智能家居安防系统的设计-设计说明书
编号：
HJJ-32-2021-006-LW
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+
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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
1.1 研究目的和意义
随着时代的发展，国民生活水平逐渐提高，出差、旅游逐渐成为现代人类生活中不可或缺的重要内容，短时间的出门可能需要一到两天，长时间的有的会长达半个多月。这段时间内，安防问题有很大的隐患，一方面，人们一定会担心家中会不会让小偷乘机而入的问题以及家中是否发生煤气泄漏和火灾现象。另一方面，市场上现有的安防设备不具备及时通知用户的功能，这会导致用户处理问题迟滞，容易引起较大的损失。因此，针对这些情况，可以设计一套智能家居安防系统，实现家庭在无人状态下的防盗、防火安全以及系统可以将家庭的安全信息反馈给用户，让用户可以及时做出相应的处理。
智能家居安防系统是一个复杂的网络系统，各种智能防护设备通过信息通讯系统、网络系统彼此配合，协调工作，组成一个智能化的安防系统，为家庭提供一个安全舒适的家居环境。智能家居安防系统能在各种紧急情况出现的第一时间报警，把险情消失在萌芽状态，减少各种损失，为家庭生活的安全舒适提供强有力的保障。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
2012年，李同通，唐小晨发布了《适用于智能电网和智能家居的安全无线监控系统》，在本篇文章里面主要是描述了在家庭使用的局域网的网卡的安全访问的体系的结构和设计，网卡主要是用在管理设备之间和远程用户直接的连接，用户可以通过手机和设备进行实时的监控和控制，使得家居的安全得以提高[1]。
2016年的时候，幸宏、杨晨辉和荣春明三人发布了一篇《智能家居安防监控系统》，本文主要是介绍了一种可以通过使用内部传感器进行报警的系统设计，然后将警报信号传送到外部，并及时发送给用户[2]。
2018年，朱利娟和云中华发布了《STM 32和基于ZigBee无线通信的实验室安全系统》，在这里面主要是提出采用ZigBee无线通讯的安全系统，该系统选择STM32作为主控芯片，通过对温湿度的测量、光照强度的测量、烟雾浓度的测量、人体红外线的测量然后把这些测量数据发送给协调器，单片机接收数据，并且对这些数据进行一个修改，并实时进行显示[3]。
2018年，文盘发布了《智能家居安全系统设计》。设计了基于ZigBee无线网络传输技术的智能房间安全系统。有效避免了线路故障、维护不便等。系统通过各种传感器收集家庭环境信息，将ZigBee无线传输网络的终端节点和路由器节点收集的信息发送给协调器节点，协调器节点分析处理收集的数据。当收集的数据不符合基准时，协调器节点通过串行端口向GSM网络模块发送警报信息，并通过GSM网络模块向用户的移动终端发送警报信息[4]。
1.2.2 国外研究现状
2016年,Inas A1 Mansoori 发布了《Home safety intelligent door system based on Interent of thengs》，这篇文章主要是讲述了一种安全的门锁的系统，该系统利用摄像头、键盘等提供了报警的系统。在该系统中，有人想要进入房间的时候，会给主人提供一个信息，只有客人根据提示并且正确确定客人的身份的时候才能进行房间，该设备能够很好的解决不良入侵者入侵的情况[5]。
2017年，MS obaidat 发布了《Advaned smart home security alarm system based on Interent of thengs》，在本文中主要提出了一种了用一种通过物联网实现的一种智能安全警报的系统主要利用的是红外热释进行，此设计能及时减少信息传输的延迟，使得用户可以及时快速解决问题[6]。
2018年，Shafiqur Rehman在“Intelligent home design based on IOT using power supply and safetymanagement”中介绍了以太网智能房间智能系统的设计和实现，该系统基于家庭设备的实时跟踪来监视电力消耗有。系统可以远程控制和监视电器和开关。不仅可以使用各种传感器实时监控设备跟踪，还可以维持房屋的安全性[7]。
2018年，Suksmand hira Harimuti和Waskita Adijarto发表了“Design of smart home mobile able application”。with hisecurity和atomatic function”在这里提出了可以使用基于Android的智能手机运行的移动应用程序。该应用旨在通过使用RSA和AES算法实施双加密方法来加密通信数据，并且具有更高的安全性。另外，还具备特权、自动锁等其他安全功能[8]。
