基于單片機的無線通信報警系統(tǒng)摘要本課題設計了基于STM32F103C6T6單片機為主控核心的無線通信報警系統(tǒng)。為了解決家庭居室的安全監(jiān)控，通過溫濕度芯片SHT30、煙霧傳感器MQ-2、天然氣傳感器MQ-4來獲取居室的溫濕度、煙霧、天然氣含量，使用了一個熱釋電傳感器、菲涅耳透鏡、紅外傳感信號處理器等元件組成的HC-SR501傳感器檢測是否有人。居室內(nèi)通過LED燈與蜂鳴器實現(xiàn)室內(nèi)報警，遠端通過ESP8266并結合機智云平臺實現(xiàn)手機APP的遠程報警，并借助能夠發(fā)送短信的GSM模塊（SIM800L）實現(xiàn)短信途徑輔助報警，在居室可以直接觀察數(shù)據(jù)，通過OLED查看環(huán)境變量，遠端可以通過手機APP查看環(huán)境變量及設置相關報警參數(shù)。關鍵詞：GSM模塊；STM32F103C6T6；ESP8266；機智云

目錄TOC\o"1-3"\h\u引言 引言我國現(xiàn)在如今的社會非常快的發(fā)展，人民的日常生活也在逐漸的不斷的提高。但是隨之來到身邊的還有逐漸增多的隱患。現(xiàn)代的居室生活中，人們利用各種電器、天然氣等工具方便我們的生活。當這些工具帶來方便的同時，也帶來了居室中許多不安全的因素，例如天然氣泄漏、火災等都會給家庭帶來或輕或重的損失。隨著小康社會的普及及人口的流動性逐漸增大，入室盜竊的犯罪率逐漸增大，傳統(tǒng)防盜門再配置鎖有一定的防盜作用，并且作為家庭防盜的第一道有效的保障，是非常有用的，但是在無線通信方面，可以做的更好。近幾年物聯(lián)網(wǎng)也同樣發(fā)展的很快，隨著各種芯片與傳感器的飛速發(fā)展，給無線通信帶來了創(chuàng)新型的保障。以單片機作為保障的大腦，以傳感器為感知元件，能夠為無線通信提供進一步有效的保障，例如對居室的天然氣、煙霧、是否有盜賊進入居室等隱患進行實時監(jiān)控，若出現(xiàn)問題，能夠及時遠程通知戶主進行處理。近些年來電子技術、傳感器技術、計算機技術飛快發(fā)展，無線通信報警的相關產(chǎn)品也隨著越來越多。國外例如博世、西門子等品牌公司，國內(nèi)例如海爾、格力、小米等品牌公司研發(fā)了成套的智能家居系統(tǒng)，其中也包含了本設計中的無線通信系統(tǒng)。可以看見，無線通信報警系統(tǒng)將成為居室非常重要的組成部分。想要實現(xiàn)各種功能，要用到MCU，還有各種硬件互相溝通的技術，能夠檢測特定數(shù)值的sensor技術，三種技術設計的無線通信報警系統(tǒng)，這里的MCU相當于人類的大腦，每一個sensor負責檢測室內(nèi)環(huán)境的各種數(shù)值。傳感器模塊再將自己采集到的連續(xù)變化的信號數(shù)據(jù)通過芯片變?yōu)閱纹瑱C能認識的0或1信號，從而能夠準備的做出相應的判斷。如果有天然氣泄漏或煙霧或非法入侵，則SIM模塊將發(fā)送報警短信到指定手機上，并且手機APP也可以查看報警信息。居室內(nèi)也會進行聲音與燈光報警。本設計使用STM32F103C6T6作為項目的主控芯片，結合熱釋電傳感器實現(xiàn)防盜檢測，結合GSM模塊與ESP8266實現(xiàn)遠程報警與通知，采用1.3寸OLED及時顯示信息。并且本設計具有溫度檢測、煙霧檢測功能。而且還有天然氣檢測、濕度檢測等功能，并可對這些環(huán)境變量進行監(jiān)測，實現(xiàn)天然氣泄漏報警與火災報警。