基于STM單片機的智能家居安防報警器設計摘要隨著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展和社會生活水平的不斷提升，用戶對家居安防需求也隨之增加。近年來，安防行業(yè)開始和家居行業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)、通信行業(yè)等進行深入的融合和發(fā)展，結(jié)合上述行業(yè)的各自優(yōu)勢和所提供的便利條件，家居安防技術不斷進行擴展升級。本文設計了一種基于嵌入式系統(tǒng)和傳感器技術的智能家居安防系統(tǒng)。智能安防系統(tǒng)的主開發(fā)板是STM32F103系列，所采用的傳感器主要有溫度傳感器、人體紅外傳感器和煙霧探測傳感器，實現(xiàn)了對家居環(huán)境的實時監(jiān)控功能，實現(xiàn)了對環(huán)境狀況的監(jiān)測實時顯示在OLED顯示屏上。當檢測到異常值時，由繼電器控制空調(diào)風扇，然后通過WiFi模塊的通信功能發(fā)送異常值給用戶的手機，以增加家庭安全指數(shù)本設計為智能家居提供了一種新的設計思路，巧妙的將嵌入式系統(tǒng)與傳感器技術結(jié)合在一起，該設計成本低、功耗低、性能高，使用方便，為智能家居安防系統(tǒng)走進更多家庭住宅與居民小區(qū)提供了有利的幫助，本次設計的智能家居系統(tǒng)會有較大的發(fā)展前景。關鍵詞：智能安防、傳感器、STM32、WIFI模塊目錄1緒論 緒論1.1研究背景與意義隨著時代和科技的快速發(fā)展，人們的生活方式發(fā)生了很大的變化。在居住方面，居民對住宅的多功能性和舒適性提出了更高的要求。為了滿足現(xiàn)代居民功能性、舒適性的居住需求，智能家居的概念應運而生。智能家居是集家用電器、通訊、安防等設備于一體的綜合產(chǎn)品，技術涉及面廣，復雜度高。用戶可以通過操作手機等移動平臺控制家中的電器，例如空調(diào)、照明，烹飪等家用電器，最終解放人的雙手實現(xiàn)安全、防災等功能[1]。在當今的社會環(huán)境中，我們所處的環(huán)境中存在著許多隱患，有些潛在的危險威脅著人們的正常生活。人們期待有一個溫馨的家居環(huán)境，安全，健康，安穩(wěn)，智能是人們的最終目標，因此，住宅安全是居家環(huán)境中最為重要的一環(huán)，安全溫馨的環(huán)境才能讓人創(chuàng)造更多的勞動價值。為了家庭財產(chǎn)和生命的安全保障，人們更希望能夠?qū)崟r了解和監(jiān)控家里的情況[2-3]。智能家居安防系統(tǒng)(Smarthomesecuritysystem)是在人們的需求下應運而生的，它提高了家庭環(huán)境的安全系數(shù)。在全天安防系統(tǒng)的實時監(jiān)控下，人們可以隨時掌握家庭動態(tài)，而無需查看自己家中的環(huán)境情況。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀在閱讀多年的國內(nèi)外文獻后，發(fā)現(xiàn)智能家居的概念最早由美國提出。隨著電子技術的發(fā)展和硬件工具的不斷優(yōu)化，人們就提出了“家庭自動化”的概念[4]。在這時期，家中的電器產(chǎn)品與市場上一下安防設備系統(tǒng)可以進行鏈接。開始出現(xiàn)機械化操作，人工操作逐漸被取代。然后，在20世紀80年代末，隨著系統(tǒng)監(jiān)控技術的發(fā)展，“智能家居”的概念逐漸被提出。同時隨著家電的普及，相關標準被引用，以提高管理水平，降低維修成本[5-6]。近年來，隨著無線傳輸技術和通信技術的革新和換代，先進的更科技的智能家居正朝著信息化、程序化方向快速發(fā)展[7-8]。20世紀80年代中期，在美國聯(lián)合技術公司推出了智能家居產(chǎn)品，同時期后大量的智能家居產(chǎn)品出現(xiàn)在市面上[9-11]。