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零知IDE——基于STM32F407VET6的HC-SR505安防监控系统

news 2025/9/17 6:47:02

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目录

一、硬件接线部分

1.1 硬件清单

1.2 接线方案

1.3 具体接线图

1.4 连接实物图

二、代码讲解部分

2.1 引脚定义与库引入

2.2 初始化设置

2.3 HC-SR505处理函数

2.4 非阻塞式设计

2.5 系统完整代码

三、项目结果演示

3.1 操作流程

3.2 视频演示

四、HC-SR505热释电传感器工作原理

五、常见问题解答 (FAQ)

Q1： HC-SR505检测距离太近或角度不够？

Q2： HC-SR505一直输出高电平是怎么回事？

Q3： 为什么人静止不动时传感器不触发？

（1）项目概述

        本项目基于功能强大的STM32F407VET6微控制器（零知增强板主控芯片）和HC-SR501人体热释电红外传感器，构建了一个多功能、可视化的智能安防监控系统。系统不仅能够检测人体活动并触发声光报警，还能实时监测环境的温湿度和光照强度，通过一块240x240分辨率的彩色TFT显示屏直观地展示所有信息。

（2）项目难点及解决方案

       问题描述：多任务处理与实时性，确保同时处理传感器数据读取

（3）项目效果预览

HC-SR505项目效果预览

一、硬件接线部分

1.1 硬件清单

元件名称型号/规格数量备注
主控板STM32F407VET6核心1零知增强板主控板
人体红外传感器HC-SR5011核心检测器件
温湿度传感器DHT111温湿度监测
光敏电阻模块模拟输出1光线监测
TFT显示屏1.3英寸 ST77891240x240分辨率
有源蜂鸣器BUZZER1声音报警
LED5mm1报警指示灯
电阻220Ω1用于LED限流（如果LED无内置电阻）
连接线Dupont线若干连接到各个模块

1.2 接线方案

零知增强板引脚连接的元件与引脚说明
5DHT11 DATA温湿度数据线
6HC-SR501 OUT人体感应信号输出
A0光敏电阻模块 AO模拟光线强度信号
12蜂鸣器 + / S控制蜂鸣器发声
13LED阳极（长脚）报警指示灯（通过220Ω电阻接地）
53TFT TFT_CSSPI片选
8TFT TFT_DC数据/命令选择
9TFT TFT_RST复位
7TFT TFT_BL背光控制
3.3VTFT VCC显示屏电源（注意：很多1.54寸屏是3.3V）
GNDTFT GND显示屏电源地
52TFT SCKSPI时钟
51TFT MOSISPI主出从入

        注意：TFT屏的通信连接到硬件SPI，请参照零知增强板的引脚说明图连接。HC-SR505连接使用+5V电源供电，其他组件使用3.3V供电。

1.3 具体接线图

1.4 连接实物图

二、代码讲解部分

2.1 引脚定义与库引入

#include <Adafruit_GFX.h>    // 核心图形库
#include <Adafruit_ST7789.h> // ST7789显示屏驱动库
#include <SPI.h>             // SPI通信库
#include <DHT.h>             // DHT温湿度传感器库// 引脚定义
#define TFT_CS    53
#define TFT_DC    8
// ... 其他引脚定义
#define PIR_PIN   6 // HC-SR501输出信号引脚

PIR_PIN 6 定义了HC-SR501传感器的信号线连接在数字引脚6上。所有设备的工作都基于这些引脚定义。

2.2 初始化设置

void setup() {// ... 串口初始化tft.init(240, 240); // 初始化显示屏pinMode(TFT_BL, OUTPUT);digitalWrite(TFT_BL, HIGH); // 开启背光pinMode(PIR_PIN, INPUT_PULLUP); // 设置HC-SR505引脚为输入上拉模式// ... 其他引脚模式设置dht.begin(); // 启动DHT传感器drawMainScreen(); // 绘制主界面
}

