【《基于单片机的智能社区安防系统的整体设计案例》2900字】

基于单片机的智能社区安防系统的整体设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u28714基于单片机的智能社区安防系统的整体设计案例 135271.1系统总体设计方案 1166201.2硬件的选取 254981.1.1单片机模块的选取 2225381.1.2传感器模块的选取 3289591.3主要模块功能的实现 6243881.单片机模块 655221.烟雾传感器 610660本设计采用MQ-2型传感器，传感器模块是可燃气体检测的理想选择，可以检测多种可燃气体，价格实惠，是一种性价比较高的传感器，本设计主要用于检测环境中天然气的气体浓度，防止天然气泄漏。 6237903.温湿度传感器 6305254.人体红外感应模块 6173385.电流检测模块 692736.时钟模块 6103117.蜂鸣器报警模块 613238.LED模块 6261769.电源电路模块 61.1系统总体设计方案该设计主要分为温湿度报警系统、烟雾浓度报警系统、燃气浓度报警系统、防盗系统四个模块。将收集到的数据整合后进行阈值比较，最后通过无线传输将信息传送到用户的手机中。图2-1智能社区安防系统1.2硬件的选取1.1.1单片机模块的选取选择基于ARMcortex-m3内核系列的32位微单片机STM32F103RCT6作为智能社区的安防系统的核心处理器。该单片机芯片,最大工作频率为72MHz,拥有20KBSRAM内存空间,256KBFLASH内存,7个计时器,其中包括3个16位定时器,每个定时器有四个通道,大部分用于收集输入/输出/PWM脉冲,16个死区控制和紧急刹车,嵌入式8MHzRC振荡器和40kHzRC振荡器。该处理器价格低廉，工作电压在2V到3.6V之间，同时，该处理器具有节电模式，能够在保证功能完善的情况下有效降低功耗。该单片机工作环境温度在-40℃到85℃之间，因此在冬季或高温季节可以稳定运行。选择STM32F103RCT6芯片的理由有：（1）成本低目前市场上的这种类型单片机价格很低，与很多类似的单片机(如ARM和DSP)相比，该单片机不仅便宜，而且功能十分强大，完全可以满足工作要求。（2）技术成熟单片机是意大利电子产业的主要产品。目前，许多开发人员已经开始使用单片机，并通过单片机可以检索得到大量的信息，从而大大节省了开发成本。（3）功耗相对较低该单片机使用cortex-m3内核优化了功耗设计，降低了功耗。图2-2STM32单片机1.1.2传感器模块的选取（1）DHT11温湿度模块模拟传感器性质稳定，测量范围比数字该传感器要光，但是缺点是需要更多的电路来支持，由于电路变得非常复杂，与第一种相比，数字传感器的电路要少得多，集成在其中可以直接发射数字信号，因此具有很强的抗干扰能力。在传感器选择上有两种不同的方案。第一种:对温度和湿度分别进行测量，温度传感器可以选用，湿度传感器可以选用。第二种：选择一款可以直接同时对温度和湿度进行检测的模块。第一种方案与第二种方案相比，好处是精度更高。但是比第二种更加繁琐、复杂。DHT11数字温湿度传感器采用单套四针封装方式，传感器可直接与单片机相连，操作简单，完整的数据传输为40位，总线空闲状态高，MCU将总线拉下等待DHT11响应，当DHT11接收到MCU的启动信号时，等待MCU的启动信号结束，然后发送80us低电平响应信号。当MCU启动信号结束后，切换到输入状态，等待80us低电平DHT11信号结束，当DHT11发出80us高电平信号时采集数据。因此，综合考虑本设计选择DT11数字温度传感器，这是校准数字信号输出的温湿度复合传感器。该传感器具有独特的数字模块收集技术和温湿度传感技术使得产品更加的稳定可，通过DHT11的DATA引脚来实现与单片机通信的功能。图2-3DHT11温湿度模块SR602人体感应模块采用人体红外感应模块。人体感应采用全自动感应模式，当有人进入感应范围时输出高电平，人离开感应范围就自动延时关闭高电平，输出低电平。