基于STM32开发的智能安防监控系统

原创 已于 2024-11-18 17:53:37 修改 · 3.3k 阅读 · 83 ·
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#stm32 #嵌入式硬件 #单片机

于 2024-08-17 22:31:37 首次发布

目录

  1. 引言
  2. 环境准备工作
    • 硬件准备
    • 软件安装与配置
  3. 系统设计
    • 系统架构
    • 硬件连接
  4. 代码实现
    • 系统初始化
    • 传感器数据采集与报警
    • 视频监控与存储
    • Wi-Fi通信与远程监控
  5. 应用场景
    • 家庭智能安防
    • 办公室与商业场所安防监控
  6. 常见问题及解决方案
    • 常见问题
    • 解决方案
  7. 结论

1. 引言

智能安防监控系统通过集成PIR传感器、摄像头、蜂鸣器、显示屏、Wi-Fi模块等硬件，实现对指定区域的实时监控与报警功能。该系统能够检测到有人进入监控区域时触发报警，并通过摄像头记录视频，同时将报警信息与视频数据传送到远程设备，方便用户进行远程监控和管理。本文将介绍如何使用STM32微控制器设计和实现一个智能安防监控系统。

2. 环境准备工作

硬件准备

  • STM32开发板（例如STM32F103C8T6）
  • PIR传感器（例如HC-SR501，用于检测人体运动）
  • 摄像头模块（例如OV7670，用于视频采集）
  • 蜂鸣器（用于声音报警）
  • SD卡模块（用于视频存储）
  • OLED显示屏（用于状态显示）
  • Wi-Fi模块（例如ESP8266，用于远程监控）
  • LED（用于状态指示）
  • 面包板和连接线
  • USB下载线

软件安装与配置

  • Keil uVision：用于编写、编译和调试代码。
  • STM32CubeMX：用于配置STM32微控制器的引脚和外设。
  • ST-Link Utility：用于将编译好的代码下载到STM32开发板中。

步骤：

  1. 下载并安装Keil uVision。
  2. 下载并安装STM32CubeMX。
  3. 下载并安装ST-Link Utility。

3. 系统设计

系统架构

智能安防监控系统通过STM32微控制器连接PIR传感器、摄像头模块、蜂鸣器、SD卡模块、OLED显示屏、Wi-Fi模块和LED，实现对监控区域的实时检测、视频监控与存储、报警提示以及远程监控。系统包括运动检测模块、视频监控与存储模块、报警与状态指示模块和远程通信模块。

硬件连接

  1. PIR传感器连接：将PIR传感器的VCC引脚连接到STM32的5V引脚，GND引脚连接到GND，数据引脚连接到STM32的GPIO引脚（例如PA0）。用于检测人体进入监控区域。
  2. 摄像头模块连接：将摄像头模块的VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，数据引脚连接到STM32的DVP接口（例如PA8~PA15）。用于采集视频数据。
  3. 蜂鸣器连接：将蜂鸣器的正极引脚连接到STM32的GPIO引脚（例如PA1），负极引脚连接到GND。用于声音报警。
  4. SD卡模块连接：将SD卡模块的VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，数据引脚连接到STM32的SPI接口（例如PB3、PB4、PB5）。用于存储视频数据。
  5. OLED显示屏连接：将OLED显示屏的VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，SCL和SDA引脚连接到STM32的I2C引脚（例如PB6、PB7）。用于显示当前系统状态。
  6. Wi-Fi模块连接：将Wi-Fi模块的TX、RX引脚分别连接到STM32的USART引脚（例如PA9、PA10），VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND。用于将报警信息和视频数据发送到远程设备。
  7. LED连接：将LED的正极引脚连接到STM32的GPIO引脚（例如PA2），负极引脚连接到GND。用于指示系统的工作状态，如正常工作、报警或故障。

4. 代码实现

系统初始化

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "pir_sensor.h"
#include "camera.h"
#include "buzzer.h"
#include "sd_card.h"
#include "oled.h"
#include "wifi.h"
#include "led.h"