它在一幢城市宮殿建筑中實現(xiàn)了智能家居的系統(tǒng)化，提供了設備監(jiān)控和各種通信服務。從此，第一代智能建筑應運而生，真正的智能家居建筑應運而生[12-14]。目前，歐洲、美國、日本、新加坡等國家的智能家居系統(tǒng)比較完善，無論是安裝、調(diào)試還是后期維護都已經(jīng)形成了一個非常完整的系統(tǒng)，如美國的X-10系統(tǒng)，日本的HBS(母線系統(tǒng))[15]。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀智能家居在我國發(fā)展還比較初步，但是近年來，隨著我國科技技術人員的努力和耕耘，目前我國市場上有許多知名企業(yè)順應了社會發(fā)展的潮流，在智能家居領域采取了一些行動[16-18]。就拿小米、魅族等知名手機廠商等知名家電廠商已經(jīng)發(fā)布了多種系列的智能家居產(chǎn)品[19]。在2020年，小米公司在公司的小米之家中推出了智能米家的一系列產(chǎn)品，實現(xiàn)了萬物的物聯(lián)，只需要通過手機終端就可以實時監(jiān)控家中的所有智能設備，同時利用新興的深度學習技術，記錄用戶的使用習慣，合理化推送設置，真正實現(xiàn)智能家居[20-21]。同時期華為公司也推出了鴻蒙操作系統(tǒng)，給智能家居行業(yè)注入了新的血液。當縱觀目前國內(nèi)的大市場，我國的智能家居市場與國外許多成熟的智能家居市場還存在一定差距[22]。存在行業(yè)管理的混亂、質(zhì)量參差不齊和維護不善等缺陷[23]。很多國外設計的系統(tǒng)不適合國內(nèi)用戶的生活習慣，一些智能系統(tǒng)容易出現(xiàn)異常運行，達不到預期效果，給用戶的生活帶來極大不便，操作性體驗也會降低，讓消費者認為智能家居并沒有在很大程度上改善自己的家居生活，消費者對智能家居的期望還不是特別的高[24]。1.3研究目的本設計主要目的是設計智能家居安防系統(tǒng)，本次設計的系統(tǒng)成本比較低，同時兼顧性能。本次設計系統(tǒng)通過溫濕度檢測、MQ-2煙霧檢測和人體紅外檢測集成與一體，將檢測結(jié)果通過WIFI模塊進行信息報警及遠程遙控。當今科技的發(fā)展，使得嵌入式MCU功耗低、功能越來越強大，而且體積越來越小，所以本次設計采用的是STM32為處理核心連接各種傳感器設備及其他模塊。通過對環(huán)境信息的分析判斷環(huán)境是否安全，從而保證用戶的安全。本設計還設計了一個報警系統(tǒng)，通過WiFi模塊將報警信息發(fā)送到用戶的手機上，系統(tǒng)將成為人與機器之間的活躍方，并通過WiFi對手機進行實時監(jiān)控。1.4論文主要安排本課題是基于STM31單片機和傳感器的智能家居安防系統(tǒng)設計，可以實現(xiàn)家居環(huán)境監(jiān)控、手機報警和遠程控制的功能，再進行測試實驗。本文內(nèi)容安排如下：第一章是引言部分，主要介紹智能家居安防系統(tǒng)的研究背景及研究意義、目前近些年來國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，以及本次設計的主要內(nèi)容的介紹。第二章為總體方案設計部分，介紹系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)后，然后通過分析各個模塊的性能，進行方案的設計與選擇。第三章部分為系統(tǒng)硬件設計，首先介紹開發(fā)使用的應用軟件，然后再分別設計系統(tǒng)的各個模塊的電路連接。同時分析原理。第四章為智能安防的軟件設計部分，從軟件環(huán)境的搭建再到軟件工具的選擇，然后分析程序設計的要求，最終實現(xiàn)軟件的程序的實現(xiàn)。第五章為系統(tǒng)實現(xiàn)與測試，描述整個設計運行測試的結(jié)果，分析各個模塊的安裝環(huán)境及模塊實驗測試，展示系統(tǒng)實現(xiàn)效果。第六章，本文總結(jié)了本次設計的意義，并總結(jié)了自己的感受和收獲。

