基于单片机家居红外防盗系统的研究与设计开题报告

 2022-11-24 20:14:07

1. 研究目的与意义

随着社会进步和科学技术、经济的不断发展,人们的生活水平得到很大提高,对私有财产的保护意 识也在不断增强,因而对防盗措施提出了要求,本课题就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计 的。

目前市面上主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等 各种报警器,但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。

本系统采用了热释电红外传感器,它的 制作简单、成本低,安装比较方便,而且防盗性能比较稳定,抗干扰能力强、灵敏度高、安全可 靠。

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2. 课题关键问题和重难点

工作内容:本设计主要包括硬件和软件设计两个部分。

硬件部分包括单片机控制电路、释热红外 报 警 器 电 路 、 nrf24l01 模 块 、 esp8266 模 块 , 光 电 传 感 器 模 块 等 部 分 组 成 。

处 理 器 采 用 stm32h750zbt6 和 stm32f103v8t6 两个 st 最小系统板。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

国外的物联网技术起步较早,在智能家居方面已经出现了比较成熟的产品。

智能家居的概 念最早出现在美国,物联网最近曝光率越来越高。

虽然 HTTP 是网页的事实标准,不过 M2M (machine to machine)沟通需要不同的模式:之前的请求/回答)模式不再合适,取而代之的是发 布/订阅模式。

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4. 研究方案

硬 件 设 计 大 致 如 下 , 使 用 主 从 机 分 离 模 式 , 单 片 机 使 用 的 是 stm32h750zbt6 和 stm32f103c8t6,stm32h750zbt6 作为主机,stm32f103c8t6 作为从机,使用了光敏电阻和蜂鸣器模 块,在监测到不法分子后可以达到报警的效果,oled 模块可以对当前的模式进行显示,另外使用 了两个 nrf24l01 模块用来实现无线的数据传输,使得主机不会在报警后被不法分子直接发现,增 强了报警器的可靠性。

在向阿里云传输数据方面,有两个方案,一是通过网口通过 TCP/IP 协议直接进行对阿里云数 据的传送,二是通过 esp8266 模块连上 wifi 后向阿里云进行通信,考虑到 stm32h750zbt6 没有对 应的以太网接口,同时需要另外购买 spi 或着 fsmc 转网口模块,在经济上并不是十分划算,另外 不能通过 cubemx 对 lwip 中间件进行自动移植,需要自己手动移植 lwip 协议,难度较大,而 esp8266 价格比较便宜,和 mcu 只需要通过 uart 串口进行连接,非常适合家庭的使用,而且内部 就已经嵌有 TCP/IP 的协议栈,只需要通过 uart 口发送 AT 指令就可以连接上阿里云,不需要花很 多的时间去移植 lwip。

大大节省了软件的开发时间。

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5. 工作计划

购买相应器件,通过 nrf24l01 的器件手册编写 nrf24l01 的设备驱动,同时先调试好 nrf24l01 模块,后来再将 oled 模块移植上去,使得在切换模式的时候可以在 oled 屏幕上显示出 来,之后可以熟悉一下阿里云平台,并且在阿里云上执行初始化实例,AMQP 服务端的转发和告警 中心的配置。

阿里云上配置完成后,就可以 stm32h750vbt6 上编写 uart 透传的代码,将 esp8266 和 TTL 转串口模块分别接到相应的 uart 端口上,进行 esp8266 的 AT 指令调试,其中阿里云的 client password 是通过提供的三元组(productkey、devicename、devicesecret)组成相应的字 段再进行 hmacsha1 的加密算法得到的。

AT 指令调试成功后就可以进行 esp8266 部分代码的编写 了,最后在将释热红外传感器和蜂鸣器和光敏电阻外加上去,代码结构通过一个状态机来进行实 现。

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