物聯(lián)網(wǎng)下的家庭環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

鄧濤 金燚

【摘 要】本篇文章結(jié)合了無線數(shù)據(jù)通信、單片機(jī)、數(shù)據(jù)采集等通信技術(shù)，研究并實(shí)現(xiàn)了基于STM32單片機(jī)以GSM短信息作為傳輸信息的家庭安防監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)由要由防盜模塊，防火模塊，顯示模塊、一鍵報(bào)警模塊和聲光報(bào)警模塊等組成，避免了在傳統(tǒng)的安防系統(tǒng)中存在的一些隱患，在家庭防盜方面更加及時(shí)、使用更加便捷。

【關(guān)鍵詞】智能安防；防盜監(jiān)控；短信通知

一、引言

基于目前國內(nèi)外在家庭安防監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展，主要設(shè)計(jì)了防盜模塊，防火模塊，短信提醒和電話報(bào)警模塊，人機(jī)交互顯示模塊。本以STM32最小系統(tǒng)為基礎(chǔ)，集成了電紅外傳感器，MQ-2煙霧傳感器，GSM短信模塊，oled12864顯示器，蜂鳴器聲音報(bào)警等。電紅外監(jiān)測人體釋放出的紅外線，從而監(jiān)測家中是否有人員的入侵，家中如果出現(xiàn)火災(zāi)，煙霧傳感器就會(huì)監(jiān)測到，實(shí)現(xiàn)防火的功能，當(dāng)家中出現(xiàn)意外的情況時(shí)，會(huì)有短信或者電話的報(bào)警，同時(shí)家中蜂鳴器報(bào)警。

二、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用STM32最小系統(tǒng)作為主控核心，通過煙霧感應(yīng)模塊，紅外感應(yīng)模塊，溫度感應(yīng)模塊，GSM模塊，LCD顯示完成一個(gè)家庭安全監(jiān)測系統(tǒng)。

主要有對火災(zāi)的監(jiān)測，對人員入侵的監(jiān)測，溫濕度的監(jiān)測。因此本設(shè)計(jì)需要完成兩大部分。

（一）硬件電路設(shè)計(jì)

1.以STM32F103C8T6芯片為為核心的控制電路

主要完成STM32最小系統(tǒng)電路，具體包括：時(shí)鐘電路，電源電路，啟動(dòng)電路等。

2.功能模塊電路

主要包括煙霧檢測電路，LCD顯示電路，紅外檢測電路，電源電路等。

（二）軟件功能設(shè)計(jì)

采用C語言，在KEIL MDK開發(fā)環(huán)境中編寫軟件程序?qū)崿F(xiàn)預(yù)期功能，包括文本讀取，漢字顯示，上下翻頁。

根據(jù)前面的方案論證，本設(shè)計(jì)的最終采用的設(shè)計(jì)方案如下：

1.單片機(jī)以STM32F103C8T6最小系統(tǒng)板作為核心板，采用外接電路模塊的方式來設(shè)計(jì)。

2.采用MQ-2煙霧傳感器檢測煙霧，采用熱釋電紅外傳感器檢測人員入侵，采用GSM模塊發(fā)送報(bào)警信息，采用DHT11檢測溫濕度，采用OLED12864液晶顯示漢字。

3.采用按鍵進(jìn)行一鍵報(bào)警。

三、系統(tǒng)軟件介紹

3.1 GSM短信報(bào)警設(shè)計(jì)

短消息是由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)所制定ETSI的一個(gè)規(guī)范，為了控制GSM MODEM實(shí)現(xiàn)短消息服務(wù)，GSM 協(xié)議中提供了3 種接口協(xié)議，它們分別是BLOCK模式、TEXT模式和PDU模式。

本設(shè)計(jì)采用16bits的Unicode編碼顯示文本信息，中文短消息的編碼實(shí)現(xiàn)較為簡單，只需將字符串轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的Unicode代碼即可，例如“工作愉快！”的Unicode代碼為5DE54F5C61095FEBFF01。

英文字符的編碼方法稍微麻煩一點(diǎn)，主要思想是：每個(gè)字符用7bits表示，若要傳送此消息，這些7位字節(jié)需要轉(zhuǎn)換成8位字節(jié)，缺省的GSM字符集為7位編碼，可以理解為ASCII碼（ASCII碼小于80H，因此bit8被忽略），依次將下一個(gè)7位編碼的后幾位逐步移至前面，形成新的8位編碼。

3.2煙霧監(jiān)控設(shè)計(jì)

煙霧監(jiān)控部分主要通過STM32自己的AD對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后處理，然后打印到用戶界面上，首先給煙霧監(jiān)控分配的IO口是PA0，也就是第0路AD，將PA0配置成AD模式，就是將IO口配置成模擬輸入，并打開ADC轉(zhuǎn)換通道，當(dāng)需要采集煙霧數(shù)據(jù)時(shí)，只需要調(diào)用接口函數(shù)u16 Get_Adc（0），其中0代表的是第0路通道，數(shù)值返回的是一個(gè)16位的數(shù)值。

3.3防盜監(jiān)控設(shè)計(jì)

人體紅外監(jiān)控主也用到了STM32的外部中斷，首先將PORTA的時(shí)鐘打開，將PA12設(shè)置成輸入模式，并將PA11下拉，配置成上升沿觸發(fā)，配置該中斷的優(yōu)先級為搶占2，子優(yōu)先級1，組2，接下來就是等待中斷觸發(fā)，執(zhí)行中斷函數(shù)。

四、系統(tǒng)結(jié)果展示

測試在家中發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，GSM系統(tǒng)是否正常工作，有沒有正確發(fā)送報(bào)警短信，并且一鍵報(bào)警是否正常，有沒有打報(bào)警電話。

如下圖，展示了測試結(jié)果在手機(jī)上顯示以及通知機(jī)主有危險(xiǎn)發(fā)生。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馬永杰，黃松茂.基于WiFi網(wǎng)絡(luò)的家庭環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].測控技術(shù)，2017，36（12）：97-99.

[2] Felan Carlo C. Garcia a .Jagger Combination of a fire model and a smoke sensor model 2016，76.