基于视频监控的火灾烟雾报警系统设计与制作.docx

中科毕业裕文（微花）题目：基于视频监控的火灾烟雾报警系统设计与制作基于视频监控的火灾烟雾报警系统设计与制作摘要火灾是一种具有极高危险性的自然灾害，在日常生产和生活中时常发生。如何在火灾初期及时发现并及时采取应对措施，保护人员的生命财产安全成为一个重耍的课题。而随着城市化和建筑高度的不断增加，火灾烟雾报警系统的需求也不断增长。传统的火灾报警系统只能依靠传感器来检测火灾的发生，检测效果受环境影响较大，误报率高。为了更好的检测火灾和烟雾，本文提出一种基于视频监控的火灾烟雾报警系统。本次所制作的系统是以STM32F103C8T6单片机作为核心处理器，通过MQ2烟雾传感器来检测烟雾和Risym火焰传感器来检测火焰，使用DHTll温湿度传感器模块来检测该环境中的温度和湿度，通过OV2640摄像头模块来进行图像采集，所测得的所有数据和图像通过ESP8266WiFi模块在上位机程序中显示出来，而上位机单独也能控制系统中的风扇和报警电路。通过与传统火灾烟雾报警器对比，本文的创新点在于，将视频监控技术与火焰烟雾检测系统相结合，实现了对火灾烟雾的高效检测和报警。该系统除了能够检测火焰和烟雾，还能通过摄像头进行实时监控，从而实现火灾的及时发现和报警。本文将详细介绍该系统的硬件电路设计、软件程序设计和测试结果验证等方面。关键词：火灾烟雾报警系统，温湿度检测，STM32F103C8T6,视频监控，上位机DesignandManufactureofFireSmokeAlarmSystemBasedonVideoSurveillanceAbstractFireisakindofnaturaldisasterwithhighrisk,whichoftenoccursindailyproductionandlife.Howtodiscoverandtakemeasuresintimeattheearlystageoffiretoprotectthelifeandpropertysafetyhasbecomeanimportantsubject.Withtheincreasingofurbanizationandbuildingheight,thedemandoffiresmokealarmsystemisalsogrowing.Traditionalfirealarmsystemcanonlyrelyonsensorstodetecttheoccurrenceoffire,thedetectioneffectisgreatlyaffectedbytheenvironment,andthefalsealarmrateishigh.Inordertodetectfireandsmokebetter,thispaperproposesafiresmokealarmsystembasedonvideosurveillance.ThesystemmadethistimeusesSTM32F103C8T6microcontrollerasthecoreprocessor,usesMQ2smokesensortodetectsmokeandRisymflamesensortodetectflame,usesDHTl1temperatureandhumiditysensormoduletodetecttemperatureandhumidityintheenvironment,andusesOV2640cameramoduletocollectimages.AllthemeasureddataandimagesaredisplayedintheuppercomputerprogramthroughtheESP8266WiFimodule,andtheuppercomputercanseparatelycontrolthefanandalarmcircuitsinthesystem.Bycontrastwiththetraditionalfiresmokealarm,theinnovationofthispaperliesinthecombinationofvideomonitoringtechnologyandflamesmokedetectionsystemtorealizetheefficientdetectionandalarmoffiresmoke.Thesystemcannotonlydetectflamesandsmoke,butalsocarryoutreal-timemonitoringthroughthecamera,soastorealizethetimelydetectionandalarmoffire.Thehardwarecircuitdesign,softwareprogramdesignandtestresultverificationofthesystemwillbeintroducedindetailinthispaper.Keywords：firesmokealarmsystem,temperatureandhumiditydetection,STM32FiO3C8T6,videosurveillance,uppercomputer第一章绪论11.1 课题背景及研究意义11.2 火灾烟雾报警系统的国内外研究现状21.3 论文的研究工作3第二章系统的总体方案设计52. 1处理器选型53. 2温湿度检测模块选型64. 3摄像头检测模块选型65. 4WiFi模块选型76. 5本章小结7第三章硬件电路设计83.1 主控电路系统设计83. 1.1电源电路84. 1.2时钟电路85. 1.3复位电路83.2 烟雾检测电路设计93.3 温湿度检测电路设计103.4 火焰检测电路设计113.5 摄像头检测电路设计133.6 WiFi模块电路设计153.7 蜂鸣器报警电路设计163.8 本章小结16第四章软件程序设计194.1 单片机软件程序设计194.1.1 1.1编程语言的选择194.1.2 开发环境介绍194.1.3 程序软件设计234.2上位机软件程序设计294.2.1编程方式的选择294.2.2开发环境介绍294. 2.3上位机界面功能324. 3本章小结32第五章测试与结果335. 1测试方案335. 2测试条件335. 3测试结果与分析335.4本章小结错误!未定义书签。第六章总结与展望406. 1总结407. 2展望40致谢42参考文献43第一章绪论1.1 课题背景及研究意义火灾事故一直是人们所关注的热点问题之一，因为它不仅会给人们的生命财产安全带来威胁,而且还会对社会造成不可估量的损失。据统计，每年都有大量火灾发生，其中有很大一部分是由于火源无法及时发现而未能得到及时扑灭，导致火灾最终爆发。因此，有效预防火灾事故的发生，尤其是在火灾爆发前及时发现并采取相应措施非常重要。随着经济和城市建设的迅速发展，城市高层、地下建筑和综合性大型建筑数量增加，火灾隐患显著增加，火灾数量和造成的损失呈逐年上升趋势，火灾已成为我国常发性、破坏性最强、影响最大的灾害之一山。一旦发生火灾，不论是对人的生命、财产还是对环境，都会造成重大损失和破坏。火灾是一种特别危险的事故，其发生一般都会引起人员伤亡和财产损失。为此，各国对于火灾的防范工作都十分重视，推出了许多火灾防范措施和工具。其中，烟雾报警系统是比较常见和有效的火灾防范措施之一，其主要作用是在火灾发生前及时监测烟雾情况，从而及时报警，为人们避免火灾提供有力的保障。现代建筑具有智能化的时代特征，在现代智能建筑中起着极其重要的安全保障作用。火灾烟雾问题也愈发受到人们的关注。传统的烟雾报警系统通常采用光电离式感应器等传感器，能够探测出火灾烟雾的产生，并通过报警器发出警报。但是，这种传统的烟雾报警系统存在许多缺点：一方面，它仅提供局部的烟雾检测，无法涵盖整个建筑区域，不能实时监控火灾的发展情况；另一方面，它容易受到误报或滞报的影响，给人带来一定的安全隐患。而误报率和滞报率是烟雾报警系统的两个重要指标，误报率高会造成不必要的人力、物力、财力等损失；滞报率高则难以及时发现火灾，增加火灾造成的危害和损失。近年来，随着信息技术的不断推进，视频监控技术及烟雾报警技术也得到了广泛应用。在这些技术的支持下，基于视频监控的火灾烟雾报警系统被越来越多地使用，这是一种早期预警火灾的高效方法，能够对火源进行及时监控并发出警报。