2智能家居安防報警系統(tǒng)總體方案設計2.1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)本課題主要設計基于STM32單片機的智能安防報警系統(tǒng)，并通過WIFI技術實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控。本設計的主控芯片使用強大的STM32處理器，外圍設備和傳感器使用了溫濕度DHT11，人體紅外HC-HR501H和煙霧傳感MQ-2模塊，傳感器通電工作后，對周圍進行檢測，同時將數(shù)據(jù)傳到單片機中，單片機接受到數(shù)據(jù)后進行數(shù)據(jù)篩選處理，比較與系統(tǒng)設置的閾值的關系，最后將結(jié)果顯示在OLED顯示器上，當信號超過設置的閾值時，蜂鳴器會發(fā)出報警，WiFi模塊會向用戶的手機發(fā)送報警信息，詢問戶主是否開啟空調(diào)和加濕器。用戶可以通過手機app遠程控制空調(diào)、加濕器的啟停，實時監(jiān)控居住狀況。智能安防控制系統(tǒng)總體設計思路如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)總體框圖2.2系統(tǒng)模塊的選用和方案論證2.2.1單片機模塊STM32F103是ARM公司以armCortex-M3為核心的突破性32位微處理器。該內(nèi)核是arm公司專門為嵌入式應用設計的Cortex-M內(nèi)核，具有高性能、低功耗、低成本、高性價比等特點。與STC89C51相比，STM32F103具有許多優(yōu)點。首先，它是一個32位的處理器，所以它的數(shù)據(jù)分析和處理效率高于51系列單片機。再者，STM32單片機引腳數(shù)量較多，相比于51單片機控制輸入輸出的方式更強大。本設計除了單片機之外，還有較多的傳感器模塊，和通訊模塊等。為了滿足設計要求，需要更多的控制引腳，更強大的性能，所以選用STM32F103C8T6單片機作為處理器單元。2.2.2煙霧檢測模塊本次設計選擇MQ-2型煙霧傳感器作為智能家居安防系統(tǒng)的核心部件。MQ-2可用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測裝置。傳感器模塊通過檢測空氣中的氣體組成，將檢測的結(jié)果轉(zhuǎn)換為電平信號，電平信號可以被單片機采集，由于輸出的電平信號較小，一般模塊上會帶有兩路電壓比較器，將信號轉(zhuǎn)換的同時放大信號輸出。MQ-2內(nèi)部應用到的是一直氣敏材料二氧化錫(SnO2)，在常溫下一般不與空氣反應，在模塊使用過程中首先預加熱，材料會與空氣中的易燃易爆氣體或煙霧反應，在外界表現(xiàn)出來的是，電平的變化，最終實現(xiàn)檢測有害氣體的功能。MQ-2煙霧傳感器實體如圖2-2所示。圖2-2煙霧傳感器2.2.3溫濕度DHT11模塊本設計中選用的溫濕度檢測模塊DHT11，DHT11是集溫度與濕度檢測于一體的模塊，他是通過單總線協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，該傳感器具有體積小、成本低、可靠性高、精度高、功耗低等優(yōu)點。DHT11有三個管腳，同時，它有自己的a/D轉(zhuǎn)換器，因此在使用模塊時，不需要額外的ADC轉(zhuǎn)換電路，模塊本身就可以將檢測到的環(huán)境溫濕度進行轉(zhuǎn)換，最后輸出數(shù)字量，方便MCU讀取。其工作電壓為3V或5V，可適配市面上大部分嵌入式系統(tǒng)，模塊接入簡單。