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
static void MX_I2C1_Init(void);
static void MX_SPI1_Init(void);

int main(void) {
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_I2C1_Init();
  MX_SPI1_Init();

  PIRSensor_Init();
  Camera_Init();
  Buzzer_Init();
  SDCard_Init();
  OLED_Init();
  WiFi_Init();
  LED_Init();

  while (1) {
    // 系统循环处理
  }
}

void SystemClock_Config(void) {
  // 配置系统时钟
}

static void MX_GPIO_Init(void) {
  // 初始化GPIO
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

static void MX_USART1_UART_Init(void) {
  // 初始化USART1用于Wi-Fi通信
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
}

static void MX_I2C1_Init(void) {
  // 初始化I2C1用于OLED显示屏通信
  hi2c1.Instance = I2C1;
  hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;
  hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
  hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;
  hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
  hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
  hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;
  hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
  hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
  if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
}

static void MX_SPI1_Init(void) {
  // 初始化SPI1用于SD卡通信
  hspi1.Instance = SPI1;
  hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
  hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
  hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
  hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
  hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
  hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
  hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;
  hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
  hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
  hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
  hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;
  if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
}

传感器数据采集与报警

#include "pir_sensor.h"
#include "buzzer.h"
#include "led.h"

void PIRSensor_Init(void) {
  // 初始化PIR传感器
}

bool PIRSensor_Detect(void) {
  // 检测是否有人体进入监控区域
  return HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_SET;
}

void Buzzer_Init(void) {
  // 初始化蜂鸣器
}

void Buzzer_On(void) {
  // 打开蜂鸣器
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);
}

void Buzzer_Off(void) {
  // 关闭蜂鸣器
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
}

void LED_On(void) {
  // 打开LED指示灯
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
}

void LED_Off(void) {
  // 关闭LED指示灯
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
}

视频监控与存储

#include "camera.h"
#include "sd_card.h"

void Camera_Init(void) {
  // 初始化摄像头
}

void Camera_CaptureImage(void) {
  // 捕获图像或视频数据
  // 示例：从摄像头读取数据并存储到SD卡
}

void SDCard_Init(void) {
  // 初始化SD卡模块
}

void SDCard_SaveData(uint8_t* data, uint32_t size) {
  // 将数据保存到SD卡
}

Wi-Fi通信与远程监控

#include "wifi.h"

void WiFi_Init(void) {
  // 初始化Wi-Fi模块
}

bool WiFi_IsConnected(void) {
  // 检查Wi-Fi是否已连接
  return true; // 示例中假设已连接
}

void WiFi_SendData(uint8_t* data, uint32_t size) {
  // 发送视频数据到服务器或远程设备
  HAL_UART_Transmit(&huart1, data, size, HAL_MAX_DELAY);
}

文章内容资料
包括stm32的项目合集【源码+开发文档】
都在文章内绑定资源

问题讨论，stm32的资料领取可以私信

 

5. 应用场景

家庭智能安防

本系统可用于家庭安防，通过实时检测和监控，用户可以在发现异常时及时响应，保护家庭财产和人员安全。同时，通过远程监控功能，用户可以随时随地查看家庭的安全状态。

办公室与商业场所安防监控

本系统还可应用于办公室或商业场所，通过对关键区域的实时监控和自动报警功能，提升安全管理水平，降低财产损失和风险。

6. 常见问题及解决方案

常见问题

  1. PIR传感器误报警或未检测到运动：可能是传感器位置不当或环境干扰。

    • 解决方案：调整传感器的安装位置，避免阳光直射或其他热源影响传感器的正常工作。

  2. 摄像头图像不清晰或不稳定：可能是摄像头连接问题或光线不足。

    • 解决方案：检查摄像头连接，确保数据线连接牢固；在光线不足的情况下，考虑增加辅助照明。

  3. Wi-Fi连接不稳定或数据传输失败：可能是网络环境问题或Wi-Fi模块配置不当。

    • 解决方案：检查Wi-Fi模块的配置，确保网络环境良好；必要时更换为信号更强的Wi-Fi路由器。

解决方案

  1. 传感器校准与调试：根据实际使用场景，调整PIR传感器的灵敏度和安装角度，避免误报警和漏报。
  2. 视频监控优化：通过调整摄像头的安装位置和角度，确保监控画面清晰；在必要时增加夜视功能或红外补光灯。
  3. Wi-Fi网络优化：根据实际情况调整Wi-Fi配置，选择信号更强的路由器或在信号弱的区域增加信号放大器。