因此，如何建立一套准确可靠的火灾烟雾报警系统，成为当前研究的重点之一。本文提出一个基于视频监控的火灾烟雾报警系统，其能够有效降低火灾发生概率，提高火灾安全性以及减少火灾的损失和人员伤亡。1.2 火灾烟雾报警系统的国内外研究现状火灾研究发展的起源可以追溯到远古时代。人类在使用火的过程中，不可避免地遭遇到火灾事故，因此对于火灾的认识和研究也由此开始。在古代，人们对于火灾的认识主要基于经验和口耳相传。例如，中国古代的周礼、管子等文献中都有关于火灾防范和扑灭的记载。古希腊的哲学家亚里士多德也在其著作自然学中对火灾的发生原因进行了探讨。到了近代，火灾研究开始逐渐系统化和科学化。18世纪，英国的化学家普利斯特利和法国的拉瓦锡分别提出了氧气和燃烧三要素的概念，为火灾的研究提供了基础。19世纪，德国的化学家利比希对火灾的化学反应进行了深入研究，丰富了人们对于火灾的认识。随着我国经济的持续和城市化进程的持续推动，其建筑物数量不断增加，火灾事故频繁发生。为了提高建筑物的安全性能，有关部门出台了一系列规定和标准，建筑物中的火灾监控系统也被普遍应用。目前国内的火灾烟雾报警系统，主要采用控制器、传感器和报警设备三部分组成。控制器通常是微处理器或嵌入式系统，进行数据处理和控制操作。传感器可以探测火灾产生的烟雾、温度等可疑情况，并将信息传回控制器，报警设备则通过声光信号等方式向人们发出警报。在烟雾探测技术方面，目前国内主要采用的是光电式烟雾探头和离子式烟雾探头等技术。一些新型的烟雾探测技术也在国内逐渐得到了应用，例如超声波烟雾探测器和红外烟雾探测器等。近年来，国内研究机构对火灾烟雾报警系统进行了深入研究，不断推出新技术和新产品。例如，南京邮电大学、西安电子科技大学等高校就针对火灾烟雾报警系统的智能化、高效化、可靠性等方面展开了研究。另外，一些企业也在产品开发上下了不小的功夫，例如南京易度科技、华为等公司就推出了一系列领先的产品，具有很高的市场竞争力。在国外，火灾烟雾报警系统的研究和应用也有很高的水平。目前，国外的火灾烟雾报警系统主要采用以下几种技术：（1）数据通信技术数据通信技术是国外火灾烟雾报警系统的一大特点。通过对传感器和报警设备的数据进行无线或有线传输，可以确保系统的高效、可靠、实时性。（2）图像识别技术图像识别技术是国外火灾烟雾报警系统的又一大特点。通过采用计算机视觉技术，可以对火灾现场的图像进行分析和识别，从而及时报警和处理。（3）智能化控制技术智能化控制技术是国外火灾烟雾报警系统的重要特征之一。通过采用人工智能技术,可实现系统的自动调整、自适应和优化控制，大幅提高系统的性能和可靠性。总体来看，国外的火灾烟雾报警系统已经进入了智能化、高效化、高可靠性的新阶段，具有很高的科技含量和市场价值。对于火灾烟雾报警系统的研究和应用，有关部门和学术机构一直在推动其不断发展和改进。未来，国内外的火灾烟雾报警系统将会朝着多方面的方向发展。智能化、网络化将是火灾烟雾报警系统发展的重要趋势。智能化的高度发展将使系统更加智能、自主、准确地感知火灾，并在第一时间采取有效措施，降低火灾造成的损失。网络化将使得系统更加灵活，实现更加精确的控制与监测，增强其在复杂环境下的适应能力。新型传感器技术的应用将是系统发展的重要方向。未来的火灾烟雾报警系统将广泛应用新型传感器技术，该技术将允许系统在更加极端的温度、湿度、压力环境下进行可靠的检测，大大增强系统的适应能力。另外，人工智能、机器学习等技术将被广泛应用于火灾烟雾报警系统中。通过对海量数据的分析处理，这些技术可以大大提升系统的准确性和速度，增强系统的数据处理能力和智能化水平。还需要注重系统的可靠性和稳定性。在未来的发展中，不仅需要考虑系统的技术水平，还需要注重在极端环境下系统的稳定性和可靠性，以确保系统能够在危急情况下可靠地发挥作用。因此，火灾烟雾报警系统的可靠性和稳定性将是未来系统开发和应用的一个重要方面。综上所述，火灾烟雾报警系统未来的研究和应用将面临着极大的挑战和机遇。不断的科技创新和技术改进将使得系统更加智能化、网络化、可靠稳定化，并广泛应用新型传感器技术、人工智能等技术，以保障人们的生命财产安全。1.3 论文的研究工作本文主要研究内容为设计一个基于视频监控的火灾烟雾报警系统设计与实现,通过调研火灾报警器的研究现状和总体发展,主要探讨如何利用技术来检测火灾烟雾，以便及时有效地发出及时报警，以防止火灾损失。