基于STM32单片机的智能家居系统设计

華功孩黄夬摩单片机课程设计报告姓名:班级:学号:基于STM32单片机的智能家居系统设计姓名:班级:学号:sssssssssbbbbbbbbXXXXXXXXXXXX333334444XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX指导老师:yyyyyyyyy日期：2012.05.27〜2012.06.07华南农业大学工程学院摘要目前市场上针对普通家庭的智能防盗、防火等产品很多，但基于远程报警系统的智能家居产品价格不菲。本次设计的基于STM32的智能家居报警系统实用性非常强，设计成本低廉，非常适合普通家庭使用,而且随时可以升级。本产品采用的是以意法半导体公司生产的单片机STM32F103RBT6作为主控芯片，AT24C02作为静态存储芯片，4*4薄膜键盘和红外热式感应作为探测器，GSM和扬声器的家庭报警模块。随着信息技术的发展，实现家居的信息化、网络化，是当前智能家居系统发展的新趋势。本设计将通信技术与防盗系统紧密结合，为一款便敏小巧，低成本，适合普通室内报警的智能报警系统。本系统通过传感器获取室内人员信息，并将信号发送到单片机微处理器。系统收到报警信息后通过辨认密码的方式确定目标身份，并通过蜂鸣器报警的方式警示入侵者。另外，系统配备具手机通信功能的GSM模块，能将室内安全状况第一时间发送至用户手机终端。不仅大大提高系统安全性及智能性，也方便用户的使用。经测试，本系统稳定可靠，同时具有友好的人机界面，为用户提供安全服务的同时，实现系统智能化管理。关键字：智能报警存储器传感器GSM目录TOC\o"1-5"\h\z1方案比较与选择11.1方案一：采用数字电路控制11.2方案二：采用双音多频电路与语音电路相结合的控制方案11.3方案三：采用以STM32单片机为核心的控制方案22主要元器件介绍3主芯片一STM323显示屏一OLCD1286442.3外部存储芯片--AT24C0253模块分析73.1STM32控制模块73.2密码锁键盘输入及存储模块73.3人体热释感应模块73.4显示模块73.5报警模块74硬件组成部分84.1硬件组成部分84.2仿真分析115电路板的制作，焊接，调试135.1电路板制作135.2电路板焊接145.3电路板调试146讨论及进一步研究和建议157课程设计心得16附录17参考文献34#4.1.9显示模块:OLED液晶显亦器OLEGD-r；^"OLidj'kjiI'"~CJLLI1~SDA~~aLI：l>"sCL|VCCJJULLDCiNDrJfctuSurEesEjlrdxj-HHrJfctuSurEesEjlrdxj-HH刮图144.2仿真分析由于电路的其它部分功能相对简单，所以在硬件上直接可以实现，并未对它们进行仿真，这里只对GSM模块进行仿真调试，分析结果如下：通过RS-232将GSM模块和主控制板连接起来。这样要注意要将RXD-RXD,TXD-TXD连接起来，不要凭经验交叉连接。这里我采用串口调试助手，通过RS-232与电脑连接来调试。把串口波特率设置为9600，效验为设置为NONE，数据位8位，停止位1位。-申口调韵助手SConAfssistantV2_1库口fJJiL也如住|C二|共砂口1淆王捲收区I廨止显云p沾谏土厂十定注帝.显示I麻呼;罡示眾播|叵霞J：:^jCGICATA.~~「3尢谀判窝盂手动戋世|ftn,l貝蛾姻咼|1亦呀曲英嘶11殛商+frrxius'XSioiz&EDiwsOjJi.api|ffFo图15模块有两种发送方式:TEXT模式和PDU模式。PDU模式可以用Unicode编码发送英文、汉字。采用PDU模式比较复杂，TEXT模式虽然只能发送英文，但其无需编码，发送简单，所以我在测试时采用TEXT模式。TEXT发送模式：（相对简单很多。）发送：AT〈回车〉返回：AT〈回车〉OK发送：AT+CMGF=1＜回车〉返回：AT+CMGF=1＜回车〉OK发送：AT+CSCA=+8613010130500〈回车〉返回：AT+CSCA=+8613010130500〈回车〉OK发送：AT+CMGS回车〉返回：AT+CMGS回车〉＞发送：XXXXXX（0-9,A-Z）[XXXXX是指阿拉伯数字0-9,英文26个字母A-Z]返回：XXXXXX（0-9，A-Z）[XXXXX是指阿拉伯数字0-9,英文26个字母A-Z]发送：1A（十六进制发送）＜回车〉返回：+CMGS:XXXOK以上为TEXT方式发送截图：如果不能正常发送，返回ERROR，则说明需要格式化。可以发送AT&F命令格式化。发送：AT&F〈回车〉返回：AT&F〈回车〉5、电路板的制作，焊接，调试5.1电路板制作在制作电路板之前，先画好PCB电路图。注意点有三个：①、兀件的封装。注意焊盘的大小和焊盘之间的距离。②、注意线宽大小，本设计把线宽调至0.8mm。③、布局和布线。注意尽量少飞线和单层PCB板布线。电路板制作有以下5步：打印电路图：先设置相关的参数，后在油性纸面上进行PCB电路图的打印，将图纸打印好之后后，注意不要刮落到碳粉。过塑：把打印的PCB图紧紧贴到电路板上，并且用胶纸来黏好。之后把电路板放到过塑机上进行过塑，约20~40次。若印得不太理想，但是基本脉络都在，则可以使用油性笔进行线路修补。腐蚀：把过塑好的电路板放到盐酸与双氧水的混合物上面进行腐蚀。腐蚀过后，电路板要用清水清洗。用洗板水把碳粉清理干净，此时可以看到清晰的铜线线路。对焊盘中间进行钻孔，钻孔之后就是最终完成的电路板。