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智能家居安防报警系统是一个集成了多传感器数据融合、逻辑判断与远程通信的综合性系统，其设计起点在于主控制器的选型与系统拓扑结构的构建。由于安防系统需要同时处理来自门窗磁传感器、红外人体探测器（PIR）、烟雾传感器以及燃气传感器等多个监测点的数据，且要求极高的实时响应速度，单片机必须具备足够多的外部中断接口或GPIO口，并具有良好的抗干扰性能。在选型上，可以考虑拥有丰富I/O资源的中高端8位单片机或入门级32位单片机。例如，AVR系列的ATmega128或STM32F103系列，它们不仅引脚多，而且具备多个硬件UART串口，便于同时连接GSM/4G短信模块、WiFi模块以及各类传感器。系统架构上，为了布线方便与美观，部分远距离传感器节点（如阳台红外对射）可采用无线射频（RF 433MHz或ZigBee）方式与主机通信，这就要求主控板上集成无线接收解码电路。电源设计上，安防系统必须具备断电保护功能，即在市电被切断的情况下，系统应自动无缝切换至备用锂电池供电，确保报警功能不受影响。因此，电源模块需包含充电管理电路（如TP4056）和电源自动切换电路（利用PMOS管实现低压降切换），保证主控芯片和通信模块的电压稳定。
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前端探测传感阵列的设计是系统实现全方位防护的基础。针对防盗需求，门窗位置安装磁开关传感器，利用干簧管与磁铁的配合检测门窗开合状态，该类传感器输出简单的开关量信号，直接接入单片机I/O口并配置为上拉输入；室内关键区域部署热释电红外传感器（PIR），为了减少宠物走动引起的误报，需选用双元或四元探头，并配合菲涅尔透镜进行区域分割，硬件上可通过比较器调节灵敏度阈值。针对防火与防泄露需求，选用离子式或光电式烟雾传感器以及半导体气敏传感器。这些传感器输出的往往是模拟电压信号，需要利用单片机的ADC模块进行数字化采样。为了提高系统的鲁棒性，软件设计中不能简单地依靠单次电平跳变判断报警，而应引入“去抖动”逻辑和“二次确认”机制：例如，当红外传感器触发后，如果在几秒内再次触发或伴随门磁触发，才判定为有效入侵。此外，为了防止传感器线路被剪断或短路，高端设计中常采用线尾电阻（EOL）连接方式，通过检测回路电阻的变化来区分正常、报警和故障（短路/开路）状态。
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报警响应与远程通信机制是系统发挥实际效用的关键。当确认发生警情时，本地响应包括驱动高分贝蜂鸣器或警号发出啸叫，并通过继电器控制强光爆闪灯，以震慑入侵者并提醒周围邻居。同时，系统通过串口向通信模块（如SIM800C GSM模块或ESP8266 WiFi模块）发送指令。若采用GSM方案，单片机通过AT指令集控制模块向预设的用户手机号码发送具体的报警短信（如“客厅窗户检测到入侵”），并拨打电话进行语音提醒；若采用WiFi方案，则通过MQTT协议将报警信息推送到用户的手机APP或云端服务器。系统还应具备“布防”与“撤防”功能，可以通过无线遥控器、RFID刷卡或手机APP进行操作。在软件逻辑上，需设计完善的状态机，包含“撤防待机”、“延时布防”（给用户离开的时间）、“全防守模式”和“在家模式”（只防守外围门窗，不防守室内红外）。为了方便用户查询历史记录，系统应扩展外部存储器（如SD卡或EEPROM），循环记录最近的报警时间、类型和防区号。整个PCB设计需注意射频天线部分的阻抗匹配和电磁兼容性，避免无线信号发射时干扰单片机的复位电路或模拟采样电路。
#include "stm32f10x.h" #include <string.h> // Simulated GPIO Definitions #define SENSOR_DOOR GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) #define SENSOR_PIR GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) #define SENSOR_SMOKE GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2) #define BUZZER_ON GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0) #define BUZZER_OFF GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0) #define GSM_TX_PIN GPIO_Pin_9 #define GSM_RX_PIN GPIO_Pin_10 typedef enum { STATE_DISARMED, STATE_ARMED, STATE_ALARM } SystemState; SystemState current_state = STATE_DISARMED; uint8_t alarm_source = 0; void Delay_ms(uint32_t ms) { uint32_t i; for(i = 0; i < ms * 8000; i++) __NOP(); } void UART_Init() { // Standard initialization code for USART1 would go here // Enable clocks, configure GPIO PA9/PA10, configure USART settings } void UART_SendString(char* str) { while(*str) { USART_SendData(USART1, *str++); while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET); } } void Send_SMS(char* message) { UART_SendString("AT+CMGF=1\r\n"); Delay_ms(200); UART_SendString("AT+CMGS=\"+1234567890\"\r\n"); Delay_ms(200); UART_SendString(message); USART_SendData(USART1, 0x1A); // CTRL+Z Delay_ms(2000); } void Alarm_Trigger(uint8_t source) { current_state = STATE_ALARM; alarm_source = source; // Activate Local Alarm BUZZER_ON; // Send Remote Alert if(source == 1) Send_SMS("ALARM: Door Opened!"); else if(source == 2) Send_SMS("ALARM: Motion Detected!"); else if(source == 3) Send_SMS("ALARM: Smoke Detected!"); } void System_Loop() { // Check Sensors based on state if(current_state == STATE_ARMED) { if(SENSOR_DOOR == 1) { // Assuming Active High Alarm_Trigger(1); } if(SENSOR_PIR == 1) { Alarm_Trigger(2); } } // Smoke sensor is 24h zone, always active if(SENSOR_SMOKE == 1) { Alarm_Trigger(3); } // Alarm handling if(current_state == STATE_ALARM) { // Toggle buzzer for pattern BUZZER_ON; Delay_ms(500); BUZZER_OFF; Delay_ms(500); // Check for disarm button (Simulated) if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_13) == 0) { current_state = STATE_DISARMED; BUZZER_OFF; } } // Check for Arm button if(current_state == STATE_DISARMED) { if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_14) == 0) { Delay_ms(5000); // Exit delay current_state = STATE_ARMED; // Beep once to confirm BUZZER_ON; Delay_ms(100); BUZZER_OFF; } } } int main(void) { // System Init SystemInit(); // GPIO Init code... UART_Init(); while(1) { System_Loop(); } }如有问题，可以直接沟通
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