视频监控技术具有视觉传感功能，可以实时发现火灾烟雾，当有火焰或者烟雾时，火焰传感器和烟雾传感器会感应到并会打开声光报警系统。通过上位机视频监控，可以实时获取现场的实时图像，并将其转换成数据信号，通过数据处理系统对数据信号进行处理，以判断报警信号的准确性。当有火焰或烟雾或者温湿度大于该设定的极限值时会产生报警并且风扇会转动，通过上位机的控制面板也可以控制风扇和蜂鸣器报警，以便及时采取防护措施，防止火灾破坏的扩大。具体章节结构如下：第1章主要叙述的是本文的设计背景，目的与意义、发展状态的概述，给出主要内容与论文结构安排。第2章介绍系统的总体设计，主要阐述视频火灾烟雾报警系统的总方案大体框架的确定和器件选择，并明确设计思路，简明介绍各个检测模块的选择及优劣分析。第3章主要详述硬件电路的设计和器件选型，对每一模块所构成的硬件电路和功能表现进行阐述。第4章介绍硬件驱动的代码的编写和验证及上位机程序的搭建及运用。第5章设计成品测试与结果。第6章对本次毕业设计进行总结与展望。第二章系统的总体方案设计本次的设计是基于视频监控的火灾烟雾报警系统，按照设计，基于视频监控的火灾烟雾报警系统主要由主控处理器、烟雾检测模块、温湿度检测模块、火焰检测模块、摄像头模块、WiFi模块、报警模块和排气扇八大部分组成。其中主控处理器是本设计中最为重要的部分，作为系统中的大脑，主要负责收集传感器所采集的数据并对其进行处理，并实现对微型控制器和各传感器进行更加复杂的控制和监控。烟雾检测模块主要负责检测是否烟雾；火焰检测模块主要负责检测是否有火焰；温湿度检测模块主要负责检测当时的温度和湿度；摄像头模块主要负责采集图像及对现场实时监控；WiFi模块负责把主控处理器和上位机相连接；报警模块负责声光报警；排气扇的作用是用来灭火。系统设计框图如图2.1所示。火电憧测储块势僮头酶上位机图2.1系统设计任务框图2.1 处理器选型方案一：选择采用国产STC公司旗下的STC89C52单片机作为主控板。STC89C52是一款低成本的单片机芯片，价格相对较低。STC89C52采用了8051内核，其编程语言和开发工具较为简单，同时也采用了低功耗工艺，具有较高的稳定性和可靠性。但STC89C52的主频最高只能达到33MHZ,运算速度和存储空间相对较小，而且STC89C52的外设和功能模块相对较少。此外它的自保护能力很差，芯片容易烧坏。方案二：采用选择STM32F103C8T6作为主控芯片，其采用了ARMCortex-M3内核，主频高达72MHz,具有更高的运算速度和存储空间，同时拥有丰富的外设和功能模块，还具有较高的可编程性和灵活姓。STM32F103C8T6支持多种扩展口和模块，可以方便地扩展功能和接口。而在价格方面，其成本较高，在价格上比STC89C52贵很多，不过本次所设计的视频监控火灾烟雾报警系统要使用摄像头模块，而这一点STM32比STC89C52有优势。经过综合对比，虽然STC89C52芯片比STM32F103C8T6芯片的成本低很多且更容易开发。但STC89C52单片机芯片对处理从摄像头传输过来的数据很吃力。所以最终还是选择STM32F103C8T6作为本系统的主控芯片。2.2 温湿度检测模块选型方案一：采用DHTD22温湿度传感器，该传感器的精度相对较高，温度精度为±0.5C,湿度精度为±2%RH,DHT22传感器的温度测量范围为-40C80°C,湿度测量范围为O1OO%RH,其响应速度较快，但价格相对昂贵一点。方案二：采用DHTll温湿度传感器，DHTIl传感器的温度精度为±2,湿度精度为±5%RH,温度测量范围为OC50,湿度测量范围为2080%RH。相对于价格，DHTll约为DHT22传感器的一半左右网。总的来说，本次设计所要求的精度和测量范围并不太高，因此，本系统中的温湿度检测模块选择采用DHTll温湿度传感器模块。2.3 摄像头检测模块选型方案一：采用OV7670摄像头模块，该摄像头的最高分辨率为300万像素，最低分辨率为160x120像素。而OV7670摄像头的光感度较低，需要充足的光线才能获得较好的图像效果。OV7670摄像头则采用的是标准的CIF接口。