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编号：
HJJ-32-2021-006
设计简介：
本设计是基于单片机的智能家居安防系统，主要实现以下功能：
主机：
- 显示从机一样一氧化碳值
- 控制从机窗户开关以及是否有人在家
- 从机报警时，显示报警的从机号
从机：
- 实时监测一氧化碳，且一氧化碳值过高打开窗户、报警
- 实时监测火焰，且检测到火焰打开喷淋、报警
- 家中无人时人体红外检测到人报警
- 报警时，通过GSM模块向手机发送短信
- 窗户、喷淋均可通过按键控制
标签：STM32单片机、zigbee、家居安防
题目扩展：智能安防系统、智能家居
1. 中控部分
- 核心控制器：采用STM32F1032单片机，负责获取输入数据、进行数据处理，并控制输出部分的操作。
- 功能：实现智能家居安防系统的逻辑控制，包括火焰检测、一氧化碳浓度检测、人体红外检测、窗户开关控制、报警等功能。
2. 输入部分
主机输入：
- 独立按键：三个独立按键用于手动开关窗、切换从机显示、设置家中是否有人。
- 供电电路：为整个系统提供稳定电源。
从机输入：
- 火焰检测模块：用于检测是否有火焰。
- 一氧化碳传感器：用于检测当前的一氧化碳浓度。
- 人体红外模块：用于检测是否有人。
- 独立按键：两个独立按键用于手动开关窗和手动开关喷淋继电器。
- ZigBee模块：用于与主机进行数据的发送和接收。
- 供电电路：为从机部分提供稳定电源。
3. 输出部分
主机输出：
- 显示模块：LCD1602显示屏用于显示从机数据。
- ZigBee模块：用于与从机进行数据的发送和接收。
从机输出：
- 步进电机：ULN2003模块驱动步进电机，模拟窗户的开关。
- GSM模块：用于发送报警信息。
- 喷淋继电器：当检测到火焰时，喷淋继电器打开，进行灭火。
- LED指示灯：当窗户处于打开状态时，LED指示灯亮。
- 蜂鸣器：当一氧化碳浓度大于50、检测到火焰、家中无人时检测到人时，蜂鸣器发出报警声。
5 系统测试
5.1 系统总体
首先要做的是电路焊接，分为十六个模块，分别是两个电源模块、显示模块、两个单片机模块、下载模块、独立按键模块、CO检测模块、火焰检测模块、人体红外检测模块、继电器带动负载模块、四项步进电机及驱动模块、GSM、ZigBee和两个蜂鸣器[16]。显示模块采用LCD1602来显示CO含量；主从机各三个独立按键用于控制窗户的开关和切换人体红外的模式；CO检测模块采用MQ-2检测CO含量；火焰检测模块用于监测是否有火焰；人体红外模块用于检测是否有人；继电器带动负载模块用于模拟水泵工作；四项步进电机及驱动模块用于模拟窗户的开关；GSM用于和手机通信发送短信；ZigBee用于主从机间数据的发送与接收；出现异常时蜂鸣器用来报警提醒。下图5-1为焊接完整实物图：
图5-1 完整焊接实物图
5.2主从机连接实物测试
连接前如图5-2所示，接入电源后，此时LCD1602显示CO、Fire、IR。按下从机上的按键后，主从机通过ZigBee相连，此时LCD1602只显示CO含量。
图5-2 主从机连接前实物测试图
5.3 CO含量实物测试
主从机连接，测试一切正常后。当CO的含量不超过15时，如图5-3所示，蜂鸣器不会报警，一切正常。当用打火机模拟CO含量过高的情况，如图5-4所示，此时显示屏显示CO的具体含量，含量超过15时，蜂鸣器会报警，电机正转模拟打开窗户，同时向手机发送“住房异常”的短信。
图5-3 模拟CO实物测试图
图5-4 CO含量过高实物测试图
5.4 火焰实物测试
如图5-5所示，用打火机模拟检测到火焰，此时蜂鸣器报警、继电器控制的水泵工作，同时向手机发送“住房异常”的短信。
图5-5检测到火焰实物测试图
5.5 人体红外实物测试
当房间有人时，关闭人体红外检测器，如图5-6所示，一切正常。当房间无人模式且人体红外检测到有人时，如图5-7所示，蜂鸣器报警，同时向手机发送“住房异常”的短信。
图5-6 人体红外实物测试图
图5-7 检测到人的实物测试图
设计摘要：
随着目前社会经济的发展，人们的生活水平在不断的发展。但是在我们家庭之中，经常发生很多安全问题，而最频发的就是家居失火、煤气泄露导致很多老人和小孩的死亡，还有家中被盗的威胁等。为了解决此问题本系统选用主从机模式，以STM32F103C8t6单片机为控制中心，且主机和从机之间的通信方式是ZigBee。通过CO气体传感器、火焰传感器以及人体红外线传感器，实现了煤气泄漏检测、失火检测和防盗。而且能以自动的方式维护家中的设备，比如检测到煤气泄漏时可以自动开窗、检测到失火可以开窗且开启洒水灭火装置、检测到陌生人可以通过GSM的通讯方式将信息发送到用户手机上。该设备不但解决目前通过安装监控去检测家中的情况费用高昂的问题，并且获取信息更具时效性。
关键词：STM32F103C8t6单片机；GSM；LCD液晶；ZigBee
字数：9000+
内容预览：
1 绪论 2
1.1 研究目的和意义 2
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 国内研究现状 2
1.2.2 国外研究现状 3
2 系统设计方案 4
2.1 整体设计方案 4
2.2 控制器方案选择 4
2.3 显示模块方案选择 5
2.4 通讯方案的选择 5
2.4.1 基于蓝牙通讯技术 5
2.4.2 基于红外通讯技术 5
2.4.3 基于ZigBee通讯技术 5
3 系统硬件设计 7
3.1 整体设计 7
3.2 传感器电路设计 8
3.2.1 人体红外传感器 8
3.2.2 火焰传感器 9
3.2.3 CO传感器 10
3.3 硬件控制电路设计 11
3.3.1 单片机的最小系统 11
3.3.2 LCD1602显示电路 12
3.3.3 继电器电路 12
3.3.4 步进电机电路 13
4 系统程序设计 14
4.1 编程软件介绍 14
4.2 主机主程序设计 15
4.3 按键函数设计 16
4.4 从机主程序流程设计 18
4.5 处理函数流程设计 20
5 系统测试 22
5.1 系统总体 22
5.2 主从机连接实物测试 22
5.3 CO含量实物测试 23
5.4 火焰实物测试 24
5.5 人体红外实物测试 25
6 总结与展望 27
参考文献 28
致 谢 30
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