陈雪松1,庞 博1,姜金海1,黄鸿雁2
(1.东北石油大雪,黑龙江 大庆 163318;
2.黑龙江佳木斯电机股份有限公司,黑龙江 佳木斯 154002)
摘 要:针对家居白天长时间无人照看可能引发的安全问题,设计了一种基于STM32的安全防盗报警系统,详细介绍了硬件和软件组成和工作流程,运用了多种传感器进行信息的融合,最终将异常情况发送到用户的手机上,系统硬件安装简单,运行稳定,能够满足大多数用户室内安全的要求,而且使用方便,能够达到实时监测家居环境是否安全的目的。
关键词:STM32;MC389;可燃气体传感器MQ-2
中图分类号:TP277.1 文献标识码:B 文章编号:1003-7241(2012)06-0120-03
1 引言
现如今,人们生活或工作的需要导致在白天甚至晚上住所常处于无人状态,使房屋内的安全情况成为人们最关心的话题。除防盗外现今家庭内都有天然气管道、煤气罐等危险品,还可能会出现由于电线短路引起的火灾等等。为适应经常外出工作人群的要求设计了一款基于cortex-M3的家庭安全防盗报警系统利用STM32的强大处理能力和外接传感器及控制器实现对室内防盗、防火等功能的实现。通过GSM网络可以将出现的异常情况发送到房主的手机上,以便及时报警或者赶回家处理[1]。
2 系统总体设计
系统包括核心处理器,GSM模块,外部传感器,控制模块,声光报警模块和电源模块组成,处理器可以通过对传感器的状态采样得知室内状态,如果温度过高或者可燃气体传感器采样值过高说明有起火的危险,微处理器通过继电器控制喷水的微型水泵喷水同时声光报警并把此异常情况通过GSM模块发送出去,直到手动解除报警为止。当红外对射出现异常或者人体红外传感器状态异常时说明有不法分子入侵了传感器的检测范围,微处理器就会通过GSM模块向房主发出警报。系统总体框图如图1。
3 系统硬件设计
3.1 硬件结构设计
硬件结构框图如图2所示,核心处理器采用STM32F103RBT6,红外对射传感器、人体热释电传感器负责防盗检测,温度传感器、可燃气体传感器负责对可能发生火灾的情况进行检测。在检测到异常情况的时候处理器需要进行三方面操作,第一需要进行声光报警,第二需要通过GSM模块向指定手机发送报警短信,第三在可能发生火情的时候需要控制水泵进行喷水直到火情解除或者手动进行复位。
3.2 传感器模块设计
红外对射模块正常状态下是导通状态,当突然被阻断时会产生电平跳变,利用STM32内部的交叉开关将与红外对射传感器连接的管脚配置成跳变沿触发外部中断,以此就能检测到红外对射传感器上的异常阻断。以此就能检测到红外对射传感器上的异常阻断。人体红外热释电传感器需配合专用芯片BISS0001使用,当有人在室内活动时会输出高电平,当无人时输出低电平,将与之连接的STM32管脚配置为跳变沿触发外部中断,当检测到跳变沿时延时一段时间检测管脚上的电平状态,如果为高电平表示室内有人在活动。温度传感器选用数字温度传感器DS18B20,可燃气体传感器选用MQ-2传感器,此传感器为模拟输出传感器,需要进行AD采集。STM32与各个传感器模块的连接图如图3[2]。
3.3 GSM模块设计
GSM模块选用西门子公司生产的MC389,这款模块是西门子公司为手机平台设计的低功耗GSM模块,完全兼容AT指令集,利用串口进行数据交换。通过EMERGOFF和IGT管脚可以实现硬件控制GSM模块的开关。MC389与STM32的连接图如图4所示。
4 系统软件设计
系统需采集四个传感器的数据,人体热释电模块和红外对射模块均采用电平跳变沿方式通知系统出现异常情况,温度传感器采用单总线方式工作的DS18B20,可燃气体传感器输出的模拟量数据需要STM32进行ADC采集,所以系统利用定时器定时,每隔一段时间就读取一次温度传感器和可燃气体传感器的数据判断是否异常。系统总体程序流程图如图5[3]。
图5 系统软件流程图
在使用GSM模块的时候需要利用AT指令进行设置和控制,控制GSM程序流程图如图6[4]。
图6 GSM模块控制程序流程图
5 结束语
系统充分利用STM32的信息处理能力和GSM网络实现家庭室内防盗防火功能,利用多传感器信息融合技术将室内的情况准确及时的显示在用户的手机屏幕上,并且由于系统有声光报警功能所以即使用户接收到短信的时间有延时的情况,声光报警功能也会警示附近的邻居及时报警,大大增加了室内环境的安全性,而且安装维护简单,造价低,很适合大范围推广。
参考文献:
[1] 何希才编著.传感器及其应用[M].北京:国防工业出版社,2002.
[2] 张英梅,傅仕杰.STM32的智能温室控制系统[J].软件,2010,(12):14-18.
[3] 孙启富,孙运强,姚爱琴.基于STM32的通用智能仪表设计与应用[J].仪表技术与传感器,2010,(10):34-36.
[4] 林桂花.基于GSM模块的数据传输及实时控制系统[J].计算机与现代化,2006,(2):22-24.