方案二：采用OV2640摄像头模块，该摄像头的最高分辨率为200万像素，最低分辨率为160x120像素。OV2640摄像头的光感度相对较高，适合于低光环境下的拍摄。OV2640摄像头采用的是标准的DVP接口，可以与各种处理器和微控制器相兼容，还具有自动曝光、自动白平衡、自动对焦等功能，可以自动调整图像的对比度、色彩平衡和亮度等参数。综上所述，OV2640摄像头的分辨率更高、光感度更好、功能更完善，适合于高，清拍摄和复杂的图像处理应用，所以选择OV2640进行设计。2.4 WiFi模块选型方案一：采用ESP32WiFi模块，此模块采用了双核处理架构，主频高达240MHz,内置了蓝牙，同时支持多种低功耗模式。ESP32WiFi模块的稳定性相对较好，因为它内置了WiFi/蓝牙协议栈，可以提供更好的数据传输质量和更稳定的连接，但其价格相对较氤方案二：采用ESP8266WiFi模块，此模块只有单核处理器，主频为80MHz,只支持WiFi功能。而ESP8266WiFi模块则需要外部的WiFi协议栈库支持，容易出现稳定性问题。而在价格方面，ESP8266是ESP32的价格的一半。总体而言，本次设计对其精度要求较低，而ESP8266WiFi模块则价格更低、使用更广泛，适合于一些简单的WiFi通信应用。所以选择ESP8266WiFi模块进行设计。2.5 本章小结经过以上各方面对核心器件及传感器的综合对比及选型，最终选择STM32F103C8T6单片机作为本次设计中的主控处理器；选择DHTll温湿度传感器作为本次设计中的温湿度检测模块；选择OV2640摄像头作为本次设计中的摄像头模块；选择ESP8266WiFi模块作为本次设计中的WiFi模块。其最终本次的系统总框图如图2.2所示。上位机图2.2系统总框图第三章硬件电路设计基于视频监控的火灾烟雾报警系统主要由主控制系统电路、温湿度检测电路、火焰检测电路、烟雾检测电路、摄像头检测电路、WiFi模块电路和蜂鸣器报警电路组成。硬件电路设计在整体设计中非常重要的，因为它对于整个系统的性能、功能和稳定性都有着直接的影响，同时，硬件电路设计也与软件设计密切相关，两者需要协同工作才能实现整个系统的完整功能。3.1 主控电路系统设计对于主控处理器,本设计中所采用的是STM32C8T6。它是一款基于ARMCortex-M3内核的32位微控制器，广泛应用于工业自动化、医疗仪器、智能家居等领域。它具有丰富的外设和高性能的计算能力，适合于复杂的控制和数据处理任务。其主控电路系统一般包括电源电路、复位电路和时钟电路。3.1.1 电源电路STM32F103C8T6处理器需要2.0V到3.6V的电源供应，一般采用供电电路和降压电路来构成电源电路I。为了保证处理器的稳定工作，电源电路还需要考虑瞬态响应和电源噪声等问题。本设计中电源电路中的降压电路所采用的稳压器是ASlll7芯片，一般选择输出电压为3.3V,额定输出电流为800mA。在ASllI7的输入端加入一个IOUF的电解电容，用于滤波和保证输入电压的稳定性。在ASU17的输出端加入一个IUF的电解电容和一个0.1UF的陶瓷电容，用于滤波和保证输出电压的稳定性。而供电电路所采用的是USB接口电路。3.1.2 时钟电路STM32F103C8T6处理器需要一定的时钟频率来工作，一般采用晶体振荡器和稳压电源构成的时钟电路，需要将晶体连接到XTA1.l和XTA1.2引脚，并接入22pF的电容进行滤波。晶体振荡器的频率一般为8MHz,通过P1.1.倍频器将频率提高到72MHz,为处理器提供稳定的时钟信号。3.1.3 复位电路复位电路用于保证处理器在上电或者复位时能够进入初始状态，一般采用电阻和电容构成的复位电路。将一个电容连接到NRST引脚和地线之间，电容的容值一般为IOuF,用于延时复位信号。再将一个电阻连接到NRST引脚，另一端连接到VDD电源线，电阻的阻值一般为10k。，用于提供NRST引脚的上拉电阻。当该引脚被拉低时，处理器会进入初始状态。加入一个RC滤波电路，用于滤除复位信号上的噪声。RC滤波电路的参数可以根据实际需求进行调整。图3.1单片机最小系统3.2 烟雾检测电路设计MQ2烟雾检测电路是一种基于气敏传感器的检测电路，常用于烟雾检测、有害气体检测等场合。