基于TencentOS Tiny AIoT开发套件的家庭安全监控系统

今年3月中，由腾讯TencentOS团队联合恩智浦半导体、安谋科技(Arm China)发起的线上开发者活动——TencentOS Tiny AIoT 应用创新大赛，评选出了优胜获奖者，本文介绍其中一个获奖作品。

一、设计背景及意义该设计旨在为家庭的日常生活安全提供额外的保障。

随着科技的发展与进步，人们家庭的智能设备和产品越来越多，接入电网的设备也会越来越多，量变导致质变，家庭设备总用电监控，能极大的帮助人们了解日常用电情况;

该产品的功能，基于以下的问题点进行设计：

家庭大功率设备众多，大多数人对产品的实际功率并不了解，会出现同时使用导致跳闸问题;

家庭部分的安全开关老化失效，过载后不能快速切断电源，损害产品以及电路;

家庭中部分老旧设备存在漏电情况，但平时并不了解漏电情况，只有触电后才发觉;

家庭中漏电开关老化或反映迟钝，导致断开不迅速，威胁家人健康;

帮助人们了解市电的基本信息(电压、频率等);

使用天然气、煤气的家庭，容易出现忘记关，有害气体泄漏的情况;

帮助人们实时了解家里温湿度信息。

二、家庭安全监控系统的功能介绍系统功能如下：

双重切断市电功能(继电器、保险丝);

支持漏电电流检测;

实时检测市电电压，频率，实际使用有功功率，电流，用电量等;

实时检测室内空气状态，以及温湿度信息;

支持异常情况声光报警功能;

支持电池供电，停电后自动切换电池为系统供电，同时提供基本照明;

支持电池充放电管理，保证电池寿命。

三、系统的整体结构框图

四、产品硬件介绍

4.1、产品硬件框图

4.2、产品硬件组成

4.2.1、 开发套件

本次开发使用的是腾讯提供的TencentOS Tiny AIoT开发套件，该套件包含了i.MX RT1062开发板、E53智慧灯模块、ESP8266模组、ov5640摄像头以及4.3寸LCD显示屏，如下图：

开发板特性：

内置TencentOS Tiny开源物联网操作系统。

核心板采用的i.MX RT1062处理器属于i.MX RT 系列MCU，是由恩智浦推出的跨界处理器，跨界是指该系列MCU的定位既非传统的微控制器、也非传统的微处理器，i.MX RT系列MCU则综合了两者的优势，既具备高频率(最高主频600M)、高处理性能，也具备中断响应迅速、实时性高的特点。

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

板载Type-C接口CMSIS DAP仿真器。

板载PCIE接口，可扩展4G类物联网模组。

板载物联网俱乐部WAN Interface接口，可支持NB-IoT、WiFi、4G cat1、LoRa等模组。

板载物联网俱乐部E53 Interface接口，可扩展全系E53传感器。

板载标准24P DVP摄像头接口，可支持最高500万像素摄像头。

板载RGB显示接口，可转换HDMI输出。

板载高性能音频解码芯片，可做语音识别测试。

预留SD卡、用户按键、SPI Flash。

4.2.2 安全系统检测控制一体电路板实物，如下：

五、原理图各功能模块原理介绍(本节详细内容省略，有兴趣的读者可查看原文)

5.1、系统弱电总供电部分

5.2、电量统计芯片供电部分

5.3、电量统计芯片及外围电路部分

5.4、继电器驱动电路部分

5.5、蜂鸣器和电磁门销驱动部分

5.6、电池电源管理部分电路

5.7、蓄能电路部分

5.8、应急照明部分电路

5.9、外部3.3v供电电路

六、产品软件部分(本节详细内容省略，有兴趣的读者可查看原文)

6.1、开发软件简介(MCUXpresso IDE)

6.2、腾讯TencentOS tiny 实时操作系统简介

6.3、产品代码实现

6.3.1、软件流程图

6.3.2、主程序入口

6.3.3、腾讯云接入部分

6.3.4、lvgl显示部分

6.3.5、电能计量芯片部分软件

6.3.6、温湿度传感器软件部分

6.3.7、蜂鸣器、电磁门销、继电器部分软件

七、产品使用介绍

7.1、手机app控制界面

APP界面用的是腾讯提供的标准面板，有些控件和一些设备参数属性不太匹配，做到完全匹配需要自己开发面板，涉及到的H5开发暂时还不会，所以将就用着先，还有该面板目前不能显示小数部分。

7.2、产品运行过程介绍

产品显示部分的ui比较简洁，设计ui，做到高端美观，这个是需要一定的技术和要花费比较多的时间找素材，剪辑，设计ui，这部分虽然略懂一点点皮毛，但是时间也比较紧促，所以暂时做这一个简洁的界面，将系统的所有参数显示出来即可;

八、总结

硬件部分是本项目中富有挑战的部分，正如人们所说的，七分硬件三分软件，硬件在设计和调试中都比较繁杂，改版与调试，电路的验证，都是会花费许多时间和精力的。

本次的比赛作品控制板硬件部分，从一开始方案选型，电路设计和仿真，还是实际电路焊接调试验证方案可行性，到最后画原理图和layout，途中的改版，整板元器件焊接调试，都是我一手完成，时间算下来，真还占了整个项目七成的时间，而且还有完善的余地。

此次比赛的作品还算不上成熟的项目，由于时间的原因，途中只改版过一次硬件，硬件整体方案可行性是没问题的，在设计和元器件选型上还有瑕疵，不够完美。而且在产品显示ui上面，还没有时间去美化，腾讯连连的面板涉及到H5的开发，这个暂时还不会，所以app控制面板上直接使用官方提供的标准面板，希望在之后的空余时间自己能将其完善。

最后，感谢腾讯和NXP团队联合举办的基于TencentOS AIoT应用创新大赛，衷心感谢群里各位小伙伴以及腾讯和NXP工程师的帮助。

原文标题：AIoT应用创新大赛获奖作品精选：家庭安全监控系统

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审核编辑：汤梓红