嵌入式课程设计之停电报警器.docx
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嵌入式课程设计之停电报警器
基于STM32的嵌入式系统原理与设计
—停电报警器
学号：
2014180102**
班级：
光信息141802
姓名：
宋晓*
指导教师：
邱选*
日期：
2017.06
课程设计任务书
班级:
光信息141802
姓名：
宋晓*
设计周数:
3学分:
3
指导教师:
邱选兵
设计题目:
停电报警器
设计目的及要求:
目的：
1.掌握可见光、红外光以及无线通信的基本原理。
2.以各种光通信为出发点，掌握嵌入式技术、模拟电子与数字电子技术、通信技术相互结合的综合能力。
3.掌握以嵌入式为核心，以各种无线通信为载体，以通信为目的，设计光通信系统的综合是实践能力；
要求：
1.掌握各种通信原理和应用技术；
2.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板，调试程序；
3.焊接电路板、编写及调试程序，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；.
4.完成课程设计报告
设计内容和方法:
（根据自己的具体情况编写）。
方法：
设计电路图，检查无误后，再将光敏传感模块焊接到实验电路板上，编写程序到STM32中，实现嵌入式的控制作用，实现报警功能。
设计说明书要求:
目录
1绪论1
2设计任务分析2
3设计方案3
3.1系统设计简介3
3.2硬件电路设计3
4心得体会7
5参考文献8
附件一：
实物图9
附件二：
光敏传感器模块9
附件三：
程序源代码10
1绪论
随着科技的提高，人民生活水平有了很大提高。
电的使用使人们生活水平日益提高，各种高档家电和贵重物品为许多家庭所拥有。
但停电所带来的隐患也非常多，经常给人们带来很大的损失。
所以需要制作一个停电报警器对某一区域进行监控，让电工及时收到信息并进行故障的排除，避免受到更大的损失。
利用嵌入式的知识，配合光传感器，来实现对光的监控，本设计的电路包括硬件和软件两个部分。
硬件部分包括光敏感应部分与嵌入式控制部分，整个系统电路可划分为：
电源部分、传感器模块部分、嵌入式控制电路，而嵌入式控制由嵌入式系统和指示灯电路、报警电路等子模块组成。
主要工作由光敏感应器完成信息采集、处理、数据传送经过嵌入式功能设定到达报警模块这一过程。
嵌入式应用系统也是由硬件和软件组成。
硬件包括STM32、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件主要是通过编写程序来控制输入的信号。
2设计任务分析
1.该设计包括硬件和软件设计两个部分。
模块划分为数据采集、按键设定、报警等。
2.本停电报警系统由嵌入式开发板，光敏传感模块、软件组成。
3.报警功能。
（1）紧急报警突发状况下的报警
（2）布防报警布防状态，设置在监测点上的光敏探头将光的亮灭变换成电信号，送至嵌入式开发板，经嵌入式处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。
3设计方案
3.1系统设计简介
本系统采用了光敏传感器，它的制作简单、成本低，安装比较方便，这种报警器便于多用户统一管理和用户操作。
该设计包括硬件和软件设计两个部分。
模块化分为数据采集、按键控制、报警等模块。
电路结构可划分为：
光敏传感器、蜂鸣器、嵌入式控制电路、LED指示灯组成。
3.2硬件电路设计
本设计包括硬件和软件设计两个部分。
从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：
红外感应部分、STM32嵌入式、报警系统三大部分。
电路总原理图如图所示：
总体设计框图
处理器采用STM32。
整个系统是在系统软件控制下工作的。
设置在监测点上的光敏模块检测到的光的亮灭变换成电信号，送出至STM32嵌入式。
在嵌入式内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。
驱动蜂鸣器及报警指示灯报警。
3.2.1嵌入式部分
3.2.1,1嵌入式简介
嵌入式系统（Embeddedsystem），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据英国电器工程师协会的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。
与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。
嵌入式系统的核心是由一个或几个预先编程好以用来执行少数几项任务的微处理器或者单片机组成。
与通用计算机能够运行用户选择的软件不同，嵌入式系统上的软件通常是暂时不变的；所以经常称为“固件”。
3.2.1.2实际应用
嵌入式系统（EmbeddedSystem）--“嵌入到特定设备中的计算机系统。
一、定义：
嵌入式系统是一种“完全嵌入到受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”。
嵌入式系统是相对桌面系统来讲的，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可以称为嵌入式系统。
作为系统核心的微处理器又包括三类：
微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）、嵌入式微处理器（MPU）。
嵌入式比较准确一个定义如下：
系统以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
二、说明：
受控器件：
1.消费电子：
mp3、手机、电梯、汽车...
2.智能家电：
数字电视、微波炉、数码相机、空调...
3.网络设备：
交换机、路由器...
4.医疗仪器：
..各种医疗器械...
