基于STM32的智能家庭安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)（原理圖、PCB圖、源代碼、參考論文）

本文安防系統(tǒng)是一種新的電子智能報(bào)警系統(tǒng)。它將意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的單片機(jī)STM32F103RBT6與移動(dòng)通信GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合^［6］，利用電子探測模塊，設(shè)計(jì)成一個(gè)簡單、安全、可靠，適合普通家庭安防的智能報(bào)警系統(tǒng)。

系統(tǒng)總體構(gòu)成：單片機(jī)STM32F103RBT6Z主控制器、液晶顯示、4*4陣鍵盤、紅外熱式感應(yīng)、煙霧傳感器，溫度傳感器，GSM及揚(yáng)聲器等模塊。本系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

本系統(tǒng)以STM32F103RBT6作為控制核心，首先通過密碼鎖進(jìn)行信息驗(yàn)證，并在LCD模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示；其次通過熱釋人體感應(yīng)模塊對室內(nèi)進(jìn)行檢測；再次利用溫度傳感器對室內(nèi)溫度進(jìn)行檢測；最后利用煙霧傳感器對室內(nèi)煙霧濃度進(jìn)行檢測。

若檢測到密碼輸入錯(cuò)誤或室內(nèi)有人闖入，系統(tǒng)將被視為非法入侵；如果檢測室內(nèi)的溫度或煙霧濃度高于預(yù)設(shè)值時(shí)，立 刻啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行語音報(bào)警，并通過GSM模塊將室內(nèi)實(shí)時(shí)信息第一時(shí)間發(fā)送至預(yù)設(shè)手機(jī)用戶。

3.1 STM32單片機(jī)

根據(jù)項(xiàng)目的性能與控制要求，需要選擇合適的控制模塊，使系統(tǒng)能夠正常、穩(wěn)定的運(yùn)行。經(jīng)過反復(fù)研究，最終采用意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的STM32F103RBT6單片機(jī)作為本系統(tǒng)的控制芯片^［8］，其功能如下：

時(shí)鐘頻率72MHZ，存儲器128KB?Flash，閃存20KB?SRAM，2*SPI，CAN，PWM，2*ADC，8個(gè)16位定時(shí)器及112個(gè)通用I/O口等。

它是一種低成本、高性能、低功耗的微控制器，采用ARMCortex－M3內(nèi)核結(jié)構(gòu)，處理速度非常快，時(shí)鐘頻率可達(dá)72MHZ，在同類產(chǎn)品中其性能最為優(yōu)越。

3.2 GSM模塊

本系統(tǒng)采用國內(nèi)晨宇科技公司的一款雙頻900/1800MHZ高度集成的GSM模塊--WF-SIM900A。它主要通過串口傳輸標(biāo)準(zhǔn)的AT命令對模塊進(jìn)行控制，并具有GSM網(wǎng)絡(luò)通信功能。主控制器STM32的I/O口PA2、PA3與GSM模塊的信號線接口進(jìn)行連接，兩個(gè)模塊之間可進(jìn)行通信。如有室內(nèi)發(fā)生報(bào)警，GSM模塊立刻啟動(dòng)，同時(shí)將室內(nèi)的狀況第一時(shí)間發(fā)送至用戶手機(jī)，由用戶進(jìn)行及時(shí)處理。

3.3顯示模塊

顯示模塊采用2.8寸TFTLCD，即真彩液晶顯示器。該顯示器分辨率為320*240，16位真彩顯示，自帶觸摸屏，其與外部連接方式如圖2所示，主要顯示室內(nèi)的溫度和煤氣濃度等實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)。

3.4傳感器模塊

3.4.1溫度傳感器DS18B20

該模塊采用DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20傳感器。它無需A/D轉(zhuǎn)換器就可以直接讀出被測溫度，并且根據(jù)實(shí)際具體要求實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)值讀出方式。其信號線與單片機(jī)STM32的I/O?口PB2進(jìn)行連接，直接實(shí)時(shí)輸出采集溫度的數(shù)字量，具有線路簡單、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。

3.4.2人體熱釋感器模塊

該模塊的信號線與STM32的I/O口PB0進(jìn)行連接，它利用周圍一定范圍內(nèi)的紅外信號進(jìn)行監(jiān)測，并把一些很微弱的信號采集進(jìn)去，然后進(jìn)行放大。

3.4.3煤氣煙霧傳感器

該模塊采用MQ-2型煙霧傳感器。它可以很好地對液化氣、丙 烷、氫氣等煤氣煙霧氣體進(jìn)行檢測，連于單片機(jī)STM32的I/O口PB1上。

3.5 4*4密碼鎖

由圖2可知，該模塊8個(gè)信號線依次與單片機(jī)STM32的I/O?口PB8～PB15進(jìn)行連接。系統(tǒng)采用4*4密碼鎖進(jìn)行用戶信息驗(yàn)證，若密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)將判定為人員非法入侵，系統(tǒng)立刻啟動(dòng)智能安防系統(tǒng)并發(fā)出語音報(bào)警。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件包括4*4密碼鎖檢測程序，外來人員闖入室內(nèi)檢測程序，室內(nèi)溫度、煙霧濃度檢測程序，液晶顯示程序，語音報(bào)警程序及GSM通信程序。

主程序需要完成如下任務(wù)：

（1）系統(tǒng)初始化。設(shè)置溫度、煙霧濃度及密碼鎖等參數(shù)的初始值，設(shè)定中斷及定時(shí)器。

（2）密碼鎖檢測。利用4*4密碼鎖鍵盤進(jìn)行按鍵操作，由STM32控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并在LCD屏上顯示結(jié)果。

（3）室內(nèi)溫度檢測。利用溫度傳感器DS18B20對室內(nèi)溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

（4）室內(nèi)煙霧濃度檢測。利用MQ-2型煙霧傳感器對室內(nèi)煙霧濃度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

（5）室內(nèi)非法入侵檢測。系統(tǒng)通過人體紅外熱釋感應(yīng)傳感器對室內(nèi)是否有非法入侵者進(jìn)行檢測。

（6）啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)檢測出密碼錯(cuò)誤、室內(nèi)溫度和煙霧濃度過高或有人非法入侵時(shí)，就會自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，發(fā)出報(bào)警信號，并通過GSM模塊將室內(nèi)的信息第一時(shí)間短信發(fā)送到戶主。

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