7. 结论

本文介绍了如何使用STM32微控制器和多种传感器与模块实现一个智能安防监控系统，从系统初始化、传感器数据采集与报警、视频监控与存储到Wi-Fi通信与远程监控，详细介绍了每一步的操作步骤。通过本文的学习，读者可以掌握基本的嵌入式开发技能，并将其应用到家庭和商业安防项目中，实现自动化、智能化的安全监控系统。

STM32项目分享：智能家居安防系统
qq_44016222的博客
06-06 4191
（资料分享见文末）基于STM32的智能家居安防系统密码锁：通过1×4键盘输入开机密码采集温湿度：系统通过DHT11模块采集温湿度煤气泄漏报警：通过MQ-7一氧化碳传感器判断室内危险气体是否超标火灾报警：通过火焰传感器判断室内是否着火门磁防盗报警：通过门磁开关判断室内是否有人闯入远程照明控制：系统可远程控制LED灯开关实时时钟显示：实时时间（年月日周时分秒）显示OLED显示：显示温湿度、时间、日期、报警信息等等蜂鸣器报警：危险情况下本地蜂鸣器触发报警。
基于STM32的智能安防监控系统
stm32d1219的博客
02-03 1594
随着物联网技术的普及，智能安防系统在家庭与工业场景中的应用日益广泛。本文设计了一款基于STM32的智能安防监控系统，集成人体感应、环境异常检测、图像识别与云端联动功能，支持实时报警、远程监控与数据回溯。该系统采用边缘计算与云端协同架构，可应用于家庭防盗、仓库防火、工厂设备安全监测等场景。本系统实现了多模态传感器融合的智能安防方案，在典型测试场景中达到96%的入侵检测准确率，支持4小时本地视频存储与云端同步。传感器到云端延迟：<800ms（Wi-Fi模式）：基于背景差分法的ROI区域提取。
STM32智能家居安防系统教程
stm32d1219的博客
07-11 2287
本教程详细介绍了如何在STM32嵌入式系统中实现智能家居安防系统，从硬件选择、软件实现到系统配置和应用场景都进行了全面的阐述。
stm32智能安防系统
03-04
在ucosIII系统下，实现rfid读卡，要修改rfid的卡号，只有正确的卡号，才能获取进行下一步的权限。 识别成功（先滴卡识别获取权限）：启动直流电机，模拟开门，oled显示时间、温湿度、超声波距离（通过按键切换）。手机蓝牙发送指令控制电机。。 陌生卡时，蜂鸣器报警，灯闪烁。
【STM32项目开源】基于STM32的智能家庭安防系统
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10-13 1111
本文介绍了一套基于STM32的智能家庭安防系统设计方案。系统采用STM32F103C8T6主控，配合ESP8266实现联网功能，集成烟雾、火焰、温湿度、人体红外、门磁等多种传感器。具备防盗模式、回家模式、自动模式三种工作模式，支持阈值设定和远程APP监控。当检测到异常情况（如火灾、非法入侵）时，系统会触发声光报警，并可通过水泵自动灭火。设计注重低成本、可定制和易扩展性，解决了传统安防系统反应滞后和商用产品价格昂贵的问题。文章详细展示了硬件功能、元器件清单、PCB设计及软件流程，并提供了项目资料包获取方式。
基于STM32的室内安防监控系统设计.pdf
06-26
基于STM32的室内安防监控系统设计.pdf
基于STM32视频监控系统
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目录 一、项目需求 二、原理图 三、上位机界面 四、实物 五、说明文档 六、资料清单 资料下载地址：基于STM32视频监控系统 一、项目需求 上位机能够实时显示摄像头的画面，并且可以控制摄像头转动 二、原理图 三、上位机界面 上位机提供源码！！！ 四、实物 五、说明文档 六、资料清单 ...
基于STM32开发的智能安防报警系统
stm32d1219的博客
08-23 3146