^MSILON5ooo:■一-ooooooon-^图16PCB^MSILON5ooo:■一-ooooooon-^图16PCB图电路板焊接电路板制作好后，便可以进行焊接了。焊接时要注意下问题：检查一下电路板铜线是否存在隔断，若存在，则进行焊锡把隔断的铜线线路进行相连。对照原理图以及PCB图来进行焊接。注意排阻和电容的极性，插座的方向等问题。焊锡时注意某些相近的管脚是否相连导致短路。电路板调试在电路板调试的过程中，我们是分模块进行调试，同时软件和硬件相结合，最开始的是检查LCD模块的实现，在接上各元器件之后，整个电路表面运行良好，屏幕也无法显示。我们再次检查电路，最开始以为是焊接出现问题，便再进行一次电路的检查，同时调节液晶显示的对比度，以希望得到最好的我亮度显示。最终经反复检查，发现时液晶接口的第三口的滑动变阻器的封装问题导致该滑动变阻器无法正常工作，经过讨论我们将其进行跳线连接。然后进行蜂鸣器报警功能的检查，通过改变限流电阻的大小并烧写合适程序，我们是蜂鸣器达到预想期的效果。第三就是进行人体红外感应模块的调试，该电路和程序较为简单，较为容易实现。第四总系统的调试，经过前一轮的奋战，我们将所有模块按设想结合起来，修改程序并经过多次测试终于实现了预定功能。6、讨论及进一步研究和建议本设计的功能主要包括，手动修改和清除密码，手动输入、修改和删除手机号码（最大容量为7个），输入密码错误3次报警，人体红外检测入侵及入侵报警，密码断电保护，GSM短信报警，手动复位。应该特别提到的是密码断电保护,由于修改密码后，如果没有断电保护装置的话，在下一次启动电路的时候，上一次的密码是不会保存的，这对密码的安全性有很大的威胁；在此次设计中，我们是通过AT24C02芯片可实现密码和手机号码的存储，进行掉电保护。同时GSM短信报警可以实现远距离监控。7、课程设计心得我们主要是运用单片机设计了一个报警系统，并且用模块化的设计方法来实现这个电路。在程序编写结束后，我们还对该程序进行了调试,能按预期的效果进行模拟,基本完成课程设计的要求。通过这次单片机课程设计，我们收获了很多：首先是对单片机的整个认识和把握，这个过程包括选题，利用c语言设计程序，选元器件，画电路原理图和PCB电路图，制板，到最后利用自制的板进行下载调试和检验，整个过程哪怕有一个细节错了，整个设计也就失败。我们一开始编好程序后，出现一些小错误导致无法完成编译。在解决程序设计问题之后，我们开始画电路原理图和PCB电路图，特别是在画PCB的时候，元器件的放置，布线出现很多问题。通过查阅相关资料，完成PCB之后我们又在制板的过程中遇到很多问题，如PCB线宽设置、焊盘直径设置等等，因为这些小问题会影响制板后电路板的制作效果，甚至会影响元器件的焊接。在焊接完程序片机后用单开发板进行下载调试和检验，最后才完成了这个课程设计。因为一开始没有经验，所以在整个过程中遇到了很多错误和麻烦，然而我们对一些错误却不能一步到位的判断出来，这就告诉我们设计一个实验或者做一件事情时，首先有一个大局意识，而且能够预见出现的问题和能够快速作出对这些问题或错误的反应与处理。同时通过这个实验，我们也深刻的发现理论与实际的区别，特别是电路的仿真与实际电路的运行有着很大的差别，往往能够在电脑进行成功仿真的电路在实际电路上却相差甚远。其次是通过写实验报告，我们也学到了一些东西，例如我们把我们的实验过程和成果弄出来了，如何把它们展示给其他人看，这就是规则的问题，虽然我们写的时候有时候会很麻烦，但是这也是方便大家交流的一种好方法。最后，通过这次设计实验，我们发现了编程软件有时候并不很好的放映实践情况，因此我们应该设计一个更好的软件来仿真，一个好的仿真软件可以减少对试验箱的依赖而且更方便仿真调试与程序的修改。总之，这次实验不仅仅加强了我们的动手编程能力，也大大加强了我们团队合作以及设计的能力，使我们在理论学习和编程练习方面都获得了较大的收获。附录#include"stdint.h"#include"string.h"#include"stm32f10x.h"#include"CoOS.h"#include"app.h"//用户任务函数#include"BSP.h"//与开发板相关的函数#include"LED.h"#include"key_4x4.h"#include"vir_key.h"#include"vir_intrude_check.h"#include"vir_warning.h"#include"vir_ext_memory.h"#include"vir_gui.h"#include"vir_gsm.h"#defineMEM_BK20_NUM10#defineMEM_BK20_SIZE200#defineNULL0#definePHONE_IADD8#definePHONE_NADD8#definePHONE_MAX7#definePHONE_NMLEN16OS_STKStartUp_Stk[STARTUP_STK_SIZE];//定义栈OS_STKLED0_Stk[LED0_STK_SIZE];//定义栈OS_STKMainApp_Stk[MainApp_STK_SIZE];//定义栈OS_STKAlarm_Stk[Alarm_STK_SIZE];//定义栈uint8_tFlagFirstInter=1;typedefenumapp_state{ST_PREVENT_DIS,ST_PREVENT_EN}APP_STATE;APP_STATEST_Current=ST_PREVENT_DIS;OS_MMIDMemBk20_ID;unsignedintMemBk20[MEM_BK20_SIZE/