基于STM32的智能家庭安防系統(tǒng)設計（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警系統(tǒng)。它將意法半導體公司生產(chǎn)的單片機STM32F103RBT6與移動通信GSM網(wǎng)絡技術(shù)相結(jié)合^［6］，利用電子探測模塊，設計成一個簡單、安全、可靠，適合普通家庭安防的智能報警系統(tǒng)。

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

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

若檢測到密碼輸入錯誤或室內(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設值時，立 刻啟動報警系統(tǒng)進行語音報警，并通過GSM模塊將室內(nèi)實時信息第一時間發(fā)送至預設手機用戶。

3.1 STM32單片機

根據(jù)項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)定的運行。經(jīng)過反復研究，最終采用意法半導體公司生產(chǎn)的STM32F103RBT6單片機作為本系統(tǒng)的控制芯片^［8］，其功能如下：

時鐘頻率72MHZ，存儲器128KB?Flash，閃存20KB?SRAM，2*SPI，CAN，PWM，2*ADC，8個16位定時器及112個通用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?？?，時鐘頻率可達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準的AT命令對模塊進行控制，并具有GSM網(wǎng)絡通信功能。主控制器STM32的I/O口PA2、PA3與GSM模塊的信號線接口進行連接，兩個模塊之間可進行通信。如有室內(nèi)發(fā)生報警，GSM模塊立刻啟動，同時將室內(nèi)的狀況第一時間發(fā)送至用戶手機，由用戶進行及時處理。

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時性數(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)實際具體要求實現(xiàn)9～12位的數(shù)值讀出方式。其信號線與單片機STM32的I/O?口PB2進行連接，直接實時輸出采集溫度的數(shù)字量，具有線路簡單、性能穩(wěn)定的特點。

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進行連接，它利用周圍一定范圍內(nèi)的紅外信號進行監(jiān)測，并把一些很微弱的信號采集進去，然后進行放大。

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行檢測，連于單片機STM32的I/O口PB1上。

3.5 4*4密碼鎖

由圖2可知，該模塊8個信號線依次與單片機STM32的I/O?口PB8～PB15進行連接。系統(tǒng)采用4*4密碼鎖進行用戶信息驗證，若密碼輸入錯誤時，系統(tǒng)將判定為人員非法入侵，系統(tǒng)立刻啟動智能安防系統(tǒng)并發(fā)出語音報警。

4系統(tǒng)軟件設計

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，語音報警程序及GSM通信程序。

主程序需要完成如下任務：

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

（2）密碼鎖檢測。利用4*4密碼鎖鍵盤進行按鍵操作，由STM32控制器進行數(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傳感器對室內(nèi)是否有非法入侵者進行檢測。

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

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