人体红外热释电传感器利用热释电效应,人体红外热释电传感器内部包括热释电元件、场效应管等,热释电元件把感受到的红外信号转换成很弱的电信号,再通过场效应管进行放大后输出。光线的波长和红外的波长不同。人体的红外线波长在9.6μm,为了能够专门且准确地探测人体辐射的红外线,需要在传感器内装上滤光镜片,吸收其他波长的红外线。本系统中，选用的人体红外传感器模块为SR602SR602的感应范围最大为5m，最好的使用范围在0-3.5m。SR602的功耗和体积都较小，元器件带有透镜，不需要自己安装，使用起来非常的方便，经常被用作感应灯、报警器等。所以在本系统中,使用红外传感器来检测是否有人偷偷潜入家中。图2-4DHT11温湿度模块MQ-2烟雾气敏传感器MQ-2适用范围非常广，可以应用在家庭或是工厂。它的灵敏度非常高经常被用作可燃气体的检测。在本设计中使用MQ-2主要用来检测天然气的浓度，目前我国大部分家庭的厨房都在使用天然气，但是天然气是一种非常危险的气体，在空气中浓度在5%时，遇见明火，可能会引起爆炸。MQ-2在设计中，主要是为了预防天然气泄漏的情况。人体吸入过量天然气可能会导致胸闷，呼吸不畅通，严重时导致人窒息死亡。因此，当MQ-2检测到过量天然气时就会触发报警，提醒用户避免受到伤害。图2-5MQ-2烟雾气敏传感器蓝牙模块蓝牙模块选用的是HC-02，它可以同时兼容HC-05和HC-06。他们之间相比HC-02功能强大，成本更低。在蓝牙模块，性能使用都和HC-05和HC-06相同，同时还支持蓝牙4.0BLE，最高还支持115200波特，可以与iPhone连接透传。图2-6HC-02蓝牙模块时钟模块DS1302是美国DALLS公司发表的高功能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节的静止RAM，使用SPI3线接口与CPU同步通信，能够以突发模式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。时钟模块显示年、月、日。且可以实现自动调整，有闰年补偿功能。工作电压的幅度达到了1.5V～5.5V。可以双电源供给。当主电源高于备用电源0.2V时，将从主电源供给。否则，将采用备用电源。一般是纽扣电池。设置备用电源的充电方式，提供用滑动电流给背部电源充电的能力。图2-7时钟模块DS1302拥有31字节数据存储。通信方式采用串行I/O。省去了I/O，工作电压宽，1.0V-5.5V都可以正常工作。采用双电源供电，工作电压为1.0V工作的情况下，电流小于300nA。蜂鸣器报警模块图2-8有源蜂鸣器报警模块1.3主要模块功能的实现1.单片机模块单片机模块上面搭载多个模块运行，可用于驱动整个智能社区的安防系统的运作。1.烟雾传感器本设计采用MQ-2型传感器，传感器模块是可燃气体检测的理想选择，可以检测多种可燃气体，价格实惠，是一种性价比较高的传感器，本设计主要用于检测环境中天然气的气体浓度，防止天然气泄漏。3.温湿度传感器采用DHT11温湿度传感器。该传感器模块体积小、功耗低，信号传输距离较远。可达20米以上,产品连接简单。本设计中主要用来检测室内温度、湿度是否存在异常，用来检测是否存在危险，是否适合人生活。4.人体红外感应模块使用SR602人体感应模块。该传感器反应速度快，功耗小，灵敏度高，体积小，便于安装，主要用来保护居民住宅的安全，保证居民的生命财产不受损失。5.电流检测模块使用ACS7125A电流检测模块，通过这个模块来检测家用电器是否存在异常，实现过流保护。6.时钟模块采用的时DS1302的时钟模块，该模块的电路接口简单、价格低廉、便捷，通过时钟模块时刻显示时间年月日。可以使我们的设计更加清晰明了。7.蜂鸣器报警模块采用的是有源蜂鸣器，在低电平时触发，当烟雾浓度、温湿度、电流超过阙值时发出刺耳的声音，实现报警。当布防时有人站在门口时，通过人体感应模块感知后，蜂鸣器报警8