基于單片機(jī)的智能社區(qū)安防系統(tǒng)的整體設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u28714基于單片機(jī)的智能社區(qū)安防系統(tǒng)的整體設(shè)計案例 135271.1系統(tǒng)總體設(shè)計方案 1166201.2硬件的選取 254981.1.1單片機(jī)模塊的選取 2225381.1.2傳感器模塊的選取 3289591.3主要模塊功能的實現(xiàn) 6243881.單片機(jī)模塊 655221.煙霧傳感器 610660本設(shè)計采用MQ-2型傳感器，傳感器模塊是可燃?xì)怏w檢測的理想選擇，可以檢測多種可燃?xì)怏w，價格實惠，是一種性價比較高的傳感器，本設(shè)計主要用于檢測環(huán)境中天然氣的氣體濃度，防止天然氣泄漏。 6237903.溫濕度傳感器 6305254.人體紅外感應(yīng)模塊 6173385.電流檢測模塊 692736.時鐘模塊 6103117.蜂鳴器報警模塊 613238.LED模塊 6261769.電源電路模塊 61.1系統(tǒng)總體設(shè)計方案該設(shè)計主要分為溫濕度報警系統(tǒng)、煙霧濃度報警系統(tǒng)、燃?xì)鉂舛葓缶到y(tǒng)、防盜系統(tǒng)四個模塊。將收集到的數(shù)據(jù)整合后進(jìn)行閾值比較，最后通過無線傳輸將信息傳送到用戶的手機(jī)中。圖2-1智能社區(qū)安防系統(tǒng)1.2硬件的選取1.1.1單片機(jī)模塊的選取選擇基于ARMcortex-m3內(nèi)核系列的32位微單片機(jī)STM32F103RCT6作為智能社區(qū)的安防系統(tǒng)的核心處理器。該單片機(jī)芯片,最大工作頻率為72MHz,擁有20KBSRAM內(nèi)存空間,256KBFLASH內(nèi)存,7個計時器,其中包括3個16位定時器,每個定時器有四個通道,大部分用于收集輸入/輸出/PWM脈沖,16個死區(qū)控制和緊急剎車,嵌入式8MHzRC振蕩器和40kHzRC振蕩器。該處理器價格低廉，工作電壓在2V到3.6V之間，同時，該處理器具有節(jié)電模式，能夠在保證功能完善的情況下有效降低功耗。該單片機(jī)工作環(huán)境溫度在-40℃到85℃之間，因此在冬季或高溫季節(jié)可以穩(wěn)定運行。選擇STM32F103RCT6芯片的理由有：（1）成本低目前市場上的這種類型單片機(jī)價格很低，與很多類似的單片機(jī)(如ARM和DSP)相比，該單片機(jī)不僅便宜，而且功能十分強(qiáng)大，完全可以滿足工作要求。（2）技術(shù)成熟單片機(jī)是意大利電子產(chǎn)業(yè)的主要產(chǎn)品。目前，許多開發(fā)人員已經(jīng)開始使用單片機(jī)，并通過單片機(jī)可以檢索得到大量的信息，從而大大節(jié)省了開發(fā)成本。（3）功耗相對較低該單片機(jī)使用cortex-m3內(nèi)核優(yōu)化了功耗設(shè)計，降低了功耗。圖2-2STM32單片機(jī)1.1.2傳感器模塊的選?。?）DHT11溫濕度模塊模擬傳感器性質(zhì)穩(wěn)定，測量范圍比數(shù)字該傳感器要光，但是缺點是需要更多的電路來支持，由于電路變得非常復(fù)雜，與第一種相比，數(shù)字傳感器的電路要少得多，集成在其中可以直接發(fā)射數(shù)字信號，因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力。在傳感器選擇上有兩種不同的方案。第一種:對溫度和濕度分別進(jìn)行測量，溫度傳感器可以選用，濕度傳感器可以選用。第二種：選擇一款可以直接同時對溫度和濕度進(jìn)行檢測的模塊。第一種方案與第二種方案相比，好處是精度更高。但是比第二種更加繁瑣、復(fù)雜。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器采用單套四針封裝方式，傳感器可直接與單片機(jī)相連，操作簡單，完整的數(shù)據(jù)傳輸為40位，總線空閑狀態(tài)高，MCU將總線拉下等待DHT11響應(yīng)，當(dāng)DHT11接收到MCU的啟動信號時，等待MCU的啟動信號結(jié)束，然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號。當(dāng)MCU啟動信號結(jié)束后，切換到輸入狀態(tài)，等待80us低電平DHT11信號結(jié)束，當(dāng)DHT11發(fā)出80us高電平信號時采集數(shù)據(jù)。因此，綜合考慮本設(shè)計選擇DT11數(shù)字溫度傳感器，這是校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。該傳感器具有獨特的數(shù)字模塊收集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)使得產(chǎn)品更加的穩(wěn)定可，通過DHT11的DATA引腳來實現(xiàn)與單片機(jī)通信的功能。