4];uint8_tAlarm_Flag=0;uint8_tAlarm_EN=0;APP_STATEStPreventDis(void);APP_STATEStPreventEn(void);APP_STATESetPassWord(void);uint8_tCheckPassWord(void);uint8_tSetIPhone(void);voidPhone_Init(void);voidTask_StartUp(void*pdata){(void)pdata;BSP_Init();GUI_Init();VirKey_Init();VirIntrudeCheck_Init();VirWarning_Init();VirExtMemory_Init();//GUI_P8x16Str(0,0,"JJJJ");VirGsmInit();MemBk20_ID=CoCreateMemPartition((U8*)MemBk20,20,MEM_BK20_NUM);CoCreateTask(Task_LED0,(void*)0,LED0_PRIO,&LED0_Stk[LED0_STK_SIZE-1],LED0_STK_SIZE);CoCreateTask(Task_Alarm,(void*)0,Alarm_PRIO,&Alarm_Stk[Alarm_STK_SIZE-1],Alarm_STK_SIZE);CoCreateTask(Task_MainApp,(void*)0,MainApp_PRIO,&MainApp_Stk[MainApp_STK_SIZE-1],MainApp_STK_SIZE);CoExitTask();}voidTask_LED0(void*pdata){while(1){LED_REG_ON;CoTickDelay(500);LED_REG_OFF;CoTickDelay(500);}

voidTask_Alarm{voidTask_Alarm{(void*pdata)uint8_tuint8_tuint8_tuint8_ttab_buf[8];charphone[13]={0};uint8_tphone_time=0;while(1){if(Alarm_EN==1){if(VirIntrudeCheck()==1){CoTickDelay(20);if(VirIntrudeCheck()==1){Alarm_Flag=1;}}}if(Alarm_Flag==1){Alarm_Flag=0;VirWarningEnable();if(phone_time%10==0){VirExtMemoryRead(PHONE_IADD,tab_buf,8);for(i=1;i<=tab_buf[0];i++){VirExtMemoryRead(tab_buf[i]+2,phone,11);GUI_P8x16Str(32,6,phone);GUI_DrawNum16x8_uint16_t(0,6,phone[11],2);VirGsmSendChinaMsg(phone,"534E519C75354FE163D091924F60FF1A7CFB7EDF68C06D4B523067094E0D660E52A8726951655BA4FF0C8BF78B6660D53002");//);"91775B664E4B5BB6"华农电信提醒你：有不速之客！}");}GUI_P8x16Str(0,6,"CoTimeDelay(0,0,30,0);");VirWarningDisable();phone_time++;}CoTickDelay(80);voidTask_MainApp(void*pdata){//VirExtMemoryWrite(0,"000000",6);//Phone_Init();while(1){switch(ST_Current){caseST_PREVENT_DIS:ST_Current=StPreventDis();break;caseST_PREVENT_EN:ST_Current=StPreventEn();break;default:ST_Current=ST_PREVENT_EN;break;}CoTickDelay(50);}}APP_STATEStPreventDis(void){charkey_val;uint8_tres;if(FlagFirstInter==1){Alarm_EN=0;FlagFirstInter=0;GUI_CLS();GUI_DrawHz16x16(16,2,HzBaoDiao,6);GUI_DrawHz16x16(0,4,HzDiaoYu,8);}key_val=VirKeyValGet(2000);if(key_val!