測量溫度的區(qū)間為-55到125℃，精度為0.5℃，模塊能測量的濕度范圍在10-98RH之間，精度為0.5RH。DHT11溫濕度模塊如圖2-3所示。圖2-3DHT11溫濕度模塊2.2.4人體紅外檢測模塊本系統(tǒng)選擇的人體紅外感應模塊額定型號為HC-SR501。HC-SR501模塊內(nèi)部實質(zhì)為一個紅外探頭，可以檢測環(huán)境中的紅外光，可以檢測紅外光的強弱信號進行電信號輸出。電氣參數(shù)如下圖2-4所示。人體紅外檢測模塊如圖2-4所示。同時模塊帶有延時調(diào)節(jié)和距離調(diào)節(jié)，如圖2-5所示，可以根據(jù)用戶需要進行調(diào)節(jié)，在系統(tǒng)測試時，選擇合適的參數(shù)調(diào)節(jié)，最終可實現(xiàn)檢測的最佳效果。圖2-4人體紅外檢測模塊圖2-5紅外模塊的調(diào)節(jié)2.2.5OLED顯示模塊OLED，即有機發(fā)光二極管。OLED具有自發(fā)光的特性，與傳統(tǒng)的LCD等顯示屏相比，不需要獨立背光源，發(fā)光的顏色亮點更貼合實際的顏色顯示。同時具有視角廣，反應速度快等特點，是新興的下一代顯示器技術的寵兒。本次設計使用的是0.96寸OLED顯示屏。(1)0.96寸的OLED顯示分辨率為128*64，可以在更小的區(qū)域，顯示更多的數(shù)據(jù)內(nèi)容，比傳統(tǒng)的12864顯示器在顯示同樣功能的條件下，界面更小，更便捷。(2)多種接口方式；OLED模塊通訊方式有多種，SPI和IIC接口，可以通過OLED模塊的背面的電阻焊接不同選擇。圖2-6IIC接口的OLED顯示模塊2.2.6ESP8266-WIFI模塊Espressif的ESP8266EX芯片廣泛被用于ESP8266WIFI模塊，它是一款具有完整的TCP/IP堆棧和單片機功能的芯片，內(nèi)置一個泰思立達（Tensilica）L10632-bitRISC處理器(80MHz)，最大時鐘速度為160MHz，同時內(nèi)置了iBus、dBus和AHB接口。可以使用高達16MB的外部SPI閃存。同藍牙，2.4G模塊相比，WIFI模塊可以更遠距離的傳輸，傳輸數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定，且傳輸?shù)乃俣群蛿?shù)據(jù)寬度口徑都特別大，數(shù)據(jù)加密性好，難以破解數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的傳輸安全。本次設計采用ESP8266滿足設計要求，如圖2-7為本次使用的ESP8266模塊。圖2-7ESP8266模塊2.2.7蜂鳴器蜂鳴器主要分兩類，有源和無源。有源蜂鳴器，只要通上額定的電壓電流后，蜂鳴器就發(fā)出聲音。另一種無源蜂鳴器，需要外部期間給蜂鳴器通入一段PWM信號才能發(fā)聲，主要采用2k~5kHz的方波控制。為了考慮系統(tǒng)的便捷性與開發(fā)的簡易性，本次設計采用有源蜂鳴器，同時還需要設計配套的硬件驅(qū)動電路。其實物如圖2-8所示。圖2-8有源蜂鳴器2.3本章小結(jié)本章從系統(tǒng)的整體機構(gòu)出發(fā)，分別介紹系統(tǒng)中所需要的模塊和實現(xiàn)的功能，同時對針對不同方案進行了對比與方案論證分析。

