物聯網下的家庭環境監測系統

鄧濤 金燚

【摘 要】本篇文章結合了無線數據通信、單片機、數據采集等通信技術，研究并實現了基于STM32單片機以GSM短信息作為傳輸信息的家庭安防監測系統。本系統由要由防盜模塊，防火模塊，顯示模塊、一鍵報警模塊和聲光報警模塊等組成，避免了在傳統的安防系統中存在的一些隱患，在家庭防盜方面更加及時、使用更加便捷。

【關鍵詞】智能安防；防盜監控；短信通知

一、引言

基于目前國內外在家庭安防監測系統的發展，主要設計了防盜模塊，防火模塊，短信提醒和電話報警模塊，人機交互顯示模塊。本以STM32最小系統為基礎，集成了電紅外傳感器，MQ-2煙霧傳感器，GSM短信模塊，oled12864顯示器，蜂鳴器聲音報警等。電紅外監測人體釋放出的紅外線，從而監測家中是否有人員的入侵，家中如果出現火災，煙霧傳感器就會監測到，實現防火的功能，當家中出現意外的情況時，會有短信或者電話的報警，同時家中蜂鳴器報警。

二、系統總體方案設計

本設計采用STM32最小系統作為主控核心，通過煙霧感應模塊，紅外感應模塊，溫度感應模塊，GSM模塊，LCD顯示完成一個家庭安全監測系統。

主要有對火災的監測，對人員入侵的監測，溫濕度的監測。因此本設計需要完成兩大部分。

（一）硬件電路設計

1.以STM32F103C8T6芯片為為核心的控制電路

主要完成STM32最小系統電路，具體包括：時鐘電路，電源電路，啟動電路等。

2.功能模塊電路

主要包括煙霧檢測電路，LCD顯示電路，紅外檢測電路，電源電路等。

（二）軟件功能設計

采用C語言，在KEIL MDK開發環境中編寫軟件程序實現預期功能，包括文本讀取，漢字顯示，上下翻頁。

根據前面的方案論證，本設計的最終采用的設計方案如下：

1.單片機以STM32F103C8T6最小系統板作為核心板，采用外接電路模塊的方式來設計。

2.采用MQ-2煙霧傳感器檢測煙霧，采用熱釋電紅外傳感器檢測人員入侵，采用GSM模塊發送報警信息，采用DHT11檢測溫濕度，采用OLED12864液晶顯示漢字。

3.采用按鍵進行一鍵報警。

三、系統軟件介紹

3.1 GSM短信報警設計

短消息是由歐洲電信標準委員會所制定ETSI的一個規范，為了控制GSM MODEM實現短消息服務，GSM 協議中提供了3 種接口協議，它們分別是BLOCK模式、TEXT模式和PDU模式。

本設計采用16bits的Unicode編碼顯示文本信息，中文短消息的編碼實現較為簡單，只需將字符串轉換為對應的Unicode代碼即可，例如“工作愉快！”的Unicode代碼為5DE54F5C61095FEBFF01。

英文字符的編碼方法稍微麻煩一點，主要思想是：每個字符用7bits表示，若要傳送此消息，這些7位字節需要轉換成8位字節，缺省的GSM字符集為7位編碼，可以理解為ASCII碼（ASCII碼小于80H，因此bit8被忽略），依次將下一個7位編碼的后幾位逐步移至前面，形成新的8位編碼。

3.2煙霧監控設計

煙霧監控部分主要通過STM32自己的AD對采集到的數據進行轉換后處理，然后打印到用戶界面上，首先給煙霧監控分配的IO口是PA0，也就是第0路AD，將PA0配置成AD模式，就是將IO口配置成模擬輸入，并打開ADC轉換通道，當需要采集煙霧數據時，只需要調用接口函數u16 Get_Adc（0），其中0代表的是第0路通道，數值返回的是一個16位的數值。

3.3防盜監控設計

人體紅外監控主也用到了STM32的外部中斷，首先將PORTA的時鐘打開，將PA12設置成輸入模式，并將PA11下拉，配置成上升沿觸發，配置該中斷的優先級為搶占2，子優先級1，組2，接下來就是等待中斷觸發，執行中斷函數。

四、系統結果展示

測試在家中發現險情時，GSM系統是否正常工作，有沒有正確發送報警短信，并且一鍵報警是否正常，有沒有打報警電話。

如下圖，展示了測試結果在手機上顯示以及通知機主有危險發生。

【參考文獻】

[1]馬永杰，黃松茂.基于WiFi網絡的家庭環境遠程監測系統設計[J].測控技術，2017，36（12）：97-99.

[2] Felan Carlo C. Garcia a .Jagger Combination of a fire model and a smoke sensor model 2016，76.