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基于STM32的智能家庭安防系统设计(原理图、PCB图、源代码、参考论文)

05/24 10:03
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本文安防系统是一种新的电子智能报警系统。它将意法半导体公司生产的单片机STM32F103RBT6与移动通信GSM网络技术相结合6,利用电子探测模块,设计成一个简单、安全、可靠,适合普通家庭安防的智能报警系统。

系统总体构成:单片机STM32F103RBT6Z主控制器、液晶显示、4*4阵键盘、红外热式感应、烟雾传感器温度传感器,GSM及扬声器等模块。本系统总体设计框图如图1所示。

本系统以STM32F103RBT6作为控制核心,首先通过密码锁进行信息验证,并在LCD模块进行数据显示;其次通过热释人体感应模块对室内进行检测;再次利用温度传感器对室内温度进行检测;最后利用烟雾传感器对室内烟雾浓度进行检测。

若检测到密码输入错误或室内有人闯入,系统将被视为非法入侵;如果检测室内的温度或烟雾浓度高于预设值时,立 刻启动报警系统进行语音报警,并通过GSM模块将室内实时信息第一时间发送至预设手机用户。

3.1 STM32单片机

根据项目的性能与控制要求,需要选择合适的控制模块,使系统能够正常、稳定的运行。经过反复研究,最终采用意法半导体公司生产的STM32F103RBT6单片机作为本系统的控制芯片8,其功能如下:

时钟频率72MHZ,存储器128KB Flash,闪存20KB SRAM,2*SPI,CAN,PWM,2*ADC,8个16位定时器及112个通用I/O口等。

它是一种低成本、高性能、低功耗微控制器,采用ARMCortex-M3内核结构,处理速度非常快,时钟频率可达72MHZ,在同类产品中其性能最为优越。

3.2 GSM模块

本系统采用国内晨宇科技公司的一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM模块--WF-SIM900A。它主要通过串口传输标准的AT命令对模块进行控制,并具有GSM网络通信功能。主控制器STM32的I/O口PA2、PA3与GSM模块的信号线接口进行连接,两个模块之间可进行通信。如有室内发生报警,GSM模块立刻启动,同时将室内的状况第一时间发送至用户手机,由用户进行及时处理。

3.3显示模块

显示模块采用2.8寸TFTLCD,即真彩液晶显示器。该显示器分辨率为320*240,16位真彩显示,自带触摸屏,其与外部连接方式如图2所示,主要显示室内的温度和煤气浓度等实时性数据。

3.4传感器模块

3.4.1温度传感器DS18B20

该模块采用DALLAS公司生产的DS18B20传感器。它无需A/D转换器就可以直接读出被测温度,并且根据实际具体要求实现9~12位的数值读出方式。其信号线与单片机STM32的I/O 口PB2进行连接,直接实时输出采集温度的数字量,具有线路简单、性能稳定的特点。

3.4.2人体热释感器模块

该模块的信号线与STM32的I/O口PB0进行连接,它利用周围一定范围内的红外信号进行监测,并把一些很微弱的信号采集进去,然后进行放大。

3.4.3煤气烟雾传感器

该模块采用MQ-2型烟雾传感器。它可以很好地对液化气、丙 烷、氢气等煤气烟雾气体进行检测,连于单片机STM32的I/O口PB1上。

3.5 4*4密码锁

由图2可知,该模块8个信号线依次与单片机STM32的I/O 口PB8~PB15进行连接。系统采用4*4密码锁进行用户信息验证,若密码输入错误时,系统将判定为人员非法入侵,系统立刻启动智能安防系统并发出语音报警。

4系统软件设计

本系统软件包括4*4密码锁检测程序,外来人员闯入室内检测程序,室内温度、烟雾浓度检测程序,液晶显示程序,语音报警程序及GSM通信程序。

主程序需要完成如下任务:

(1)系统初始化。设置温度、烟雾浓度及密码锁等参数的初始值,设定中断及定时器。

(2)密码锁检测。利用4*4密码锁键盘进行按键操作,由STM32控制器进行数据采集,并在LCD屏上显示结果。

(3)室内温度检测。利用温度传感器DS18B20对室内温度进行数据采集。

(4)室内烟雾浓度检测。利用MQ-2型烟雾传感器对室内烟雾浓度进行数据采集。

(5)室内非法入侵检测。系统通过人体红外热释感应传感器对室内是否有非法入侵者进行检测。

(6)启动报警系统。当系统检测出密码错误、室内温度和烟雾浓度过高或有人非法入侵时,就会自动启动报警系统,发出报警信号,并通过GSM模块将室内的信息第一时间短信发送到户主。

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