='#'){returnST_PREVENT_DIS;}GUI_CLS();GUI_DrawHz16x16(24,0,HzZaYang,5);GUI_DrawHz16x16(8,2,HzFanDao,3);GUI_DrawHz16x16(8,4,HzGaiMiMa,5);GUI_DrawHz16x16(8,6,HzSheZhiSJ,5);while(1){key_val=VirKeyValGet(20000);if(key_val==KEY_NULL){FlagFirstInter=1;returnST_PREVENT_DIS;}switch(key_val){case'A':FlagFirstInter=1;returnST_PREVENT_EN;//break;case'B':GUI_CLS();GUI_DrawHz16x16(24,2,HzShuJiuMiMa,5);CoTimeDelay(0,0,1,0);res=CheckPassWord();if(res==1){SetPassWord();}FlagFirstInter=1;returnST_PREVENT_DIS;//break;case'C':res=CheckPassWord();if(res==1){SetIPhone();}FlagFirstInter=1;returnST_PREVENT_DIS;//break;11case'*':FlagFirstInter=1;returnST_PREVENT_DIS;//break;default://continue;break;}}}APP_STATEStPreventEn(void){charkey_val;uint8_tres;if(FlagFirstInter==1){Alarm_EN=1;FlagFirstInter=0;GUI_CLS();GUI_DrawHz16x16(16,2,HzYouGou,10);}key_val=VirKeyValGet(2000);if(key_val!='#'){returnST_PREVENT_EN;}res=CheckPassWord();if(res==0){FlagFirstInter=1;returnST_PREVENT_EN;}elseif(res==1){FlagFirstInter=1;returnST_PREVENT_DIS;}returnST_PREVENT_EN;}uint8_tCheckPassWord(void){uint8_ti;charkey_val;char*ppw_buf1;char*ppw_buf2;char*ppw_buf3;uint8_tin_times=1;intcmp_res;while(ppw_buf1==NULL){ppw_buf1=(char*)CoGetMemoryBuffer(MemBk20_ID);CoTickDelay(50);}while(ppw_buf2==NULL){ppw_buf2=(char*)CoGetMemoryBuffer(MemBk20_ID);CoTickDelay(50);}while(ppw_buf3==NULL){ppw_buf3=(char*)CoGetMemoryBuffer(MemBk20_ID);CoTickDelay(50);}for(i=0;i<7;i++){ppw_buf1[i]=0;ppw_buf2[i]=0;ppw_buf3[i]=0;}i=0;VirExtMemoryRead(0,ppw_buf2,6);while(1){GUI_CLS();GUI_DrawHz16x16(32,2,HzInPassWord,4);GUI_DrawHz16x16(8,6,HzQueRen,3);GUI_DrawHz16x16(72,6,HzShanChu,3);GUI_P8x16Str(40,4,ppw_buf3);key_val=VirKeyValGet(20000);if(key_val>='0'&&key_val<='9'&&i<6){ppw_buf1[i]=key_val;ppw_buf3[i++]='*';}elseif(key_val=='D'){if(i>0){}ppw_buf1[i]ppw_buf3[i]}elseif(key_val{=0;=0;=='#')cmp_res=strncmp(ppw_buf1,ppw_buf2,6);if(cmp_res==0){CoFreeMemoryBuffer(MemBk20_ID,CoFreeMemoryBuffer(MemBk20_ID,CoFreeMemoryBuffer(MemBk20_ID,return1;}else{(void*)ppw_buf1);(void*)ppw_buf2);(void*)ppw_buf3);switch(in_times){case1:GUI_CLS();GUI_DrawHz16x16(16,0,HzPWRong1,21);CoTimeDelay(0,0,2,0);break;case2:GUI_CLS();GUI_DrawHz16x16(16,0,HzPWRong2,17);CoTimeDelay(0,0,2,0);break;case3:Alarm_Flag=1;GUI_CLS();GUI_DrawHz16x16(24,2,HzPWRong3,6);CoTimeDelay(0,0,10,0);CoFreeMemoryBuffer(MemBk20_ID,CoFreeMemoryBuffer(MemBk20_ID,CoFreeMemoryBuffer(MemBk20_ID,return0;//break;(void*)ppw_buf1);(void*)ppw_buf2);(void*)ppw_buf3);default:break;}in_times++;for(i=0;i<7;i++){ppw_buf1[i]=0;ppw_buf3[i]=0;}i=0;}}elseif((key_val==KEY_NULL)||(key_val=='*')){CoFreeMemoryBuffer(MemBk20_ID,(void*)ppw_buf1);

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