1系統(tǒng)總體設計1.1設計內(nèi)容和要求本設計有兩個大塊領域知識組成，關于電子的硬件，關于代碼的軟件。硬件的設計有STM32F103C6T6單片機最小系統(tǒng)電路、天然氣傳感電路、煙霧傳感器電路、檢測人體的傳感器電路、GSM短信系統(tǒng)電路、ESP8266電路、溫濕度傳感器SHT30電路等。因為無線通信報警系統(tǒng)主要由煙霧傳感器、天然氣傳感器、人體感應傳感器這三個數(shù)據(jù)模塊來實現(xiàn)安全的檢測，所以本設計的無線通信報警系統(tǒng)主要由STM32單片機主控電路、煙霧傳感器、天然氣傳感器、人體檢測、報警模塊來實現(xiàn)。當室內(nèi)由火燒起來時候，隨著升高的就是煙霧，單片機通過自身所有的ADC功能，讀取煙霧傳感器的模擬量，并在系統(tǒng)內(nèi)部通過算法計算當前煙霧濃度含量。當煙霧的含量上升到無線通信報警系統(tǒng)設定的危險數(shù)值時，單片機會進行煙霧報警。天然氣的原理與煙霧傳感器一致，天然氣已經(jīng)是家家戶戶都在使用的能源，所以天然氣泄漏不僅可能造成火災，還會造成天然氣中毒，所以天然氣報警檢測可以提前預防火災的發(fā)生，也可以防止天然氣中毒發(fā)生。當人們離開居室，居室的安全沒有人保障，無線通信報警系統(tǒng)可以在人走之后，手動或遠程激活防盜功能。當有人在居室無人期間偷偷進入居室，人體感應傳感器可以檢測到人體的存在，并在輸出引腳改變數(shù)字信號到單片機。單片機會定時讀取人體感應傳感器的數(shù)字信號，發(fā)現(xiàn)有人入侵，立即實現(xiàn)防盜功能。具體的實現(xiàn)功能要求在下方列出：（1）檢測室內(nèi)煙霧的濃度，一旦超出設定數(shù)值，進行報警處理；（2）檢測室內(nèi)天然氣的濃度，一旦超出設定數(shù)值，進行報警處理；（3）防盜模式時，檢測是否有人非法入侵，一旦發(fā)現(xiàn)，進行報警處理；（4）能夠通過手機APP及按鍵設置防盜模式。1.2系統(tǒng)總體設計框圖整個系統(tǒng)圍繞MCU單片機進行設計，具體的框圖如圖1-1所示。圖1-1系統(tǒng)總體設計框圖1.3系統(tǒng)設計的總體思路根據(jù)實現(xiàn)的功能，可以看出無線通信報警系統(tǒng)的硬件電路包括了I/O電路、MCU、擴展的傳感器模塊等組成。該設計包括了HardwareDesign和SoftwareDesign兩大部分。根據(jù)相關需要，選擇能夠完成要求的模塊。煙霧通過MQ-2傳感器檢測、天然氣通過MQ-4傳感器檢測、溫度與濕度通過將溫濕度測量集成于一身的SHT30芯片負責完成任務。對于防盜的檢測，采用人體紅外檢測室內(nèi)是否有人。為了實現(xiàn)出現(xiàn)安全問題向指定聯(lián)系人發(fā)送短信，采用了SIM800L芯片實現(xiàn)發(fā)送短信、打電話等功能。為了實現(xiàn)與手機APP的通信，采用ESP8266結合機智云平臺，為ESP8266燒寫機智云固件，再在MCU上通過機智云協(xié)議與ESP8266通訊，將MCU的串口信號，轉換為網(wǎng)絡協(xié)議傳輸?shù)綑C智云平臺，有機智云平臺轉發(fā)到手機APP中。為了將數(shù)據(jù)通過可視化技術，顯示到液晶屏上，采用1.3寸的OLED顯示屏顯示各種數(shù)據(jù)。