基于STM32的智能家居系统设计.docx

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业论文`基于STM32的智能家居系统设计—安防系统软件开发基于STM32的智能家居系统设计 ——安防系统软件开发摘 要随着5G时代的到来,万物互联即将成为现实, 智能家居也悄然声息地进入到人们的生活中， 我们的生活方式也会发生翻天覆地的改变, 变得更方便, 变得更高质量智能家居是Iot以住宅为平台，将总线技术、无线网络技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术等技术按照人们的需求有机结合在一起，搭建成一个高质量、高效率的日常事务和各设备管理系统，与普通家居相比，不仅提高家居安全性、舒适性、便利性，环保性，还节省了各种能源费用本设计利用Crotex-M3内核的STM32作为智能家居控制系统的上位机，通过GUI界面查看各传感器反馈的实时信息，也可以通过操控图形界面来根据这些信息进行对应的处理大部分模块由STC89C52单片机作为下位机来驱动, 安防方面的模块由STM32驱动，STM32和AT89C52之间通过ESP8266模块作为通讯工具，利用IEEE 802.11(WIFI)协议进行通讯本篇毕业设计论文主要详细描述了智能家居中的安防系统开发和各相关模块的功能实现的具体过程，最终利用GSM模块，人体红外传感器，指纹识别模块，摄像头监控等实现实时报警提醒和远程监控，及时做好相应的措施来避免灾难的发生和人员伤亡，保证财产安全。

关键字: 嵌入式；STM32；智能家居；指纹识别；远程监控；GSM Design of smart home system——Security system software developmentAbstractWith the coming of 5G era, the Internet of everything is about to become a reality, smart home also quietly enters into people's life, and our life style will change dramatically, become more convenient, become higher quality. Smart home is IOT's residential platform, which combines bus technology, wireless network technology, security technology, automatic control technology, audio and video technology and other technologies according to people's needs to build a high-quality and efficient daily affairs and equipment management system. Compared with ordinary home, it not only improves home safety, comfort, convenience, and environment also saves all kinds of energy costs.In this design, STM32 of crotex-m3 core is used as the upper computer of smart home control system. The real-time information fed back by each sensor can be viewed through GUI interface, and the corresponding processing can be carried out according to these information through the operation of graphic interface. Most of the modules are driven by STC89C52 as the lower computer, and the security module is driven by STM32. Between STM32 and AT89C52, the communication tool is esp8266 module, which uses IEEE 802.11 (WiFi) protocol to communicate. This thesis mainly describes the development of the security system in the smart home and the specific process of the function realization of each related module. Finally, the GSM module, human infrared sensor, fingerprint identification module, camera monitoring and other modules are used to realize the real-time alarm and remote monitoring, and corresponding measures are taken in time to avoid the occurrence of disasters and casualties and ensure the property safety.Keywords: embedded; STM32; smart home; fingerprint recognition; remote monitoring; GSM目录1、绪论 11.1智能家居系统研究背景 11.2 智能家居中安防系统的重要性 12、智能家居控制系统方案设计 22.1总体思路 22.2安防界面设计 43、硬件设计 53.1 上位机的选择 53.2安防模块介绍 63.2.1GSM/GPRS模块介绍 63.2.2指纹解锁模块介绍 73.2.3人体红外检测模块介绍 93.2.4摄像头模块介绍 114、软件设计 134.1开发工具介绍 134.1.1 SourceInsight代码编辑软件 134.1.2 MDK5编程软件 144.1.3 串口调试助手XCOM 154.1.4 SynoChip芯片测试软件 164.2 操作系统UCOSIII 174.2.1 UCOSIII任务管理 174.2.2 UCOSIII的移植 194.3 Stemwin图形界面开发 214.3.1 Stemwin的移植 214.3.2 Stemwin的配套开发工具介绍 225、智能家居系统上位机安防功能设计 255.1 初始化工作 255.2创建任务与启动任务 255.2.1 TOUCH任务 255.2.2 CHECK任务 265.2.3 EMWIN任务 275.3 界面介绍 285.3.1安防-主界面 285.3.2安防-设置界面 285.3.3安防-指纹解锁门禁界面 295.3.4安防-信息监测界面 305.3.5安防-摄像头监控界面 305.3.6安防-手动开关界面 315.4 安防系统 325.4.1传感器信息监测设计 325.4.2 报警系统-GSM短信通知设计 375.4.3门禁系统设计 435.4.4 门禁系统-人体红外检测 525.4.5 摄像头监控设计 546、调试 566.1设置中心-更改号码 566.2设置中心-更改门禁系统相关参数 576.3添加、验证指纹 586.4删除指纹 606.5更改、验证密码 626.6传感器信息监测 646.7在手动控制界面控制下位机 656.8摄像头监控与抓拍图片查看 667、总结 677.1心得与收获 677.2 设计过程遇到的难题与不足 687.2.1关于界面制作的选择 687.2.2关于GSM模块的问题 68参考文献 70谢辞 71附录 72附录1程序源码 72主界面的源代码 72信息监测界面源代码 74设置界面的源代码 83手动控制界面源代码 87门禁系统界面源代码 91摄像头监控界面源代码 103附录2 英语文献 112附录3 中文文献 1191、绪论1.1智能家居系统研究背景随着人们的生活水平不断提高，人们对生活环境的要求逐渐升高，人们越发重视家庭中生活的舒适，安全和便利。

