摘要：随着生活水平的提高，人们对家庭住宅的安全性要求越来越高。本文设计了一种基于STM32的家庭智能安防监控系统。采用STM32作为主控芯片，下位机采用防盗与防火装置检测盗情和火情，并通过无线模块将采集的信息传输给上位机。上位机将接收到的数据与阈值比较，并判断是否报警。该系统具有成本低、检测准确、易于操作，可靠性高等特点。
关键词：家庭安防；监控；单片机；无线通信；报警
Home security monitor’s design of environmental monitoring and intelligent control
SONG Cai
（Institute of electric engineering，Ningxia institute of technology，Ningxia 753000，China）
Abstract：With the improvement of living standard，people have higher and higher security requirements for homes.This paper designs an intelligent security monitoring system based on STM32.Using STM32 as the main control chip，the lower computer adopts anti-theft and fire protection devices to detect theft and fire，which is transmitted by wireless module to the host computer that compares the received data to the threshold and determines whether to call the police.The system is characterized by low cost，accurate detection，easy operation and high reliability.
Keywords：Home security；Monitoring；Microcontroller；Wireless communication；Alarm
0 引言
我国大部分住户的首要防盗设施基本为防盗窗与防盗门，但这在险情发生的情况下，反而会阻碍住户的逃生，传统的安防系统已经不能满足人们的需求。鉴于此，本文设计了一种基于STM32[1]的家庭智能安防监控系统。该系统利用复合型检测[2]技术，能对住宅内的火情、有毒气体泄露等进行主动预警，还能对入室偷盗进行主动报警。
1 系统硬件设计
图1 系统总体结构框图
根据图1所示，系统包括上位机与下位机两部分。下位机主要负责温度值、烟雾浓度值、光辐射信号、人体红外信号和微动信号的检测，以及数值的转换和线性化处理，操作完成后由无线通讯模块传输给上位机。上位机则把收到的温度和烟雾浓度值在液晶屏上显示，并与用户设定的报警值进行比较。本文设计的家庭安防系统不仅能对住所内的火情、有毒气体泄露等进行主动预警，还能对入室偷盗进行主动报警。
1.1 STM32控制器
本设计采用STM32系列中的增强型STM32F103C8T6单片机控制器。该芯片工作频率可达70MHZ，内嵌8MHz的RC振荡器以及带校准功能的32kHz RTC振荡器，能够充分满足用户外设需求。
1.2 传感器模块
1.2.1烟雾浓度传感模块
本次选用MQ-2型烟雾传感器[3]，其将所检测到的烟雾浓度值经A/D转换后送给下位机，即可完成与单片机的通信。
1.2.2 温度传感模块
本设计选用DS18B20数字温度传感器，将采集到的温度数据可直接读取，并进行简单的编程实现9-12位的数字直读。
1.2.3 火焰传感模块
本设计采用4线制火焰传感器，该传感器可以检测明火或者波长在760nm~1100 nm内的光源，成本低、可靠性高且适应大部分环境。
1.2.4 红外传感模块
本设计选用HC-SR501人体红外感应模块，具有全自动感应及低功耗特点。HC-SR501模块通过采集人体所发出的10μm左右的红外信号进行实时监测。人滞留在感应区域内时指示灯持续接通，离开或在感应范围内长时间无行动时指示灯主动延迟关闭负载。
1.3无线模块
考虑到本设计的实际情况及可行性，采用nRF24L01无线模块进行无线数据传输。该模块高速低耗、传输距离远且操作。它拥有多个工作模式可供用户进行选择，且各种模式互不干扰，具有良好的实用性。
1.4 微动开关电路
本设计选用微动开关[4]作为门控和窗控传感器。由门窗等被检测物体通过对驱动杆施加的力量对电路进行断开闭合的控制，从而实现对门窗等出入口开关的检测，其原理简单且操作容易。
2 系统软件设计
2.1 下位机设计
在下位机系统主程序开始运行前，需要先将下位机的传感器进行预热处理，故对烟雾信息的收集需要等烟雾传感器加热一段时间后才能进行。在初始化程序执行完以后，下位机主程序就会直接进入检测、处理发送状态。
2.2 上位机设计
上位机主程序运行前先初始化并确认是否有按键处理，同时设置温度以及烟雾浓度等测量值的预警值，并由上位机显示在液晶屏上，通过与预警值进行比较处理，判断是否发出报警。用户也可根据当时具体情况进行自主操作。
3 系统调试
正确完成实物焊接后，将温度值设定为35℃，烟雾浓度值设定为三等。当检测到火焰时，报警装置发生报警。当烟雾浓度超过预警值时，报警装置也将发生声光报警。当有两项或以上数值同时超过预警值时，系统也会进行声光报警。此时表示烟雾和温度值都超过了用户的设定值。系统报警实物如图2所示。另外该系统可用于盗情监控，当同时检测到微动开关活动及人体红外时，系统会进行报警。
在一定的通信距离内，我们可以用数据的丢包率来判断无线模块的通信率。当上位机和下位机相距25m以内时系统能够正常工作。当超过50m时会有丢包率，则相应的通信率会下降，所以室内的传输距离最多可达50m。
图2 火情系统报警实物图
结论
本文设计的基于STM32为核心的家庭智能安防监控系统，采用复合检测技术对住宅内火情及盗情进行报警，并用按键对系统进行精密控制，降低了报警系统的误报、漏报、错报的几率，满足了用户基本需求，并有一定的市场发展前景。
参考文献：
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作者简介：
宋彩（1990-），女，助教，主要研究方向：通信工程
论文作者:宋彩
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/18
标签：系统论文; 模块论文; 上位论文; 烟雾论文; 火情论文; 安防论文; 浓度论文; 《基层建设》2018年第16期论文;