錢慶豐,洪一民
(安徽理工大學,安徽 淮南 232001)
當今社會,隨著科學技術的不斷發(fā)展,人類文明的不斷進步,物質(zhì)生活愈加豐富多彩,但人們在追求物質(zhì)享受時,常常忽略了存在的安全隱患。文中設計了一種基于STM32的室內(nèi)防火防盜系統(tǒng)[1-3],兼具防火、防盜功能。該智能系統(tǒng)基于單片機、傳感器以及GSM網(wǎng)絡通信技術[4]而設計,當檢測到溫度或煙霧濃度過高時,會及時通過短信通知用戶,一旦發(fā)生火災,會立即發(fā)出提醒;當檢測到有人闖入家中時會自動報警,提醒附近居民,也會短信通知主人提高警惕。該系統(tǒng)具有智能化、人性化、時尚化等特點,應用前景廣闊。
基于STM32單片機的室內(nèi)防火防盜系統(tǒng)主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。采用32位ARM微控制器STM32F系列芯片作為主控制裝置,該裝置是一款使用Cortex-M3內(nèi)核的處理器,擁有多個I/O輸入/輸出口及大容量的片內(nèi)FLASH存儲器,只需用相應的編譯器燒寫程序就可以實現(xiàn)對外圍器件的控制。STM32F103是一款功耗低、成本低、性能優(yōu)異的微處理器,系統(tǒng)整體設計框架如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)整體設計框架
系統(tǒng)采用STM32單片機作為主控單元,如果發(fā)生火災或有陌生人闖入時,利用傳感器把獲取的數(shù)據(jù)信號傳送給單片機進行處理分析,然后通過GSM模塊將信息發(fā)送到用戶的手機客戶端[5],便于用戶及時采取措施,避免造成不必要的損失。本系統(tǒng)主要由主控制模塊、按鍵模塊、報警模塊、人體紅外模塊、GSM短信模塊等組成,系統(tǒng)硬件電路如圖2所示。
圖2 系統(tǒng)硬件電路原理
2.2.1 主控芯片
本系統(tǒng)主要由終端控制器實現(xiàn)系統(tǒng)信息的分析處理,是系統(tǒng)的控制核心。作者把相關程序燒入單片機芯片,實現(xiàn)對電路的控制。此次設計,主控芯片選擇STM32F103單片機,該單片機具有計算能力強、能耗低、處理數(shù)據(jù)精準等特點。
2.2.2 按鍵控制模塊
此電路模塊可對不同電路的不同狀態(tài)作出相應的反應,包含用按鍵設置安防及撤防狀態(tài),布設緊急按鍵報警狀態(tài)等。按鍵電路是檢測高低電平的電路,按下按鍵時,單片機I/O會輸出低電平,根據(jù)電平特性判斷程序是否執(zhí)行。
2.2.3 人體紅外感應模塊
此電路模塊用以檢測是否有人闖入。當檢測到有人時,該驅(qū)動電路會立即響應,將感應的信號輸出至單片機,由主控器處理。此時蜂鳴器發(fā)出報警聲,并伴隨LED指示燈閃爍,同時GSM模塊發(fā)送短信給用戶,提醒有陌生人進入。
2.2.4 電路防火檢測模塊
此電路具有火災報警功能。通常情況下,火災出現(xiàn)時往往伴有煙霧、溫度的變化,所以該設計主要使用煙霧、溫度傳感器將檢測的煙霧濃度以及溫度數(shù)值傳送給主控制器進行分析處理,并根據(jù)設置好的閾值進行判斷,如果超過閾值,將會報警,并實時通知用戶有火災發(fā)生,需及時處理。
2.2.5 電壓比較器模塊
系統(tǒng)需具備識別和處理傳感器檢測信號的能力。單片機可識別電信號的數(shù)字量,然而傳感器輸出的電信號是模擬量,STM32單片機無法識別,因此需借助內(nèi)部電壓比較器LM393進行處理[6]。當有煙霧產(chǎn)生時,傳感器輸出的電壓發(fā)生變化,一旦煙霧濃度過高,電壓比較器電路產(chǎn)生響應,引腳輸出高低不同的電平[7],單片機根據(jù)接收的信號判斷是否有煙霧。
2.2.6 GSM短信模塊
當有火災發(fā)生或有人闖入時,該模塊會及時通過短信通知住戶。信號通過GGSN網(wǎng)關、GPRS通信機將數(shù)據(jù)傳送到用戶手機客戶端[8]。
程序開始運行前需要對硬件進行初始化,初始化完成后系統(tǒng)開始工作。如果環(huán)境溫度過高、煙霧濃度過大,超過閾值且檢測到有人時,進行報警動作。啟動步驟:STM32配置引腳,GSM模塊初始化,當檢測到環(huán)境中溫度和煙霧異常,有人接近時,蜂鳴器發(fā)出報警,對應LED報警指示燈閃爍,同時SIM800模塊發(fā)送報警短信到手機[9]。系統(tǒng)主流程如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)主流程
本系統(tǒng)將各類傳感器通過ARM嵌入式技術和GSM網(wǎng)絡通信技術有機結合[10],使得用戶能夠及時了解家中情況,并采取相應措施。與傳統(tǒng)的機械式方法相比,該結構更加主動化和智能化,不僅擁有全面的信息傳遞功能,而且可為用戶提供更加舒適、便捷的生活環(huán)境,減少了不必要的損失。