所涉及的硬件，從單獨模塊的設計與調試開始，先設計好每一個芯片的系統(tǒng)，確定每一個最小系統(tǒng)能夠正常工作。再根據(jù)主控芯片的功能引腳設計整個項目的原理圖，分配好STM32豐富的硬件資源。軟件應該分為數(shù)據(jù)監(jiān)測部分、報警部分、網(wǎng)絡通訊部分等多個組成部分。很多程序均是通過中斷的方式實現(xiàn)的，以此提高報警的及時性。在軟件中，數(shù)據(jù)的上報與獲取程序中，采用了串口中斷來及時的快速的處理數(shù)據(jù)。在報警程序中，GSM短信模塊同樣采用串口方式發(fā)送數(shù)據(jù)與接收數(shù)據(jù)。通過對相關因素進行綜合的考慮，本文在對軟件進行設計的過程中選擇了C語言，手機APP方面采用Java語言。C語言屬于面向過程語言，所以可移植性不強，但是在C語言中采用結構體編程，可以大大提高C語言的可移植性。安卓APP的開發(fā)語言有C語言、JAVA、其他語言，但用的人最多的，還是Java語言，這個語言有著令人驚訝的變化。Java語言屬于面向對象語言，雖然Java相比C語言運行速度低，但是多樣化開發(fā)工具以及各種強大jar包的支持，使Java功能非常強大。1.4主控芯片的選擇方案1：采用STM32F103這一類的MCU作為系統(tǒng)的主控芯片。STM32F103它的邏輯處理能力強，可以很好的與其他的模塊進行通信，這款設計需要使用到的模塊很多，就需要很快的處理速度，與其他模塊連接需要更豐富的IO接口，系統(tǒng)的運行能力也需要穩(wěn)定。在型號上的選擇，STM32系列的F103C6T6與F103C8T6型號相比，在價格上，性價比更高，在性能與存儲容量上，F(xiàn)103C6T6的FLASH與RAM是F103C8T6的二分之一，定時器減少了一個定時器4，串口減少了一個串口3。對于本設計，F(xiàn)103C6T6型號單片機完全滿足本設計需求。方案2：采用STC89C51單片機為系統(tǒng)的主控芯片。51單片機操作簡單，但與本此設計所使用的各個模塊連接性較差，處理速度較慢，信息處理精度也比較差，IO接口也更少，不適用于作為本系統(tǒng)的控制器。為確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，更好的實現(xiàn)所需的功能，信息處理能力更強，綜合考慮我們選用了功能更為強大的STM32F103單片機為系統(tǒng)的主控芯片。這款模塊的數(shù)據(jù)處理能力強大，并且它擁有很完善的擴展輸入輸出接口，與很多的外圍設備兼容性較好，它可以連接到兩個APB總線[2]。2系統(tǒng)的硬件設計2.1硬件總體設計方案硬件部分由STM32F103C6T6單片機作為主控芯片，圍繞著主控芯片模塊，我們根據(jù)要求選取功能更強，兼容性更好的模塊來實現(xiàn)功能，采用模塊化設計的硬件系統(tǒng)。整體硬件框圖如圖2-1所示。圖2-1硬件框圖2.2電源電路的設計本設計的電源需要5V、2A的直流電源輸入，目前手機的適配器均可為該設計供電，保障了電源的通用性。電源接頭采用USB的Type-A接口，插接方便。外部的5V供電經(jīng)過電源開關，直接為5V供電模塊供電。圖2-2電源電路對于3.3V供電的模塊，例如ESP8266模塊。采用ME6211電源芯片進行降壓處理，ME6211系列是有高精度，高PSRR，低dB，超快響應這些優(yōu)點，很好的低壓差線性穩(wěn)壓器。能夠為ESP8266模塊提供合適的電壓。