5.航天设备：
卫星、航天飞机、月球探测仪...
6.工业控制：
控制主机，智能监控...
计算机系统：
包括硬件和软件系统、且软、硬件均可裁剪，但必须有最小系统要求。
3.2.1.3按键控制电路
本电路的设计就是为了控制电路中布防和紧急状态下不同的工作形式，
1当按下布防按键后，10秒后进入监控状态；
2当停电时，热敏传感模块将其传回给嵌入式，嵌入式马上进行报警；
3当遇到特殊紧急情况时，可按下紧急报警键，蜂鸣器进行报警。
3.2.2光敏模块部分
实验使用的是下图所示的3线光敏电阻传感器模块，用途：
光线亮度检测,光线亮度传感器，智能小车寻光模块。
模块特色：
比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，超过15mA；配可调电位器可调节检测光线亮度；输出形式：
数字开关量输出（0和1）；使用宽电压LM393比较器。
模块使用说明1、光敏电阻模块对环境光线最敏感，一般用来检测周围环境的光线的亮度，触发单片机或继电器模块等；2、模块在环境光线亮度达不到设定阈值时，DO端输出高电平，当外界环境光线亮度超过设定阈值时，DO端输出低电平；3、DO输出端可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的光线亮度改变；4、DO输出端可以直接驱动本店继电器模块，由此可以组成一个光控开关。
特点：
1、具有信号输出指示；2、单路信号输出；3、输出有效信号为低电平，指示灯亮；4、灵敏度可调（精调）；5、带安装孔，方便固件安装。
4心得体会
经过一个学期的学习，对嵌入式有了一定的了解。
上机操作，自己编写程序，下载运行，刚开始经常会出现错误，经过分析改正后，终于能够运行了，就觉得特别激动。
利用嵌入式知识，以STM32嵌入式为工作处理器核心，做成了停电报警器，该报警器的最大特点就是使用户能够操作简单、易懂、灵活；且安装方便、智能性高、误报率低。
随着现代科学技术的快速发展，相信报警器必将在更广阔的领域得到更深层次的应用。
课程设计是一个把需求分析、程序编写、程序调试、撰写报告结合为一体的过程。
在这个过程中，锻炼了我们缜密的思维和坚持不解的毅力，在程序设计中我们遇到问题并解决问题的过程，使得我们独自探索并解决问题的能力了有了一个提高，这有利于我们以后的学习。
同时这整一个过程，也使我们对程序编写的整个过程有了一个统筹全局的思想。
5参考文献
[1]胡萍.串口通信的红外报警器的研制[J].计算机与现代化，2010（10）：
15-16.
[2]冯国进．嵌入式Linux驱动程序设计从入f-J至U精通D田．北京：
清华大学出版社,2008
[3]蔡文斋.专业级串口调试器设计.现代电子技术,2010.
[4]时德钢等.基于串口通信的红外报警器的研究[J].计算机测量与控制，2009,10（7）：
480-482.
附件一：
实物图
附件二：
光敏传感器模块
附件三：
程序源代码
#include"main.h"
vu32TimeDec;
u8t,t1,a,c,d;
voidkey（void）;
intmain（void）
{
MCU_Init（）;
GPIOE->BSRR|=1<<5;
GPIOB->BSRR|=1<<5;
while
（1）
{
key（）;
if（t1==1）
{
GPIOB->BSRR|=1<<8;
GPIOE->BSRR|=1<<5;
delay_ms（200）;
GPIOE->BSRR|=1<<（5+16）;
GPIOB->BSRR|=1<<（8+16）;
delay_ms（200）;
}
if（t==1）
{
t=0;
for（a=10;a>0;a--）
{
GPIOB->BSRR|=1<<5;
delay_ms（200）;
GPIOB->BSRR|=1<<（5+16）;
delay_ms（200）;
}
if（a==0）
{
GPIOB->BSRR|=1<<（5+16）;
c=1;
}
}
if（c==1）
{
if（（GPIOE->IDR&（1<<2））==0）
{
delay_ms（10）;
if（（GPIOE->IDR&（1<<2））==0）
{
d=1;
}
while（!
（GPIOE->IDR&（1<<2）））;
}
}
if（d==1）
{
GPIOB->BSRR|=1<<8;
GPIOE->BSRR|=1<<5;
delay_ms（200）;
GPIOE->BSRR|=1<<（5+16）;
GPIOB->BSRR|=1<<（8+16）;
delay_ms（200）;
}
}
}
voidMCU_Init（void）
{
Led_Init（）;
Key_Init（）;
SysTick_Init（）;
}
voidLed_Init（void）
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE）;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=1<<5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init（GPIOB,&GPIO_InitStructure）;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=1<<5;
GPIO_Init（GPIOE,&GPIO_InitStru
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