMV的图像数据后，获取当前温度并判断是否超过设定的阈值。
温度传感器：STM32请求温度数据，返回当前温度值。
NB-IOT和SIM900A模块：在温度超过阈值时，STM32通过NB-IOT上传数据，并通过SIM900A发送短信警报。
蜂鸣器和风扇：在接收到过高温度警报时，STM32控制蜂鸣器发出警报声并启动风扇进行降温。

五、项目总结

项目主要功能

本项目成功实现了一个基于OpenMV和STM32的车内温度预警系统，主要功能包括：

人脸识别和追踪：通过OpenMV实现360°全方位的人脸追踪，确保实时监测车内情况。
温度监测：利用温度传感器实时监测车内温度，确保及时发现异常情况。
预警机制：一旦温度超过设定阈值，系统会自动发送短信预警、激活蜂鸣器和风扇进行降温，保障被锁人员的安全。

实现过程总结

在硬件方面，成功集成了OpenMV、STM32、温度传感器、NB-IOT模块和SIM900A模块。
在软件方面，使用了C语言和Python实现了各个模块的功能，确保了系统的实时性和可靠性。
通过时序图清晰地展示了系统的工作流程，便于后续的维护和扩展。

原文地址：https://blog.csdn.net/qq_40431685/article/details/142448441

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基于OpenMV和STM32的车内温度监测与预警系统设计流程

一、项目概述

技术栈关键词

二、系统架构

设计系统架构

系统架构图

三、环境搭建和注意事项

环境搭建

注意事项

四、代码实现过程

1.OpenMV人脸识别模块

代码示例

代码说明

2.STM32温度监测和预警模块

代码示例

代码说明

3.代码时序图

时序图说明

五、项目总结

项目主要功能

实现过程总结

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