圖2-3DHT11溫濕度模塊SR602人體感應(yīng)模塊采用人體紅外感應(yīng)模塊。人體感應(yīng)采用全自動感應(yīng)模式，當(dāng)有人進(jìn)入感應(yīng)范圍時輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍就自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。人體紅外熱釋電傳感器利用熱釋電效應(yīng),人體紅外熱釋電傳感器內(nèi)部包括熱釋電元件、場效應(yīng)管等,熱釋電元件把感受到的紅外信號轉(zhuǎn)換成很弱的電信號,再通過場效應(yīng)管進(jìn)行放大后輸出。光線的波長和紅外的波長不同。人體的紅外線波長在9.6μm,為了能夠?qū)ｉT且準(zhǔn)確地探測人體輻射的紅外線,需要在傳感器內(nèi)裝上濾光鏡片,吸收其他波長的紅外線。本系統(tǒng)中，選用的人體紅外傳感器模塊為SR602SR602的感應(yīng)范圍最大為5m，最好的使用范圍在0-3.5m。SR602的功耗和體積都較小，元器件帶有透鏡，不需要自己安裝，使用起來非常的方便，經(jīng)常被用作感應(yīng)燈、報警器等。所以在本系統(tǒng)中,使用紅外傳感器來檢測是否有人偷偷潛入家中。圖2-4DHT11溫濕度模塊MQ-2煙霧氣敏傳感器MQ-2適用范圍非常廣，可以應(yīng)用在家庭或是工廠。它的靈敏度非常高經(jīng)常被用作可燃?xì)怏w的檢測。在本設(shè)計中使用MQ-2主要用來檢測天然氣的濃度，目前我國大部分家庭的廚房都在使用天然氣，但是天然氣是一種非常危險的氣體，在空氣中濃度在5%時，遇見明火，可能會引起爆炸。MQ-2在設(shè)計中，主要是為了預(yù)防天然氣泄漏的情況。人體吸入過量天然氣可能會導(dǎo)致胸悶，呼吸不暢通，嚴(yán)重時導(dǎo)致人窒息死亡。因此，當(dāng)MQ-2檢測到過量天然氣時就會觸發(fā)報警，提醒用戶避免受到傷害。圖2-5MQ-2煙霧氣敏傳感器藍(lán)牙模塊藍(lán)牙模塊選用的是HC-02，它可以同時兼容HC-05和HC-06。他們之間相比HC-02功能強(qiáng)大，成本更低。在藍(lán)牙模塊，性能使用都和HC-05和HC-06相同，同時還支持藍(lán)牙4.0BLE，最高還支持115200波特，可以與iPhone連接透傳。圖2-6HC-02藍(lán)牙模塊時鐘模塊DS1302是美國DALLS公司發(fā)表的高功能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)的靜止RAM，使用SPI3線接口與CPU同步通信，能夠以突發(fā)模式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。時鐘模塊顯示年、月、日。且可以實現(xiàn)自動調(diào)整，有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓的幅度達(dá)到了1.5V～5.5V?？梢噪p電源供給。當(dāng)主電源高于備用電源0.2V時，將從主電源供給。否則，將采用備用電源。一般是紐扣電池。設(shè)置備用電源的充電方式，提供用滑動電流給背部電源充電的能力。圖2-7時鐘模塊DS1302擁有31字節(jié)數(shù)據(jù)存儲。通信方式采用串行I/O。省去了I/O，工作電壓寬，1.0V-5.5V都可以正常工作。采用雙電源供電，工作電壓為1.0V工作的情況下，電流小于300nA。蜂鳴器報警模塊圖2-8有源蜂鳴器報警模塊1.3主要模塊功能的實現(xiàn)1.單片機(jī)模塊單片機(jī)模塊上面搭載多個模塊運行，可用于驅(qū)動整個智能社區(qū)的安防系統(tǒng)的運作。1.煙霧傳感器本設(shè)計采用MQ-2型傳感器，傳感器模塊是可燃?xì)怏w檢測的理想選擇，可以檢測多種可燃?xì)怏w，價格實惠，是一種性價比較高的傳感器，本設(shè)計主要用于檢測環(huán)境中天然氣的氣體濃度，防止天然氣泄漏。3.溫濕度傳感器采用DHT11溫濕度傳感器。該傳感器模塊體積小、功耗低，信號傳輸距離較遠(yuǎn)?？蛇_(dá)20米以上,產(chǎn)品連接簡單。本設(shè)計中主要用來檢測室內(nèi)溫度、濕度是否存在異常，用來檢測是否存在危險，是否適合人生活。4.人體紅外感應(yīng)模塊使用SR602人體感應(yīng)模塊。該傳感器反應(yīng)速度快，功耗小，靈敏度高，體積小，便于安裝，主要用來保護(hù)居民住宅的安全，保證居民的生命財產(chǎn)不受損失。5.電流檢測模塊使用ACS7125A電流檢測模塊，通過這個模塊來檢測家用電器是否存在異常，實現(xiàn)過流保護(hù)。6.時鐘模塊采用的時DS1302的時鐘模塊，該模塊的電路接口簡單、價格低廉、便捷，通過時鐘模塊時刻顯示時間年月日?？梢允刮覀兊脑O(shè)計更加清晰明了。7.蜂鳴器報警模塊采用的是有源蜂鳴器，在低電平時觸發(fā)，當(dāng)煙霧濃度、溫濕度、電流超過闕值時發(fā)出刺耳的聲音，實現(xiàn)報警。當(dāng)布防時有人站在門口時，通過人體感應(yīng)模塊感知后，蜂鳴器報警8