3智能家居安防報警系統(tǒng)硬件設計智能安防報警系統(tǒng)的硬件設計承擔著數(shù)據(jù)采集、傳輸、輸出控制等重要任務。本章從智能安防控制的實際出發(fā)，制定了系統(tǒng)硬件設計的總體方案。在此方案的基礎上，購買系統(tǒng)所需要的模塊，然后進行了各部分的電路設計，系統(tǒng)包括單片機的最小系統(tǒng)電路、傳感器的電路、電源輸入控制電路、輸出控制電路、報警電路、檢測電路等，電路的設計與實際密切相關，滿足系統(tǒng)的設計要求。3.1硬件開發(fā)環(huán)境硬件開發(fā)采用AltiumDesigner18.1.9，專業(yè)的PCB設計軟件。從Protel開始，到DXP，再到AD6一直往后，直到2019年6月份AD出了AD18，甚至現(xiàn)在AD19、AD20。AltiumDesigner18顯著地提高了用戶體驗和效率。圖3-1AltiumDesigner啟動界面AltiumDesigner強大的設計性能為本次設計提供極大的便利，其以下特性最為突出：(1)多板裝配多板之間的連接關系管理和增強的3D引擎使其可以實時呈現(xiàn)設計模型和多板裝配情況，顯示更快速，更直觀，更逼真。(2)用戶界面友好全新的，緊湊的用戶界面提供了一個全新而直觀的環(huán)境，并進行了優(yōu)化，可以實現(xiàn)無與倫比的設計工作流可視化。(3)強大的軟件算法能力具有64位體系結(jié)構(gòu)和多線程任務優(yōu)化使其能夠比以前更快地設計和發(fā)布大型復雜的電路板。(4)快速、高質(zhì)量的布線視覺約束和用戶指導的互動結(jié)合使其能夠跨板層進行復雜的拓撲結(jié)構(gòu)布線，即以計算機的速度布線，以人的智慧保證質(zhì)量。(5)實時的清單管理：鏈接到清單的最新供應商元件信息使您能夠根據(jù)自己的時間表做出有根據(jù)的設計決策。3.2系統(tǒng)主要電路設計本系統(tǒng)主要分為五大模塊：STM32最小系統(tǒng)部分、電源部分、傳感器輸入檢測部分、OLED顯示部分等外圍電路。3.2.1STM32最小系統(tǒng)電路如圖3-2為STM32F103C8T6單片機引腳圖。圖3-2STM32F103C8T6單片機引腳圖STM32最小系統(tǒng)電路包括：單片機與電源電路、阻容復位電路、晶振電路、下載調(diào)試電路，單片機與外圍電源的連接圖如圖3-3所示。圖3-3STM32F103C8T6單片機與電源連接(1)晶振時鐘電路，加入將芯片比作為系統(tǒng)的大腦，時鐘電路可以比喻成系統(tǒng)的心臟，是系統(tǒng)能夠運行的必要前提。晶振電路由晶振本體和旁路電容組成，STM32中由兩個晶振組成，如圖3-4所示為系統(tǒng)的系統(tǒng)的8M晶振與RTC時鐘晶振電路。圖3-4系統(tǒng)的8M晶振與RTC時鐘晶振電路(2)復位電路如圖3-5所示，STM32芯片采用低電平復位的方式進入boot，這樣才能使系統(tǒng)正常工作，但按鍵按下后，電容放電，復位電路如圖3-4所示。圖3-5復位電路其中的無極電容C9和電阻R3構(gòu)成阻容電路，通過按鍵的通斷，控制電容的沖放電，使得STM32的復位端口在1ms時間內(nèi)復位。(3)下載調(diào)試電路，顧名思義是調(diào)試單片機系統(tǒng)的接口電路，下載程序和調(diào)試單片機使用。如圖3-6所示。圖3-6SW下載調(diào)試接口3.2.2電源電路的設計電源系統(tǒng)設計在整個電路系統(tǒng)的基石，一個好的系統(tǒng)必須要有一個穩(wěn)定的電源系統(tǒng)。所以需要分析比較每一個模塊供電的要求，電源的合理設計是系統(tǒng)正常工作的首要條件。由于本次設計用的主控芯片還有傳感器模塊使用的都是3.3V電壓，系統(tǒng)在5V輸入的基礎上降壓到3.3V，如圖3-7為5V轉(zhuǎn)3.3V設計電路。圖3-75V轉(zhuǎn)3.3V電路3.2.3WIFI模塊ESP8266-WIFI模塊，采用串口透傳的設計，STM32單片機通過串口與ESP8266模塊連接。模塊默認在串口透傳的設置狀態(tài)。圖3-8ESP8266-WIFI模塊3.2.4顯示電路設計顯示電路采用0.96寸OLED模塊，本次設計采用OLED是通過SSD1306芯片驅(qū)動器驅(qū)動，SSD1306芯片集成到屏幕內(nèi)部，OLED12864模塊，顯示有像素點組成，由128X64個像素點組成，相當于巨型的點陣，接口特別多，所以需要一個串行的芯片來驅(qū)動，本次設計采用SPI接口的協(xié)議，最終可以讓OLED顯示。