摘 要在中国如今的老龄人口比例日益增多的状况下,为更加安全和有力的防止火灾和人为因素所造成的居家住宅安全,专门设计出了一款采用STM32F103x8单片机的家居安全报警器系统,本系列采用了STM32F103C8T6单片机作为核心控制器,并采用了MQ——2气体感应器测量周围气体,DS18B20温度传感器和DHT11湿度传感器监控环境温湿度变化,红外传感器模块监测是否有物体移动,将所有可监测数据在OLED屏幕上显示出来,也可使用GSM信号传输模块SIM900A发送短信到指定手机,使其可以在远距离接收消息,有效起到保护家庭安全的作用。
目 录
一、引言 6
（一）研究背景 6
（二）设计目的 6
（三）设计内容 6
二、硬件设计 8
（一）总体框图 8
（二） 重要器件介绍 8
（三）各模块电路设计 12
1.STM32F主控电路设计 12
2.红外传感器 14
3.MQ2气体传感器 14
4.温湿度传感器 15
5.OLED显示模块 16
6.蜂鸣器报警电路 16
7.GSM信号传输模块 17
三、 系统软件设计 19
（一）主程序流程 19
（二）系统显示驱动子程序设计 20
（三）数据采集子程序 21
（四）报警判断子程序 21
（五）总系统判断子程序 22
四、 实物安装与调试 23
五、 结语 27
致谢 28
参考文献 30
附录1：总电路原理图 31
附录2 程序 32
一、引言
（一）研究背景
根据全球商业灭火技术与安全联合会(NCFCSA)对二零二零年中国全国火灾事故数量统计,我国共接报火灾事故二十五点二万例,遇难人员一千一百八十三人,重伤人员七百七十五人,直接经济损失也超过了四十点零九亿。中国约有十四多亿人、3亿多个家庭,家庭既是最基础也是人口最少的社会构成单位,而家庭日常的居家住房也是受火灾危害程度最大,也是 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: *351916072* 
最强的场所。
历年爆发了二十五点二万起重大火灾事故,其中约有十点九万起是发生在市民住宅中,占全国火灾事故总量的百分之四十三点四,导致了九百一十七人遇难、499人伤残,分别占全国总量的百分之七十七点五和百分之六十四点四,尤其是发生了特大火灾事故三十八起,占总量的百分之五十八点五,大部分都是一家老小在大火中死亡,已成为影响全国火灾事故总体形式发展的关键部分。从住宅的亡人状况分析,在九百一十七名亡人中,18周岁以内的未成年人有一百五十六人,60周岁以上的老人有三百七十九人,分别占总人口的百分之十七和百分之四十一点三。此外,百分之四十点九的自然死人为伤残、脑瘫、精神病人等弱势群体。尽管中国的老年人口所占比重还在逐渐增加,但老年人口的安全预防意识与逃生救援力量却显然欠缺。
另外,若从高层住宅中着火的建筑物类别考虑,发生在较高处建筑物中的高层住宅火灾事故共有六千九百八十七起,约占中国高层建筑火灾事故总量的百分之八十三点七。高层建筑因为其地理位置的特殊性,在发生火灾时更加难以进行自救与逃生所以发生的次数更多,而且还在逐年上涨,2020年高层住宅火灾较上年上涨13.6%,涨幅惊人,防范与遏制住宅火灾刻不容缓。
（二）设计目的
本设计智能楼宇安全报警器系统旨为有效遏制全国上下所有的住宅火灾的发生,在火灾发生之初就将其扑灭,以免扩大损伤,造成更多的附带损失。本系统可以同时检测室内的温湿度,让居民可以可视化的观察自己所生活区域的环境温度,以此改变着衣,有效降低感冒等疾病影响;在有烟雾产生时蜂鸣器会立刻报警,以此提醒居民及时扑灭火灾或者逃离火灾现场,也会通过GSM模块向设定手机号发送短信,以防家中只留有老人和小孩时疏忽大意;也有红外模块可以检测家庭人员安全,以防家中老人或小孩意外走失。并且本系统在考虑到中国庞大的家庭基数下,为满足大部分家庭的需求,设计得便于安装、廉价,并留有相当多的升级空间,可以随需求不断升级,有效且持续保护广大居民的住宅安全。
（三）设计内容
1、设计OLED液晶屏显示电路,能够实现与STM32F103C8T6嵌入式单片机的实时数据传输,将检测到的温湿度、烟雾、物体传感数据显示出来。
2、设计DHT11和DS18B20传感器电路,实现较为精准的温湿度值测量,并将检测的模拟信号转化为数字形式显示在LED频上。
3、设计GSM信号传输模块,实现短信无线数据的收发,使得系统与手机可以进行远程对接,从而能够通过手机短信的方式监控系统的数据,在家中出现警情时快速反应。
4、采用了MQ——2气体传感器电路,可使单片的微式计算机在当监测到烟尘达规定浓度后报警,指示灯亮起,蜂鸣器告警,可向指定电话发出短信。
5、重新设计了红外传感器电路,可以让单片机在当侦测到的红外被反射回来被接收光管接收器时,可以输出低电平信息,将信息显示到LED频上。
二、硬件设计
（一）总体框图
本设计由STM32F103C8T6嵌入式单片机核心集成电路模块、GSM信息数据传输模块、ZYMQ2气体传感器模块、DHT11温相对湿度感应器模组、DS18B20环境温度感应器模组、红外传感器模块、OLED液晶显示屏、按键电路、蜂鸣器电路构成。
整体结构如图11所示。


图11总体系统框图
重要器件介绍
STM32F核心微处理器
核心处理器方面采用了STM32F芯片系列中的STM32F103系列处理器，具体意思为中等容量增强型，三十二位的基于ARM核心的带有64或128K个字节闪存的微型控制器，且带有USB、CAN、七个定时器、两个ADC、九个通信用接口。
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图21 STM32F103c8t6
GSM信号传输模块
本系统中GSM通信模块的功能主要是用来发送短信，在此次设计中使用的是具有独立操作系统的GSM通信模块，随时可以进行拆卸，次模块主要是将GSM射频信号处理芯片、基带信号处理芯片、储存器、功率放大器等器件集成在一起而组合而成的具有独立操作系统且具有标准接口的信号模块。

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