学习STM32的智能家居安防

智能家居安防是目前智能家居领域的一个重要应用之一，它利用传感器、设备和网络技术来实现对家居环境和安全的实时监控和控制。在本文中，我们将使用STM32微控制器来实现一个基本的智能家居安防系统。

首先，我们需要列出我们的系统需求：

1. 温湿度监测：系统需要能够实时监测室内的温度和湿度。

2. 光线控制：系统需要能够自动根据光线强度来控制灯光的亮度。

3. 烟雾检测：系统需要能够检测烟雾，并在检测到烟雾时触发警报。

4. 窗户状态监测：系统需要能够监测窗户的开关状态，并在窗户异常开启时触发警报。

5. 安全警报：系统需要能够触发安全警报并发送通知给用户。

现在，我们将逐步介绍如何使用STM32来实现这些功能。

1. 温湿度监测：

首先，我们需要连接一个温湿度传感器到STM32的GPIO引脚上。常用的温湿度传感器有DHT11和DHT22。这里我们使用DHT22传感器作为示例。

#include "stm32f10x.h"

void DHT22_Init()
{
  // 配置GPIO引脚为输入模式
  RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN; // 使能GPIOA时钟
  GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF1; // 清除原先的配置
  GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_CNF1_0; // 设置为浮空输入
}

uint32_t DHT22_ReadData()
{
  // 发送起始信号
  GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_MODE1; // 设置为推挽输出
  GPIOA->BSRR = GPIO_BSRR_BR1; // 发送低电平信号，持续18ms
  Delay_ms(18);
  GPIOA->BSRR = GPIO_BSRR_BS1; // 发送高电平信号，等待传感器响应
  
  // 等待传感器响应
  GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_MODE1; // 设置为浮空输入
  Delay_us(20);
  if (!(GPIOA->IDR & GPIO_IDR_IDR1)) // 如果传感器成功响应，返回0
    return 0;
  Delay_us(80);
  
  // 读取数据
  uint32_t data = 0;
  for (int i = 0; i < 32; i++) {
    while (GPIOA->IDR & GPIO_IDR_IDR1); // 等待传感器输出低电平信号
    Delay_us(30);
    if (GPIOA->IDR & GPIO_IDR_IDR1)
      data |= (1 << (31 - i));
    while (!(GPIOA->IDR & GPIO_IDR_IDR1)); // 等待传感器输出高电平信号
  }
  
  return data;
}

在上述代码中，我们先初始化了GPIO引脚，然后通过发送低电平信号和等待传感器响应来获取温湿度数据。

1. 光线控制：

为了实现光线控制，我们需要连接一个光敏电阻到STM32的GPIO引脚。光敏电阻的阻值会随着光线强度的变化而变化，我们可以通过测量其阻值来获取光线强度信息。

#include "stm32f10x.h"

void LDR_Init()
{
  // 配置GPIO引脚为模拟输入模式
  RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN; // 使能GPIOA时钟
  GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF1; // 清除原先的配置
  GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_CNF1_1; // 设置为模拟输入
  GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_MODE1; // 设置为浮空输入

  // 配置ADC
  RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_ADC1EN; // 使能ADC1时钟
  ADC1->CR2 = ADC_CR2_ADON | ADC_CR2_CONT; // 使能ADC1，连续转换模式
  ADC1->SQR3 = 1; // 选择ADC通道1
  ADC1->CR2 |= ADC_CR2_RSTCAL; // 复位校准
  while (ADC1->CR2 & ADC_CR2_RSTCAL); // 等待校准完成
  ADC1->CR2 |= ADC_CR2_CAL; // 启动校准
  while (ADC1->CR2 & ADC_CR2_CAL); // 等待校准完成
  ADC1->CR2 |= ADC_CR2_ADON; // 启动ADC转换
  ADC1->CR2 |= ADC_CR2_SWSTART; // 启动转换
}

uint32_t LDR_ReadData()
{
  while (!(ADC1->SR & ADC_SR_EOC)); // 等待转换完成
  return ADC1->DR;
}

上述代码中，我们先初始化了GPIO引脚和ADC模块，然后通过ADC转换来获取光线强度数据。

1. 烟雾检测：

为了实现烟雾检测，我们需要连接一个烟雾传感器到STM32的GPIO引脚。烟雾传感器通常通过测量环境中的烟雾颗粒浓度来判断是否有烟雾。

#include "stm32f10x.h"

void Smoke_Init()
{
  // 配置GPIO引脚为输入模式
  RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN; // 使能GPIOA时钟
  GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF1; // 清除原先的配置
  GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_CNF1_0; // 设置为浮空输入
}

uint32_t Smoke_ReadData()
{
  return GPIOA->IDR & GPIO_IDR_IDR1; // 读取GPIO引脚状态
}

上述代码中，我们只需要读取GPIO引脚的状态来获取烟雾检测结果。

1. 窗户状态监测：

为了实现窗户状态监测，我们需要连接一个磁簧传感器到STM32的GPIO引脚。磁簧传感器通常由一个开关和一个磁铁组成，当两者靠近时，开关闭合，否则开关断开。

#include "stm32f10x.h"

void Window_Init()
{
  // 配置GPIO引脚为输入模式
  RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN; // 使能GPIOA时钟
  GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF1; // 清除原先的配置
  GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_CNF1_1; // 设置为模拟输入
  GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_MODE1; // 设置为浮空输入
}

uint32_t Window_ReadData()
{
  return GPIOA->IDR & GPIO_IDR_IDR1; // 读取GPIO引脚状态
}

在上述代码中，我们只需要读取GPIO引脚的状态来获取窗户的开关状态。

1. 安全警报：

为了实现安全警报，我们需要连接一个蜂鸣器和一个LED灯到STM32的GPIO引脚。当系统检测到安全事件时，蜂鸣器将触发警报声音，LED灯将闪烁。

#include "stm32f10x.h"

void Buzzer