如圖3-9所示為OLED顯示模塊電路。圖3-9OLED顯示模塊3.2.5報警與輸出控制電路設計報警電路采用蜂鳴器來實現(xiàn)，傳感器檢測到異常信號后，通過單片機處理后，BEEP端口輸出高電平，三級管Q1導通，有源蜂鳴器通電，發(fā)出響聲達到報警的功能，電路中的R6電阻的作用是為了保護三極管的限流的作用。如圖3-10為報警電路的設計。圖3-10報警電路的設計同時電路中在采集到異常信號的時候要做出相應的處理，本次設計通過單片機輸出高低電平的方式，控制外接繼電器端口的設計，達到一個完整的閉環(huán)控制。4智能家居安防報警系統(tǒng)軟件設計4.1開發(fā)環(huán)境搭建本系統(tǒng)開發(fā)過程當中需要搭建STM32單片機編程需要的軟件開發(fā)環(huán)境和設計軟件流程圖的軟件。4.1.1編程軟件STM32單片機編程一般使用IAR和MDK等軟件開發(fā)，由于MDK軟件的開發(fā)界面友好，編譯流程清晰所以本次設計采用MDK開發(fā)。德國keil公司開發(fā)的arm開發(fā)工具MDK用于開發(fā)基于arm核系列單片機的嵌入式應用。在本次設計中，MDK軟件完全滿足STM32單片機的程序開發(fā)，為本次程序設計保駕護航。圖4-1MDK-Keil軟件4.1.2繪圖軟件本次設計所用流程圖、系統(tǒng)框架圖采用MicrosoftOfficeVisio軟件繪制。軟件自帶多種行業(yè)的圖形庫，可滿足辦公、工程中的示意圖設計。軟件操作簡單，入門門檻底，智能化圖行設計?？梢詽M足本次設計要求。圖4-2Visio軟件4.2程序設計原則程序的設計是整個系統(tǒng)中至關重要的部分，在硬件搭建完成后，需要在硬件上實現(xiàn)想要的系統(tǒng)功能，讓硬件“活”起來。程序設計的好壞影響著系統(tǒng)的整體性能。因軟件設計必須滿足以下要求。(1)可靠穩(wěn)定性，一個完備的系統(tǒng)首先要保證他的穩(wěn)定性，也要保證在程序運行異常的情況下，系統(tǒng)能夠快速的自檢測，使得程序重新運行。(2)可擴展性，程序設計的結(jié)構(gòu)應當合理有序，函數(shù)接口，要為方便后序開發(fā)。(3)便于維護，程序的設計采用模塊化設計，單個模塊的程序獨立分類，函數(shù)調(diào)用接口設計要規(guī)范話，設計函數(shù)做到讀名知意。4.3程序設計智能安防系統(tǒng)主要包括四個主要部分：(1)HC-SR501人體紅外檢測傳感器模塊：監(jiān)測家中的人員外出時，檢測是否有陌生人私自闖入；(2)DHT11溫濕度度傳感器模塊：溫濕度傳感器模塊可以實時檢測環(huán)境的溫度；(3)MQ-2煙霧檢測傳感器模塊：模塊檢測空氣中是否有可燃性的氣體還有煙霧粉塵。(4)Wifi模塊：WIFI模塊使用前需要配置相應的文件，使得WIFI模塊能夠驅(qū)動，實現(xiàn)發(fā)送報警信息的指令，也可發(fā)送用戶設定的內(nèi)容。程序設計總體流程圖見圖4-3。圖4-3程序設計的總體流程4.3.1溫濕度DHT11模塊程序設計溫濕度傳感器DHT11，采用簡化的單總線協(xié)議通訊，單片機獲取模塊的信息只需要一根數(shù)據(jù)線，即數(shù)據(jù)交換與控制均由單總線完成。DHT11與單片機的通訊過程如圖4-4所示。圖4-4DHT11與單片機的通訊圖其中接受到的40位數(shù)據(jù)，如圖4-5所示溫濕度數(shù)據(jù)的計算過程。圖4-5DHT11溫濕度采集計算過程4.3.2ESP8266WiFi模塊程序設計ESP8266是高性能無線SOC，在較小尺寸封裝中集成了業(yè)界領先的TensilicaL106超低功耗32位微型MCU，帶有16位精簡模式，主頻支持80MHz和160MHz，支持RTOS，集成Wi-FiMAC/BB/RF/PA/LNA，板載天線。