MQ2烟雾传感器的工作电压为5V,可以通过单片机的VCC引脚或外部电源模块提供电源。MQ2烟雾检测电路中的核心部件是气敏传感器，可检测多种有害气体和烟雾。MQ2烟雾传感器如图3.2所示。图3.2MQ2烟雾传感器模块MQ2烟雾传感器一般通过四个引脚进行连接，其中VCC和GND接入电源，AOUT和DOUT输出模拟和数字信号。MQ2烟雾传感器输出的是模拟信号，需要通过电路进行滤波、放大和处理，以获取准确的检测结果。常用的处理电路包括运放放大电路、滤波电路等。MQ2烟雾传感器还可以输出数字信号，可以直接接入单片机或其他数字电路进行处理和控制W1.数字信号的处理主要包括信号采集、滤波、AD转换等。故只要把Do接口与单片机连接即可，即把DO接口接到单片机PA15引脚上，具体接线如图3.3所示。U5图3.3MQ2烟雾传感器模块与单片机接线图3.3 温湿度检测电路设计DHTIl温湿度检测电路是一种基于数字式温湿度传感器的检测电路,常用于环境温湿度监测、气象观测等领域1。DHTll温湿度传感器采用数字信号输出，内部集成有温湿度传感器元件和信号处理电路。因为DHTll温湿度传感器的NC引脚悬空，所以DHTll温湿度传感器只有三个引脚，分别是VCC、GND>DATA,其中VCC和GND分别为电源正负极，DATA为数字输出信号。传感器能够检测环境温度范围为050C,湿度范围为2090%RH.其实物如图3.4所示，电路图如图3.5所示。1.图3.4DHTll温湿度传感器实物图图3.5DHTlI温湿度传感器模块电路图DHTll温湿度检测电路需要提供5V的直流电源，可以通过单片机的VCC引脚或外部电源模块进行供电。其输出的是数字信号，需要通过电路进行数据采集和处理，即把DHTIl的DI引脚与单片机上的PB14引脚相连，其接线图如图3.5所示。U5ROWKUPUSART2CTSADCIXOIMCH!ETKPAIVtARnRnADCZTlXCcw-RUVSARTrTXADC2TBCCH3RUVSART2RXADC-NS*11VfCH4PA4SP!1NSSUSARTfCKADCNRVSHrSeKADCW-RUSH1MISOADCdtbcCHlPA?SPn-MoSIADClN-7tX6-CH2ruvsaRtickibIichi()RA9VSARTIX11MCH2PAtOUSAJtTlRXm行CH3RMlfSARTCTSC.¾jftX1.CTI>MTIM1CH4PA12USARTfRTSCAXrXITSBDPTIMI11三EPA1>117-1SSVTOORkujtcksuxikFaisjtdiVtaOscovtpdiescNroOBooTO2FVSS3VSS-2VSS'VSSASn2FlO3.x6,8-xB.1.QFPUFB311DO3JVdcPCBANnTluPPCl4。SCvINPC15OSC320：二12SPHNS&DC2SMBAIUSARTaCKTIM：ePB13SPSCKVSART3CTSmnPB14SP12SflSoVSART3飞Bmn-PS!SOT25(OSiiM1.PBMXlSMBAIPB6DClSC1.TIXuCHlPB-1X1-SDATBM-CHi'PBSTIMCH3PB9TIUCT4PBiouaSctvPB11EC2AIOK916ONDMTll图3.6DHTIl温湿度传感器模块与单片机接线图3.4 火焰检测电路设计本次设计所用到的传感器为Risym火焰传感器，Risym火焰检测电路是一种基于光敏传感器的检测电路，用于检测火焰的存在并触发相应的响应或报警。RiSym火焰检测电路中的核心部件是光敏传感器，该传感器能够将光信号转换为电信号，当周围环境中有火焰时，传感器会输出一个电信号，从而实现火焰的检测。其实物如图3.6所示。图3.6RiSym火焰传感器模块实物图光敏传感器输出的是模拟信号，需要通过电路进行滤波、放大和处理，以获取准确的检测结果。RiSym火焰检测电路可以输出数字信号，可以直接接入单片机或其他数字电路进行处理和控制。数字信号的处理主要包括信号采集、滤波、AD转换等。本传感器中所用的比较器为1.M393,比较器一般用于将放大后的电信号与设定的阈值进行比较,图3.7RiSym火焰传感器模块电路图将Risym火焰传感器的VCC引脚连接到单片机的3.3V电源引脚上，GND引脚连接到单片机的GND引脚上，DO引脚连接到单片机的PB8引脚上。