使用STM32实现智能报警器

1万 · 2024-7-22 11:51

智能报警器是一种可以根据特定条件发出警报的装置。它可以通过各种传感器来检测环境参数，并根据预设的逻辑判断是否触发警报。在本文中，我将介绍如何使用STM32微控制器实现一个基本的智能报警器。

硬件准备首先，我们需要准备以下硬件：
STM32开发板（我将以STM32F103C8T6为例）
蜂鸣器或者声音模块
光敏电阻（用于检测光线强度）
温湿度传感器（可以选择DHT11或者DHT22）
硬件连接将蜂鸣器连接到STM32的GPIO引脚，将光敏电阻连接到另一个GPIO引脚，将温湿度传感器连接到另外两个GPIO引脚。

系统初始化首先，我们需要初始化STM32的硬件资源。使用STM32CubeMX可以方便地生成启动代码。在初始化函数中，我们需要配置GPIO引脚为输入或输出，并设置相应的中断或定时器。

光线检测为了检测光线强度，我们需要读取光敏电阻的电压值。在GPIO初始化之后，我们可以启动ADC（模数转换器）的配置，并使用定时器触发ADC转换。在每次转换完成后，我们可以通过读取转换结果来获取电压值。然后，我们可以将电压值转换为光线强度的百分比，并根据设定的阈值判断是否触发警报。

温湿度检测为了检测温度和湿度，我们需要读取温湿度传感器的数据。根据传感器的型号和接口，我们可以选择使用I2C或者串口进行通信。在初始化I2C或者串口之后，我们可以通过发送一系列命令来读取温湿度数据。然后，我们可以将数据转换为实际的温度和湿度值，并根据设定的阈值判断是否触发警报。

警报触发当光线强度或者温湿度超过设定的阈值时，我们需要触发警报。通过控制蜂鸣器的GPIO引脚，我们可以发出声音。

下面是一个简化的示例代码，用于实现上述功能：

#include "stm32f1xx_hal.h"

#define LIGHT_SENSOR_PIN GPIO_PIN_0
#define TEMPERATURE_SENSOR_PIN GPIO_PIN_1
#define HUMIDITY_SENSOR_PIN GPIO_PIN_2
#define BUZZER_PIN GPIO_PIN_3

ADC_HandleTypeDef hadc;
I2C_HandleTypeDef hi2c;
UART_HandleTypeDef huart;

void SystemClock_Config(void);
void MX_GPIO_Init(void);
void MX_ADC_Init(void);
void MX_I2C1_Init(void);
void MX_USART1_UART_Init(void);

float getLightIntensity(void) {
uint16_t lightValue = 0;
HAL_ADC_Start(&hadc);
if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc, 100) == HAL_OK) {
      lightValue = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
}
HAL_ADC_Stop(&hadc);
return (lightValue / 4095.0) * 100;
}

void getTemperatureAndHumidity(float *temperature, float *humidity) {
uint8_t data[5];
HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c, 0xD0, 0x00, 1, HAL_MAX_DELAY);
HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c, 0xD1, data, 5, HAL_MAX_DELAY);
*temperature = ((data[2] << 8) | data[3]) / 10.0;
*humidity = ((data[0] << 8) | data[1]) / 10.0;
}

void triggerAlarm(void) {
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, BUZZER_PIN, GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(1000);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, BUZZER_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}

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

float lightIntensity, temperature, humidity;

while (1) {
      lightIntensity = getLightIntensity();
      getTemperatureAndHumidity(&temperature, &humidity);

      if (lightIntensity > 80 || temperature > 25 || humidity > 70) {
         triggerAlarm();
      }

      HAL_Delay(1000);
}
}

void SystemClock_Config(void) {
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;

__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();

RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {
      Error_Handler();
}

RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                           | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK) {
      Error_Handler();
}

HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq() / 1000);
HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);
HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0, 0);
}

void MX_GPIO_Init(void) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

GPIO_InitStruct.Pin = BUZZER_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

void MX_ADC_Init(void) {
ADC_ChannelConfTypeDef sConfig;
__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();

hadc.Instance = ADC1;
hadc.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
hadc.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
hadc.Init.NbrOfConversion = 1;
hadc.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
hadc.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
hadc.Init.NbrOfDiscConversion = 0;
if (HAL_ADC_Init(&hadc) != HAL_OK) {
      Error_Handler();
}

sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;
sConfig.Rank = 1;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig) != HAL_OK) {
      Error_Handler();
}
}

void MX_I2C1_Init(void) {
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE();

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

hi2c.Instance = I2C1;
hi2c.Init.ClockSpeed = 100000;
hi2c.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
hi2c.Init.OwnAddress1 = 0;
hi2c.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
hi2c.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
hi2c.Init.OwnAddress2 = 0;
hi2c.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
hi2c.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
if (HAL_I2C_Init(&hi2c) != HAL_OK) {
      Error_Handler();
}

HAL_I2C_MspInit(&hi2c);
}

void MX_USART1_UART_Init(void) {
__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

huart.Instance = USART1;
huart.Init.BaudRate

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