支持標準的IEEE802.11b/g/n協(xié)議，完整的TCP/IP協(xié)議棧。ESP8266模塊有兩種應用方式，一種是用AT指令進行控制，另一種是用官方給出的API函數(shù)進行開發(fā)，二者都有各自的優(yōu)缺點。AT指令上手快，操作簡單，就是通過串口傳輸對ESP8266模塊發(fā)送特殊的命令字符。本次設計采用串口傳輸?shù)姆绞?，將ESP8266模塊設置為Wi-Fi透傳的方式發(fā)送信息。ESP8266驅(qū)動程序流程圖如圖4-6所示。圖4-6ESP8266驅(qū)動程序流程圖4.3.5OLED顯示模塊程序設計OLED顯示模塊，該部分的主要實現(xiàn)的功能為將系統(tǒng)采集完處理后的數(shù)據(jù)進行可視化，在系統(tǒng)的終端可以通過顯示的內(nèi)容，知曉當前系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的狀態(tài)。本設計采用的0.96寸的OLED所用的驅(qū)動IC為SSD1306；SSD1306的每頁包含了128個字節(jié)，總共8頁，這樣剛好是128*64的點陣大小。顯示部分的程序設計流程圖如圖4-7所示。圖4-7顯示模塊程序設計流程圖在OLED上顯示當前系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)內(nèi)容，和系統(tǒng)用戶設置的閾值。當系統(tǒng)有異常信號的時候，OLED顯示報警信息。

5系統(tǒng)實現(xiàn)與測試5.1傳感器的安裝與環(huán)境測試在完成硬件與軟件部分設計后，整個系統(tǒng)外觀如下圖5-1所示。圖5-1系統(tǒng)整體外觀5.1.1紅外測試首先將傳感器裝設在門口高約1米的位置，并將傳感器對準門的方向，然后利用遮擋物，遮住傳感器，最后進行測試。測試主要分兩個方式進行：(1)擋住傳感器，將紅外探頭對準實驗區(qū)域，實驗人員從屋外走向屋內(nèi)；(2)蓋上遮擋物將紅外探頭對準實驗區(qū)域，實驗人員從屋外走向屋內(nèi)；經(jīng)重復測試，實驗結(jié)果表明在方式(1)時均能觸發(fā)設備，而方式(2)不能觸發(fā)報警，實驗結(jié)果說明只要設備不被物體遮擋，當有人進入檢測區(qū)域，報警內(nèi)容就在OLED上顯示，顯示結(jié)果。同時WIFI發(fā)送信息給手機端。5.1.2溫濕度測試溫濕度測試前，通過按鍵設置溫度的上下閾值，濕度的上下閾值，一般在智能安防系統(tǒng)中設置值如下：溫度：Temp-MAX：40℃Temp-MIN：-4℃濕度：RH-MAX：100%RH-MIN：1%但溫度超過設定的最大值或者小于設置的最小值時，系統(tǒng)會將報警信息發(fā)送到OLED顯示屏上。同時WIFI發(fā)送信息給用戶手機端。5.1.3煙霧測試本設計采用的MQ-2煙霧傳感器非常靈敏，通過閱讀傳感器的說明，在環(huán)境溫度25度相對濕度60%時，煙霧傳感器檢測的氣體濃度范圍如圖5-2。圖5-2氣體濃度為了順利檢測到煙霧傳感器工作閾值，在測試前，將MQ-2煙霧檢測模塊的檢測濃度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)到最低，這樣即使是檢測到微量的可燃氣體時就能夠觸發(fā)報警，產(chǎn)生警報。為了實驗，可以通過打火機的氣體靠近MQ-2煙霧傳感器，當煙霧濃度達到設定的閾值，OLED顯示“SMOKEWarning!”,同時WIFI發(fā)送給手機端信息。