在单片机程序中，通过GPlo读取RiSym火焰传感器的DO引脚，并进行相应的逻辑判断和处理。Risym火焰传感器模块与单片机接线图如图3.8所示。GNDP.UUXUPVS.RT2CTSADCINOTBCCHlETRPAlVSARnRTSAbCINtTBCCH2PAWSARrfTXADCNlTBC3RUuSARnRXADCNTBCCH4PNSPnNSSUSARTfCKADCZPA5OTISCKADCIN5PAfiSHrMISoADeIWTOBCHlRVSPnMOS1.ADCD11TIM3CH2PasusartiCKTBiICHlVCOPAVSARTlTXTDdlCH2PAlOUSAiCTTRXTDdlCH3PBQADCKtTBDCH3PBIADCIN9TDSCWPB2BTlPBynTOIRACESWPbijntrstPBSDClSMBAlPB6DC1SC1.TBUCHlPB711ClSDATIM4CH2"PBtTB(CH3PB9T1M4CH4PBmDC2SC1.VSAR3TXPAUUSARTlCtscankxUSBDMtimiciupbiiix:SDAUSART3RXFA12USAR1RTSCANTXVSBDPTIMlETBI23PENSSDC2SMBAlUSARBCKTDdtBKINFAB11MSSWMOPB13SPESeKUSARr3CTST1M1CHlNPAUHCKSWClKpbuspumkousarb'rtsttmnPAISJTaDIPB15SP12MOSllTMICTONVtatOscouroOSC-NPDoPCBAX11THMPPCUOSC32INPcisoscnout图3.8Risym火焰传感器模块与单片机接线图3.5 摄像头检测电路设计摄像头检测电路是一种基于摄像头传感器原理的电路，用于检测摄像头是否正常工作。OV2640摄像头传感器是OV2640摄像头检测电路的核心部件，主要负责检测摄像头的工作状态。该传感器能够将光信号转换为电信号，当摄像头正常工作时，传感器会输出一个电信号，从而实现摄像头的检测“4】。而摄像头的输出信号需要经过中间的图像处理模块进行转换处理，最终输出到显示器或储存设备上。其实物图如图3.9所示和模块电路图如图3.10所示。图3.9OV2640摄像头模块实物图OOVDD2WrtAVDD2fcVU5BooTORU11CKSWC1.KPABJTD!VWOSCOVTPDlOSCINPDOfb>11OV2640NRSTDeGRQDBGACX5SOU1¾"PBUSICXTO(1BfaXTSTBdtHlXCTSTlMltHZNOflTDdCH5NPCnANnTDJPPCMBC31NPCiJoscnV1VDD-?VDD-IVDdAPBJ11SMBAIPB612C!Sc1.TISMCHlPB71X1'3DA,11M4-CH2"PStmu-ODw11w'yPBIQnC2SCtvSAKTJTXPBIIgSDAUSARn'RXatVSAR11InscANDCVSBDPTIMlEHSPI2NSSDQSMBAl0RM3PBB9SC&VSABIBMen图3.10OV2640摄像头模块电路图在OV2640摄像头向单片机传输数据时所用到了SCCB(SerialCameraControlBus)总线协议。SCCB是一种串行总线协议，用于控制摄像头内部的配置寄存器，以调整摄像头的参数，如亮度、对比度、曝光时间等。SCCB总线协议使用2个引脚进行传输,即SDA(SerialData)和Se1.(SerialClock)引脚,数据传输速率较慢，一般为100kHZ或者400kHz。在系统中，OV2640摄像头模块与单片机的连接方式一般为将OV2640摄像头的数据线(D0-D7)和时钟线(PC1.K、VSYNC、HREF)分别连接到图像处理模块的相应输入端口上，将图像处理模块的输出端口连接到STM32F103C8T6的任意数字输入引脚上。其与单片机的接线图如图3.11所示。