因此，从市场需求的角度来看，智能家居具有广阔的发展前景智能家居在中国拥有6年的开发经验从人们的第一个梦想到今天的现实生活，智能家居已广为人知并被广泛接受随着未来几十年的积极发展，智能家居将会变得越来越广泛从理论上讲，智能家居的研究促进了家居领域智能技术的深入发展，为各种新型智能家居产品的设计和开发提供了一定的依据，产生了一定的社会与经济效益现在，由于国内外还没有对智能家具进行系统的研究，作为主要的研究内容具有现实意义1.2 智能家居中安防系统的重要性安防系统被称为第一道屏障，作为家庭保障的核心功能，在智能家居中肯定是不可缺少的 不少人觉得，家里正常不会出事，发生概率不大，所以觉得安防系统在智能家居中是多此一举，但是相关调查发现在美国，有六成以上的人都是因为智能家居系统能够为他们带来安全保障才会选择智能家居的安防系统监测到煤气泄漏、电路故障、火灾、非法闯入等异常时会进行报警通告与采取紧急措施，全面保障的财产安全、人身健康与人身安全2、智能家居控制系统方案设计2.1总体思路整个系统由上位机和下位机组成，上位机负责开发可视界面，可以在界面查看当前每个传感器的数据也可以在界面控制下位机来驱动每个模块。

上位机从下位机获取了传感器数据之后，会实时地在LCD液晶屏上反映出来，从而使屋子内的情况了如指掌温度和湿度每个人对其要求不同，可以设定一个令自己舒适的数值范围，若传感器反馈的温度数值不在这个范围内，则会给下位机一个代表风强度的数字量给单片机进行D/A转换，从而调节风扇的强度也是如此，只不过控制的是除湿器和增湿器，还有每个灯泡的亮度也可以单独控制上位机在这整个系统中充当了大脑的位置，大脑发出的控制信号通过神经中枢—ESP8266无线通信模块传输信息最终来控制身体各个部位的肌肉—下位机从而驱动各个模块工作不过也不是的所有的下位机动作都需要与上位机交互的，它也有属于自己的一个机制，例如窗帘拉到尽头就不会继续控制电机运作等，这就好比膝跳反应不需要经过大脑皮层即可完成动作一样既然说上位机相当于大脑，那足以说明上位机的重要性，如果一个人没有了大脑的控制，就只是一个植物人罢了整个系统的框架如图2.1所示，图2.2是对图2.1中安防系统的进一步划分对于安防模块，像是烟雾，有害气体浓度等，无法手动设置其报警阀值，统一按照标准而定若反馈的有害气体浓度信息超过规定阀值，会触发蜂鸣器和报警灯闪烁，并且会及时通知到指定的号码说明报警信息，及时采取相应的措施确保家宅安全。

检测到一氧化碳浓度过高了，说明很可能时煤气泄漏了，上位机会给下位机一个打开窗、打开风扇的控制信号；检测到烟雾值过高了，说明很可能发生火灾了，上位机就会给下位机一个打开水阀的信号在门外有安装一个监控摄像头和人体红外检测模块人体红外检测模块如果检测到门前有人体活动时长超。