圖2-33.3V電源電路2.3按鍵電路設計按鍵電路器件非常少，在單個按鍵電路中，只需要一個按鍵，一端接單片機引腳，一端接地即可完成。這得益于STM32F103C6T6單片機的IO引腳上拉功能，可以為按鍵電路減少了外部上拉電路。當按鍵按下，單片機引腳接地，電平變化，由之前的高電平變?yōu)榈碗娖健D2-4按鍵電路根據(jù)本設計的具體需求，設計了6個按鍵，分別為防盜按鍵、功能按鍵、上按鍵、下按鍵、取消按鍵、配網(wǎng)/確認按鍵。防盜按鍵：共為兩種狀態(tài)，警戒狀態(tài)和安全狀態(tài)。警戒狀態(tài)，即家內(nèi)無人時進行防盜偵察，一旦有人，進行報警；安全狀態(tài)，即房主在家，不進行防盜報警。通過點擊該按鍵可以切換兩種狀態(tài)；功能按鍵：用于選擇各種功能，例如設置報警數(shù)值，顯示當前時間，顯示溫濕度等功能，通過點擊該按鍵切換各種狀態(tài)；上按鍵、下按鍵：用于設置數(shù)值時的數(shù)值增加與減小；取消按鍵：當你在設置數(shù)值向退出設置時，點擊該按鍵，返回主界面；配網(wǎng)/確認按鍵：當在首頁時，點擊該按鍵進行配網(wǎng)操作，當在設置界面時，用于確認設置。2.4煙霧與天然氣檢測電路設計在無線通信報警系統(tǒng)設計中，我們采用了型號為MQ-2的煙霧傳感器，這款傳感器使用的是二氧化錫（SnO2），這款氣敏型的材料在污染程度低的空氣中，具有很好的絕緣性。當在所檢測的環(huán)境中，存在可燃的氣體時，這款傳感器的電導率也會隨之增大，并且成正比例。在系統(tǒng)設計中，采用這款模塊可以很好的滿足對煙霧濃度測量功能，當傳感器檢測到煙霧濃度時，就會將傳感器內(nèi)的電導率信號變化轉換為與測量濃度有關的信號MQ-2氣體傳感器對煙霧的靈敏度高，MQ-4氣體傳感器對甲烷靈敏度高。MQ系列傳感器在電路設計中，原理一致。H、H是加熱電極，通電后會使中間過電流的部分加熱。有對應的檢測氣體出現(xiàn)，電阻變化。根據(jù)這個原理，測量居室中煙霧及天然氣濃度的大小。圖2-5煙霧與天然氣電路2.5WIFI模塊設計WIFI模塊的目的是能夠連接云服務器，進行數(shù)據(jù)傳輸，考慮到穩(wěn)定性，選擇了安信可的8266串口轉WIFI模塊，該款WIFI模塊板載了ESP-01模塊，可靠性非常高。圖2-6ESP8266電路與MCU通信方面，采用TTL電平標準進行串口通信，由于MCU具有2個串口，接口資源豐富，為WIFI模塊選擇了串口2進行數(shù)據(jù)傳輸。圖2-7WIFI電路該模塊共有6個引腳，分別為VCC、GND、TXD、RXD、RST、IO-0。VCC引腳即電源引腳，3.3V~5V范圍內(nèi)的電壓都可以，由于本設計的主電源為5V，所以采用5V電壓為其供電。TXD、RXD引腳即串口通信引腳。通過與MCU的串口引腳相連進行數(shù)據(jù)傳輸，在本設計中，采用單片機的串口2與ESP8266連結，模塊的TXD要與控制器的RXD相接，所以模塊的RXD接MCU的PA2引腳，TXD接MCU的PA3引腳。RST引腳為WIFI模塊的復位引腳，本引腳低電平有效，本次未使用。IO-0是控制模塊進入固件燒寫模式（低電平有效）或運行模式（高電平有效），由于模塊內(nèi)部自帶上拉，其實為高電平，與運行模式，所以該引腳也未用到。2.6LED顯示模塊設計可視化數(shù)據(jù)是設計必不可少的一項功能，它可以直觀的顯示數(shù)據(jù)數(shù)值，觀察方便，極具人性化。