-&0WKUPVSART2CTSADCN>TDd2CMlETR11-RUUSARnRTSADCDa由由-p-EUVSARTrTXADCZmtlXBIi-FAJVSARTi-RXADC'INJTIC-CH4Jr-RUSP11XSSuSARrfCKADCM-PAJ511SCKADCINJ"*PA6SPIMISOADCIN6IMCHl-RVSPlrMaSiADCNmlrCH2-RUVSARnCXTD.T1CHlMfO-K9VSAR11-TXTantH211-RMOVSARrTRXTWlCH3-PAlIt5AJCTSCA)XUSBDMTWlCH4图3.11OV2640摄像头模块与单片机接线图3.6 WiFi模块电路设计本设计中的WiFi模块所采用的是ESP8266WiFi模块，ESP8266WIFI模块是一种常用的无线网络模块，可以实现无线局域网连接和互联网通信。而在此设计中，ESP8266WiFi模块主要负责的是单片机与上位机之间的通信，使得单片机上所接的传感器采集到数据传输给上位机。而这中间所采用的通信协议为MQTT协议，即MQTT(MessageQueuingTelemetryTransport)是一种轻量级的、基于发布/订阅模式的通信协议，主要用于物联网设备之间的消息传输I。MQTT协议具有简单、灵活、低功耗等特点，适合在网络带宽较低、设备资源有限的场景下使用。其实物图如图3.12所示。图3.12ESP8266WiFi模块实物图在接线方面,ESP8266WiFi模块的工作电压为3.3V,可以通过单片机的VCC引脚、外部电源模块或USB口提供电源。ESP8266WIFI模块的数据线一般连接到单片机的申口口或GPK)口，数据线使用串口或SPl接口输出。在连接数据线时，需要注意把数据线连接到单片机的串口或SPl输入口，并设置正确的数据线模式和时序。其与单片机的接线图如图3.13所示。2CTSRVUSART2；:PA4SM1NSSUSARTfCKADCIN4MSSRSCKADCD-挂RUHCKSUXXKRMSnDiVWOSCOUTTOlOSc-IXPDO隰OwKUPUSA限USART2KPA2USART2T*CH4STMJ方屹JrfJCS.xB.1.QFP43SOTBCCHlETR2CH2.-PA?VSAR11FTIM6RawUSARHRXTafiCH3PAHUSARTrCTSCAKRXUSBDMTCkdCH4PBaADCTBDCH3PBlADClN?TIND-CHi"PBiBOOTIPB3JTDOTRACEm)PBiJNTRSTPBSDCISMBAIPB61X1Se1.M口CHlPBlXl¾)ATlM4tH2-P8STIM4-CH3PBftTBU-CH4PBlOI2C2SC1.USARTJTXPBIIHC?'SDAvSART3TUCFAHUS.WrCRTSC,NTXVSBDPTIMlt三12SPDNSSDC2SMBAIUSAR3CK'"PBBSSCKUSART3，TSlPBUSPDWoSoUSXrtTrts11MltH2"PB!5SPD.M0S1TIM<NPCUAN11TEvPPC14OSC32INPC1OSC32JTNRSTBOOTOPT'PC】3IOK图3.13ESP8266WiFi模块与单片机接线图3.7 蜂鸣器报警电路设计本设计中的蜂鸣器报警电路所采用的蜂鸣器为有源蜂鸣器，其内部结构为有源蜂鸣器，一个电阻和一个三极管所构成，其电路图如图3.14所示。图3.14蜂鸣器电路图在接线方面，蜂鸣器的工作电压一般为5V,可以通过单片机的VCC引脚或外部电源模块提供电源。而蜂鸣器里一共有三个印脚，V、G引脚接电源,IN控制引脚接单片机上的PC13引脚，其与单片机的接线图如图3.15所示。PAOWKUPUSAPT2CTSPAlUSART2.PAlUSARnlXADCIKlTTNGCH3PAUSART2"XADC-N3TID-CH4PAaSPnNSSUS.ART2CKADClN4PA5SP1SCKADCIK5-sc-ch1-etrPA6Spii-MISQADCIMTIXBCHlPA?SPn-VOSIADCZmG-CH2PAgUSAftriCKTDllCHlMft)PA9USARrEmU-CH2PBOADCNmDCH3PBlADCZTIMreHJ-PB2BOotipb3JToOTraceswoPwjnikstPB512C1