物联网下的家庭环境监测系统

邓涛 金燚

【摘 要】本篇文章结合了无线数据通信、单片机、数据采集等通信技術，研究并实现了基于STM32单片机以GSM短信息作为传输信息的家庭安防监测系统。本系统由要由防盗模块，防火模块，显示模块、一键报警模块和声光报警模块等组成，避免了在传统的安防系统中存在的一些隐患，在家庭防盗方面更加及时、使用更加便捷。

【关键词】智能安防；防盗监控；短信通知

一、引言

基于目前国内外在家庭安防监测系统的发展，主要设计了防盗模块，防火模块，短信提醒和电话报警模块，人机交互显示模块。本以STM32最小系统为基础，集成了电红外传感器，MQ-2烟雾传感器，GSM短信模块，oled12864显示器，蜂鸣器声音报警等。电红外监测人体释放出的红外线，从而监测家中是否有人员的入侵，家中如果出现火灾，烟雾传感器就会监测到，实现防火的功能，当家中出现意外的情况时，会有短信或者电话的报警，同时家中蜂鸣器报警。

二、系统总体方案设计

本设计采用STM32最小系统作为主控核心，通过烟雾感应模块，红外感应模块，温度感应模块，GSM模块，LCD显示完成一个家庭安全监测系统。

主要有对火灾的监测，对人员入侵的监测，温湿度的监测。因此本设计需要完成两大部分。

（一）硬件电路设计

1.以STM32F103C8T6芯片为为核心的控制电路

主要完成STM32最小系统电路，具体包括：时钟电路，电源电路，启动电路等。

2.功能模块电路

主要包括烟雾检测电路，LCD显示电路，红外检测电路，电源电路等。

（二）软件功能设计

采用C语言，在KEIL MDK开发环境中编写软件程序实现预期功能，包括文本读取，汉字显示，上下翻页。

根据前面的方案论证，本设计的最终采用的设计方案如下：

1.单片机以STM32F103C8T6最小系统板作为核心板，采用外接电路模块的方式来设计。

2.采用MQ-2烟雾传感器检测烟雾，采用热释电红外传感器检测人员入侵，采用GSM模块发送报警信息，采用DHT11检测温湿度，采用OLED12864液晶显示汉字。

3.采用按键进行一键报警。

三、系统软件介绍

3.1 GSM短信报警设计

短消息是由欧洲电信标准委员会所制定ETSI的一个规范，为了控制GSM MODEM实现短消息服务，GSM 协议中提供了3 种接口协议，它们分别是BLOCK模式、TEXT模式和PDU模式。

本设计采用16bits的Unicode编码显示文本信息，中文短消息的编码实现较为简单，只需将字符串转换为对应的Unicode代码即可，例如“工作愉快！”的Unicode代码为5DE54F5C61095FEBFF01。

英文字符的编码方法稍微麻烦一点，主要思想是：每个字符用7bits表示，若要传送此消息，这些7位字节需要转换成8位字节，缺省的GSM字符集为7位编码，可以理解为ASCII码（ASCII码小于80H，因此bit8被忽略），依次将下一个7位编码的后几位逐步移至前面，形成新的8位编码。

3.2烟雾监控设计

烟雾监控部分主要通过STM32自己的AD对采集到的数据进行转换后处理，然后打印到用户界面上，首先给烟雾监控分配的IO口是PA0，也就是第0路AD，将PA0配置成AD模式，就是将IO口配置成模拟输入，并打开ADC转换通道，当需要采集烟雾数据时，只需要调用接口函数u16 Get_Adc（0），其中0代表的是第0路通道，数值返回的是一个16位的数值。

3.3防盗监控设计

人体红外监控主也用到了STM32的外部中断，首先将PORTA的时钟打开，将PA12设置成输入模式，并将PA11下拉，配置成上升沿触发，配置该中断的优先级为抢占2，子优先级1，组2，接下来就是等待中断触发，执行中断函数。

四、系统结果展示

测试在家中发现险情时，GSM系统是否正常工作，有没有正确发送报警短信，并且一键报警是否正常，有没有打报警电话。

如下图，展示了测试结果在手机上显示以及通知机主有危险发生。

【参考文献】

[1]马永杰，黄松茂.基于WiFi网络的家庭环境远程监测系统设计[J].测控技术，2017，36（12）：97-99.

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