系统能够在检测到异常情况时，立即通过蜂鸣器发出报警信号，并通过Wi-Fi模块将报警信息发送到远程设备，用户可以及时收到报警通知，并采取相应措施。该系统通过集成红外传感器、门磁传感器、声音传感器、摄像头等硬件，实时监测环境变化，并在检测到异常情况时立即发出报警信号，并通过Wi-Fi模块进行远程通知。通过传感器数据的实时监测，系统能够在检测到异常情况时，立即发出报警并通过Wi-Fi进行远程通知，确保家庭和商业场所的安全。当检测到异常情况时，系统会自动触发报警，确保场所的财产和人身安全。必要时进行校准和更换。
基于STM32开发的智能监控系统
stm32d1219的博客
08-11 1720
本文介绍了如何使用STM32微控制器和多种传感器实现一个智能监控系统，从硬件准备、环境配置到代码实现，详细介绍了每一步的操作步骤。智能监控系统通过STM32微控制器连接摄像头、PIR传感器、蜂鸣器、SD卡模块和Wi-Fi模块，实现实时环境监控、异常检测和远程报警功能。本系统还可以应用于商业场所的安全监控，如商店、办公室等，通过智能监控系统有效提升场所的安全性，预防盗窃和其他安全隐患。本系统可以应用于家庭安全监控，通过实时检测家庭环境的异常情况，如有人闯入等，实现对家庭安全的实时监控和报警。
基于STM32的智能家居安防系统AD绘制电路图
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标题中的“基于STM32的智能家居安防系统AD绘制电路图”揭示了这是一个使用STM32微控制器为核心的智能家居安全系统的项目，其中涉及到电路设计和模拟（AD）。STM32是一款基于ARM Cortex-M内核的微控制器，广泛应用于...
基于STM32开发的智能家用安防系统
stm32d1219的博客
08-13 1905
本文介绍了如何使用STM32微控制器和多种传感器实现一个智能家用安防系统，从硬件准备、环境配置到代码实现，详细介绍了每一步的操作步骤。智能家用安防系统通过STM32微控制器连接PIR传感器、烟雾传感器、门磁传感器、蜂鸣器、OLED显示屏和Wi-Fi模块，实现对家庭环境的实时监控和远程报警。本系统还可以应用于智能家居的整体安全管理，通过联网实现远程监控和报警信息的推送，帮助用户随时掌握家庭安全状况。本系统可以应用于家庭的防盗监控，通过检测人体活动、门窗开关、烟雾等情况，及时发出报警信号，有效提升家庭安全。
基于STM32F407的智能安防系统
05-05
一、智能安防系统 1.要求如下： .运行UCOS3实时操作系统[可选] .火焰传感器、温湿度传感器、可燃气体传感器正常工作 .RFID读写卡正常工作 .蓝牙4.0正常工作 .红外接收头正常工作 2.实现过程 手机蓝牙操作 .能够修改开发板的RTC时间 .发送特定的命令，能够查询当前安防状态（是否有火焰、可燃气体是否超标、温湿度状态） .发送特定的命令，能够修改安防系统默认card id，并将card id信息保存到flash当中 当RFID进行识别的时候 .安防系统默认有card id，如果当前识别的卡为陌生卡，则进行蜂鸣器长鸣报警，并熄灭所有Led；识别成功，则响一声,并点亮LED。 .能够将当前的RFID的卡号与识别时间保存到FLASH当中，保存记录为100条，格式(年月日 时分秒 卡ID 合法/非法)如下： 2017-9-21 15:52:50 AABBCCDD 1 //合法 2017-9-21 15:52:50 AFBFCFDF 0 //非法 当红外接收头接收到有效数据的时候，能够实现对家里灯光的操作，也就是对LED进行亮与灭
基于STM32的智能安防
04-26