在本設計中采用一個0.96寸的OLED屏幕來顯示各種數(shù)據(jù)，價格低，顯示性能好。可視角度較大是OLED屏幕的優(yōu)點。0.96寸OLED的分辨率是128*64，屏幕所用的驅動IC是SSD1306,所以5V與3.3V供電都可以。圖2-8OLED電路數(shù)據(jù)傳輸通過IIC通信協(xié)議，使用IO口資源少，速度可達到3.4Mbit/s。兩個IIC引腳為SDA和SCL，SDA為數(shù)據(jù)管腳，SCL為時鐘管腳。VCC引腳即電源引腳，3.3V~5V范圍內(nèi)的電壓都可以，由于本設計的主電源為5V，所以采用5V電壓為其供電。2.7溫濕度模塊設計溫度與濕度的測量選擇了SHT30集成溫濕度于一體的傳感器。這款芯片體積小，供電電壓寬，性價比高。SHT30的外圍電路非常簡單，只需要2個電容于3個電阻即可組成穩(wěn)定的最小系統(tǒng)。再加上芯片本身體積非常小，所以SHT30溫濕度模塊相比于DHT11溫濕度模塊體積減小了數(shù)倍，并且SHT30的精度非常高，完全滿足安全檢測使用，濕度的精度為±3%RH，溫度的精度為±0.3°C。圖2-9SHT30電路在與單片機進行通信的電路中，SHT30使用IIC協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，雖然STM32系列單片機內(nèi)部有硬件IIC，但是考慮到單片機引腳的耦合性，采用軟件模擬IIC減小引腳的耦合性。圖2-10溫濕度電路在供電方面，SHT30支持寬電壓輸入，所以3.3V與5V供電都可以。AL引腳為報警標志位，超出設定閾值會被置高，本設計并未用到該管腳所以懸空。AD引腳為地址引腳，在SHT30最小系統(tǒng)中默認已經(jīng)下拉，所以在于單片機相連接時，懸空即可。2.8GSM模塊設計為了實現(xiàn)短信報警功能，需要能夠支持發(fā)送短信的模塊，為此采用SIM800L芯片而設計的GA6-B模塊。圖2-11SIM800L電路與MCU通信方面，采用TTL電平標準進行串口通信，由于MCU具有2個串口，接口資源豐富，串口2已經(jīng)用于WIFI模塊，所以為GSM模塊選擇了串口1進行數(shù)據(jù)傳輸。2.9人體感應模塊設計人體感應傳感器采用BISS0001芯片，用于自動檢測。還有LHI778探頭設計的HC-SR501模塊。熱釋電紅外能檢測一定范圍內(nèi)有沒有人，它能配合其他傳感器構成很多用途的工具。HC-SR501是自動紅外控制單元，使用了最新的LHI778檢測器。HC-SR501具有不錯的靈敏度高，并且工作電壓低和可靠性高的特點。由于這個特性，它被用于許多自動傳感器中，尤其是HC-SR501，后者通常在電池供電的設備中使用。打開模塊后的開始時間為1分鐘。此時，模塊工作0-3次，并且處于待機模式。使用時，避免陽光直射在模塊上。為避免錯誤，需要將模塊放置在無風的地方。2.10報警電路設計居室報警電路采用聲光結合的方式進行設計，LED燈加蜂鳴器的組合滿足本設計的需求。蜂鳴器采用有源蜂鳴器，只要在外部供上點之后，內(nèi)部電路就會工作，從而發(fā)出聲響。驅動電路采用NPN型三極管，在這里的作用是一個開關，驅動蜂鳴器是否接通電源。不能將蜂鳴器接到發(fā)射極，如果串接在發(fā)射級上，蜂鳴器會產(chǎn)生負反饋，這有可能會導致三極管不能進入飽和導通狀態(tài)，影響蜂鳴器正常鳴響。R4電阻起到了限流作用。R6電阻起到了下拉作用，目的是防止上電時存在異響問題。