6總結(jié)與展望6.1論文工作總結(jié)通過本次的畢業(yè)設計，本論文初步完成了智能家居的安防系統(tǒng)，本設計基于STM32單片機與WIFI技術，設計了一款簡易的小型的智能安防控制系統(tǒng)。實現(xiàn)功能如下：(1)家居環(huán)境實時檢測；(2)WIFI數(shù)據(jù)無線透傳；(3)無線報警功能。本次設計，經(jīng)過初步方案討論，硬件方案選擇，系統(tǒng)框架搭建，軟件硬件調(diào)試，論文撰寫，最終實現(xiàn)初期設定的目標。通過本次設計，構(gòu)建了預期的低成本、高性能、穩(wěn)定性好的智能家居安防系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有溫度、煙霧探測和人體紅外探測等功能。短信報警可通過移動網(wǎng)絡實現(xiàn)，遠程監(jiān)控可通過WiFi實現(xiàn)。6.2展望本文設計并實現(xiàn)了基于單片機的智能安防系統(tǒng)。通過在硬件平臺下對各種功能進行仿真測試和驗證，雖然本系統(tǒng)的功能達到了預期的設計要求，但由于研究時間不夠、技術手段水平等因素，本設計還存在許多不足之處。1、功能不夠齊全，可以后期加上攝像頭監(jiān)控；2、通訊數(shù)據(jù)沒有進行加密，安全可靠性還有待提高；3、沒有設置異常誤報警處理機制，還需要進一步完善。參考文獻[1]肖順華.基于物聯(lián)網(wǎng)的家居安防系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)[D].電子科技大學,2020.[2]何琛.基于微服務架構(gòu)的智能安防系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].西安電子科技大學,2020.[3]曾印.小區(qū)安防系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].南昌大學,2020.[4]肖秋語.AJ公司智能安防門禁系統(tǒng)營銷策略研究[D].華僑大學,2020.[5]時薇.基于NB-IoT的智能家居安防報警系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].河北工程大學,2020.[6]高鵬.面向多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的校園安防監(jiān)測系統(tǒng)[D].河北工程大學,2020.[7]J.M.Increased,DemandsinElectronicsDriveAdditiveDevelopmentsinConducticity.PlasticsAdditivesandCompounding,2005,7(1):26-30.[8]陳宇瑞,李明,付帥.基于GSM的智能家居安防系統(tǒng)設計.電子制作,2017(7):38-39.[9]申智源.TFT-LCD技術:結(jié)構(gòu)、原理及制造技術.北京:電子工業(yè)出版社,2012.[10]陳金立,高超.基于TFT-LCD顯示屏的電子相冊設計.自動化技術與應用,2013,32(11):67-70.[11]T.Cantrell.ConnecttheMagic:AnIntroductiontotheWIZnetW5500.ElektorMagazine,2014:págs,8-13.[12]鄧謙,董玉華,李春杰.基于以太網(wǎng)的智能家居終端設計出版源.兵器裝備工程學報,2010,31(8):93-96.[13]林必忠.基于以太網(wǎng)技術的遠程儀表采集控制系統(tǒng).消費電子,2014(24).[14]H.Z.Yu,X.Y.Li,DesignofSmartHomeSystemBasedonYeelink.Computer&DigitalEngineering,2017.[15]X.U.Xing,K.Zhou,N.Zou,etal.HierarchicalControlofRideHeightSystemforElectronicallyControlledAirSuspensionBasedonVar