一、智能安防系统 1.要求如下： .运行UCOS3实时操作系统[可选] .火焰传感器、温湿度传感器、可燃气体传感器正常工作 .RFID读写卡正常工作 .蓝牙4.0正常工作 .红外接收头正常工作 2.实现过程 手机蓝牙操作 .能够修改开发板的RTC时间 .发送特定的命令，能够查询当前安防状态（是否有火焰、可燃气体是否超标、温湿度状态） .发送特定的命令，能够修改安防系统默认card id，并将card id信息保存到flash当中 当RFID进行识别的时候 .安防系统默认有card id，如果当前识别的卡为陌生卡，则进行蜂鸣器长鸣报警，并熄灭所有Led；识别成功，则响一声,并点亮LED。 .能够将当前的RFID的卡号与识别时间保存到FLASH当中，保存记录为100条，格式(年月日 时分秒 卡ID 合法/非法)如下： 2017-9-21 15:52:50 AABBCCDD 1 //合法 2017-9-21 15:52:50 AFBFCFDF 0 //非法 当红外接收头接收到有效数据的时候，能够实现对家里灯光的操作，也就是对LED进行亮与灭 二、项目进阶 1.连接ESP8266 WiFi，通过使用本地网络或阿里云实现手机蓝牙操作的功能与家庭灯光的控制。 2.超声波模块实现防盗报警，熟练使用IO时序模拟、时间计算 3.OLED屏显示操作信息，熟练使用I2C协议 三、项目高阶 1、NRF24L01无线发射接收模块，熟练使用SPI协议，实现两套开发板数据收发，相互控制 2、移植LWIP，能够使用本地网络或阿里云实现手机蓝牙操作的功能与家庭灯光的控制。
基于STM32F103+OV7670的网络摄像头
10-16
在STM32F103上用uip传送视频，上位机用QT实现，详细步骤可参考http://blog.youkuaiyun.com/zhqh100/article/category/2622075
基于stm32 简易摄像头设计实验
12-10
基于stm32 简易摄像头设计实验，内附源码程序，仅供参考学习，谢谢！
基于STM32的系统设计
05-18
本文介绍了基于ARM的机载飞行数据记录仪的设计 Cortex-M3的。 针对飞行参数日益复杂和数据量不断增长的趋势 存储需求，我们提出使用SD卡作为记录体和STM32F103ZET6的方法 由于CPU为机载飞行数据做了阅读，书写和判断操作。 我们 通过ARM-MDK环境实现文件格式数据的实时存储功能 平台，使用SDIO驱动程序，将FATFS文件系统迁移到项目中。 通过测试， 记录仪具有记录可靠，数据存储量大，使用灵活等特点 可以满足通用航空飞机对飞行参数的需求。
基于STM32单片机的智能小区安防系统设计与实现（精选计算机物联网毕业设计-源码+设计）
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11-22 1624
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使用STM32实现智能摄像头
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07-11 2531
通过了解OV7670摄像头模块的硬件连接和初始化，以及使用I2C外设读取图像数据，再结合图像处理算法的示例代码，我们可以实。六、图像处理 在获取到图像数据之后，我们可以对图像数据进行处理，例如人脸识别、目标跟踪等。函数中，我们使用STM32的GPIO外设来配置OV7670摄像头的复位和使能管脚，并分别对其进行复位和使能操作。在上述代码中，我们首先定义了OV7670摄像头模块的各个管脚的引脚定义，然后编写了一个。函数中，我们首先将原始的RGB格式图像数据转换为灰度图像数据，然后调用。函数来进行人脸检测。
STM32项目--基于STM32的办公室安保（智能家居）系统设计
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05-04 2968
设计一套基于STM32的办公室安防系统，系统内部包括门禁系统、灾害报警系统、人脸识别系统和交互中心四个子系统。门禁系统：主要实现对门禁卡的存储和读取并识别已存储卡片的信息并控制开门，如读取卡片为未存储卡片则报警。灾害探测：系统本项目简单化使用了温湿度传感器和烟雾浓度传感器来采集外界的温湿度和烟雾浓度并传输告警信号。人脸识别：可存储人脸信息并识别，如检测为以存储的面部则打开门锁。
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