其實在蜂鳴器里邊是有一個線圈的，相當于一個電感，當蜂鳴器關閉的時候，會在線圈的兩端產(chǎn)生一個反向電動勢，這個二極管在蜂鳴器關閉的時候，可以給線圈進行電的釋放。圖2-12蜂鳴器電路LED燈電路中，為了防止過大的電流經(jīng)過LED燈導致LED燒壞，在LED回路中添加了一個1K的限流電阻。圖2-13LED燈電路3系統(tǒng)軟件設計3.1軟件系統(tǒng)整體設計在開發(fā)軟件時，基于模塊化設計的概念，同時考慮每個模塊功能之間的總體協(xié)調。系統(tǒng)軟件分化為多個子程序，每個子程序基本上對應于硬件模塊。在進行軟件系統(tǒng)的開發(fā)設計時，保證系統(tǒng)整體化的同時，逐級來實現(xiàn)所需要的功能，基于主控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，采用模塊化編程。把系統(tǒng)的要求進行細分，保證每個部分的功能實現(xiàn)，有個整體的主程序流程，在主程序下還有子級程序，由每一部分的子程序將總體的功能實現(xiàn)，這樣就由一系列功能單元組成了此次設計的系統(tǒng)。這種設計方式也會減少程序復雜度，使得后期修改程序時，能直觀明了看懂編寫的程序。本系統(tǒng)功能模塊包括多個功能模塊，主要包括：溫濕度傳感器模塊、煙霧傳感器模塊、天然氣傳感器模塊、聲光報警模塊、GSM模塊、按鍵模塊、顯示屏模塊等。具體的功能設計如圖3-1。圖3-1軟件框架圖3.2機智云機智云支持通過MCU讀取設備的信息，然后通過WIFI模塊與機智云服務器傳輸數(shù)據(jù)，如圖3-2所示。圖3-2機智云MCU工作框圖對于機智云的接入流程，官方已經(jīng)提供了非常完善的流程圖，如圖3-3。圖3-3機智云接入流程3.2.1MCU快速開發(fā)機智云為我們開發(fā)者設計了一套自助接入流程，操作非常簡單。在官網(wǎng)，查看相關的開發(fā)手冊，查閱相關資料，跟著教程一步一步操作。假如之前沒有開發(fā)過任何物聯(lián)設備，也可以快速上手。3.2.2注冊機智云開發(fā)者在使用機智云平臺前，第一步要做的就是先申請一個開發(fā)賬號，其中分為個人賬號與企業(yè)賬號。這個具體看使用者的情況。對于本次設計，是個人畢業(yè)設計用，所以使用個人賬號即可。3.2.3創(chuàng)建產(chǎn)品注冊成功，我們就可以創(chuàng)建一個產(chǎn)品了，點擊創(chuàng)建圖標后，輸入產(chǎn)品名字以及產(chǎn)品對應的方案，即可完成產(chǎn)品的創(chuàng)建。3.2.4設備數(shù)據(jù)點設備創(chuàng)建完成后，還需要對數(shù)據(jù)點進行定義，數(shù)據(jù)點是產(chǎn)品定義的功能對象。擁有不同的數(shù)據(jù)類型，列如最簡單的開關，具備位開啟和關閉，可以將其抽象成只有0和1兩個數(shù)字。3.2.5自動生成設備云端協(xié)議在創(chuàng)建好數(shù)據(jù)節(jié)點后，按開發(fā)向導，可以看到有一個MCU的開發(fā)資源，找到我們使用的控制器型號即可生成對應的協(xié)議代碼。3.3WIFI模塊軟件設計WIFI模塊使用的ESP8266。該款產(chǎn)品資源多，教程多，十分方便使用。要進行軟件編程，除了搭建好硬件，ESP8266的固件也要按照機智云平臺的要求燒寫。打開ESP8266固件燒寫工具：ESPFlashDownloadTool，根據(jù)所使用的芯片型號，選擇對應的固件，并用固件燒寫工具打開。圖3-4ESP8266燒寫工具連接ESP8266，進行固件燒寫。燒寫成功后，可以通過機智云提供的APP進行配網(wǎng)操作。最終需要的還是ESP8266與STM32F103C6T6進行通信，硬件連接好智斗，就需要軟件中的協(xié)議處理，機智云已經(jīng)根據(jù)開發(fā)者設置的數(shù)據(jù)點，自動生成了MCU的源碼。將機智云生成的MCU源碼移植到本設計源碼中，即可實現(xiàn)MCU與ESP8266的通信。具體的移植步驟分為如下幾步：（1）實現(xiàn)與模組通信串口驅動（中斷收數(shù)據(jù)寫入環(huán)形緩沖區(qū)；實現(xiàn)uartWrite()串口發(fā)送函數(shù)）；（2）實現(xiàn)串口打印函數(shù)printf（）；（3）實現(xiàn)ms定時器，gizTimerMs()維護系統(tǒng)時間；（4）實現(xiàn)MCU復位函數(shù)，模組可請求MCU復位；（5）實現(xiàn)配置入網(wǎng)功能，調用gizwitsSetMode()函數(shù)實現(xiàn)模組配網(wǎng)功能；（6）實現(xiàn)userHandle()數(shù)據(jù)的采集（上行邏輯）；（7）實現(xiàn)gizwitsEventProcess()控制命令的具體執(zhí)行（下行邏輯）；（8）實現(xiàn)mcuRestart()復位函數(shù)。經(jīng)過以上的移植操作，MCU就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到機智云了，經(jīng)過機智云再到手機APP進行數(shù)據(jù)的查看與修改。3.4按鍵模塊的軟件設計在本設計中，采用了6個按鍵，所以采用了軟件消抖的方式。首先是按鍵IO引腳的初始化，IO引腳配置為上拉輸入模式。上拉是為了讓它一般狀態(tài)為高電平，輸入是為了能夠使STM32讀取該IO引腳的電平變化。在按鍵狀態(tài)的掃描中，采用了軟件消抖的方法消除按鍵抖動，采用10ms的延時消抖，完全滿足本設計按鍵的消抖要求。圖3-5按鍵功能工作原理示意圖3.5報警系統(tǒng)軟件設計單片機在main函數(shù)中不停的檢測各項數(shù)據(jù)，當出現(xiàn)無線通信（入室盜竊、火災、天然氣泄漏等）問題時，進行安全報警。功能框圖如下：圖3-6報警功能工作示意圖4系統(tǒng)調試4.1硬件系統(tǒng)調試進行完硬件的選購后，開始用AltiumDesigner軟件繪制原理圖。檢查沒有問題后，繼續(xù)用該軟件繪制出PCB進行板子的制作。經(jīng)過5天的等待，收到中國PCB工廠制作好的PCB。下一步就可以進行焊接元器件，測試各功能模塊的硬件是否正常供電，線路是否正常聯(lián)通，有無短接情況。將PCB板與電子元件焊接完成后進行通電測試。圖4-1硬件上電圖上圖展示了實物打開電源開關的上電狀態(tài)，LED燈正常工作。4.2軟件系統(tǒng)調試4.2.1程序的燒寫硬件正常運行，必須有軟件的支持，燒寫程序是編程的第一步。Kei軟件的MDK版本提供了STM32系列單片機的程序燒寫功能。下載器可以選擇J-Link或者ST-Link，本設計采用STM官方的ST-Link下載程序。首先配置好Keil的下載器選擇。圖4-2燒寫軟件配置圖配置好燒寫軟件的配置，才可以實現(xiàn)程序的燒寫。電腦使用USB連接ST-Link下載器，由于主控芯片采用USB電源供電，所以ST-Link上的3.3V電源引腳就不需要用杜邦線和下載口的電源線連接了。最終下載器只需要使用3根線（GND、SWDIO、SWCLK）與STM32F103C6T6對應引腳相接。使用Keil軟件先進行編譯源碼，然后點擊Download按鈕進行燒寫程序。4.2.2溫濕度顯示調試目標是實現(xiàn)使用MCU讀取SHT30的數(shù)據(jù)，在MCU內(nèi)進行轉換再通過OLED顯示出來。首先使用SHT30提供的庫函數(shù)讀取SHT30的溫度與濕度數(shù)據(jù)。測試中使用串口將數(shù)據(jù)打印到電腦的串口接收助手中，這樣可以直觀的觀察數(shù)據(jù)。確認數(shù)據(jù)顯示正常后，可以將數(shù)據(jù)在OLED中顯示，顯示效果如圖4-3所示。圖4-3OLED顯示溫濕度值4.2.3煙霧與天然氣調試煙霧與天然氣的檢測需要使用到AD檢測，使用STM32F103的內(nèi)部ADC+DMA傳輸，可以提高ADC效率，減輕主函數(shù)的工作量。還要初始化DMA，在初始化代碼中可以看出DMA將ADC結果存放到ADC_TransVoltage數(shù)組當中，在讀取數(shù)據(jù)時，只需要讀取數(shù)組內(nèi)的數(shù)據(jù)即可得到ADC數(shù)值。在主程序中，將數(shù)組中的數(shù)值進行轉換，并通過OLED顯示。將數(shù)組中的數(shù)值轉換為電壓值，再將帶你呀值轉換為百分比，最終在OLED中顯示小數(shù)點前兩位及小數(shù)點后一位。顯示效果如圖4-4所示。圖4-4煙霧、天然氣的OLED顯示5總結經(jīng)過老師的指導,我按照計劃有條不紊的完成了該設計。通過此次課程設計，我重新認識到了自學對我的重要性，以及學以致用的道理。同時也認識到了圖書館的重要作用。該課題的主要任務是開發(fā)一個以STM32F103單片機為核心的無線通信報警系統(tǒng)，在設計上有硬件設計，和軟件設計。硬件設計就是選擇合適的元器件和繪制原理圖與PCB，在會畫PCB過程中要確保連線的空隙，線的寬度，元件的構造，不僅要實現(xiàn)功能，還要將PCB設計的雅觀。軟件采用了運行速度最快的C語言，用來對實現(xiàn)本設計的要求。通過實驗證明本次設計符合設計的要求，能實現(xiàn)對句是安全的控制，功能性較強，具有一定的實踐意義，將會在許多局面應用。。本次畢設，將在大學所學的四年的知識進行了匯總，無論是在設計資料的收集中，還是確定方案的過程中，還是最終的制作實物，學到許多知識，也弄懂了搞清楚了許多以前不是很清楚的問題。在做畢業(yè)設計的過程中，是人生的一種鍛煉，進入社會之前的一種鍛煉，將之前的學習的理論知識，運用到了實際當中，可以對知識理解的更深。

參考文獻[1]清華同方.e—Home數(shù)字家園:科技創(chuàng)造新生活[J].電子與金系列工程信息,2000(8):4..[2]鐘麗靜,蘇海容,馮承文.海爾U-home數(shù)字家庭系統(tǒng)[J].數(shù)字社區(qū)&智能家居,2007(7):4.[3]KastnerW,TumfartW.RemotecontrolofEIBsystemsbasedonvirtualsharedgroupobjects[C]//4thIEEEInternationalWorkshoponFactoryCommun