HC-SR505传感器输出为高阻态，引脚电平能被稳定地拉高，防止误触发。drawMainScreen() 函数绘制了项目的静态UI框架

2.3 HC-SR505处理函数

void handlePIRSensor() {static bool lastPirState = false;bool pirState = digitalRead(PIR_PIN); // 读取传感器当前状态if (pirState != lastPirState) { // 状态发生变化lastPirState = pirState;if (pirState) { // 状态变为HIGH，检测到人体！tft.fillCircle(60, 75, 15, ST77XX_GREEN); // 更新UI图标为绿色digitalWrite(LED_PIN, HIGH);               // LED亮tone(BUZZER_PIN, 1000, 200);               // 蜂鸣器短响一声// 在屏幕底部显示警告文字tft.fillRect(0, 220, 240, 20, ST77XX_RED);tft.setCursor(30, 222);tft.print("Human activity detected!");// 触发蜂鸣器间断鸣响逻辑lastBuzzerTime = millis();buzzerState = true;analogWrite(BUZZER_PIN, 10); // PWM驱动蜂鸣器，音量较小} else {// 状态变为LOW，无人tft.fillCircle(60, 75, 15, ST77XX_RED); // 图标恢复红色digitalWrite(LED_PIN, LOW);              // LED灭tft.fillRect(0, 220, 240, 20, ST77XX_BLACK); // 清除警告文字}}
}

lastPirState：比较当前状态和上一次状态来判断是否发生变化。只有在变化时才执行后续动作，避免持续触发。

2.4 非阻塞式设计

void loop() {static unsigned long lastUpdate = 0;// 每500ms更新一次显示if (millis() - lastUpdate > 500) {lastUpdate = millis();updateSensorData();    // 更新温湿度和光照数据显示handlePIRSensor();     // 检查HC-SR501状态}handleEncoder();    // (预留)处理编码器checkButtonPress(); // (预留)处理按钮handleBuzzer();     // 处理蜂鸣器报警声音
}

使用millis()计时，每500毫秒执行一次数据更新和传感器检查

2.5 系统完整代码

#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_ST7789.h>
#include <SPI.h>
#include <DHT.h>// 引脚定义
#define TFT_CS    53
#define TFT_DC    8
#define TFT_RST   9
#define TFT_BL    7
#define PIR_PIN   6
#define DHT_PIN   5
#define LIGHT_SENSOR A0
#define ENC_CLK   2
#define ENC_DT    3
#define ENC_SW    4
#define BUZZER_PIN 12
#define LED_PIN   13// 初始化显示屏
Adafruit_ST7789 tft = Adafruit_ST7789(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);
DHT dht(DHT_PIN, DHT11);// 全局变量
int menuIndex = 0;
int lastEncoded = 0;
long lastButtonPress = 0;
unsigned long lastBuzzerTime = 0;
bool buzzerState = false;
bool screenOn = true;void setup() {Serial.begin(9600);// 初始化显示屏tft.init(240, 240);tft.setRotation(1);tft.fillScreen(ST77XX_BLACK);tft.setTextSize(3);tft.setCursor(60, 110);tft.print("Ready");delay(500);pinMode(TFT_BL, OUTPUT);digitalWrite(TFT_BL, HIGH);// 初始化传感器pinMode(PIR_PIN, INPUT_PULLUP);pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);pinMode(LED_PIN, OUTPUT);pinMode(ENC_CLK, INPUT_PULLUP);pinMode(ENC_DT, INPUT_PULLUP);pinMode(ENC_SW, INPUT_PULLUP);dht.begin();// 绘制初始界面drawMainScreen();Serial.println("智能安防系统升级版启动完成！");
}void loop() {static unsigned long lastUpdate = 0;// 每500ms更新一次显示if (millis() - lastUpdate > 500) {lastUpdate = millis();updateSensorData();handlePIRSensor();}handleEncoder();checkButtonPress();handleBuzzer();
}void drawMainScreen() {tft.fillScreen(ST77XX_BLACK);// 绘制标题栏tft.fillRect(0, 0, 240, 30, ST77XX_BLUE);tft.setCursor(30, 10);tft.setTextColor(ST77XX_WHITE);tft.setTextSize(2);tft.print("Security system");// 绘制数据区域tft.setTextColor(ST77XX_WHITE);tft.setTextSize(1);// 人体检测区域tft.fillRoundRect(10, 40, 100, 60, 5, ST77XX_MAGENTA);tft.setCursor(25, 50);tft.print("Detection");tft.fillCircle(60, 75, 15, ST77XX_RED);// 温湿度区域tft.fillRoundRect(130, 40, 100, 60, 5, ST77XX_MAGENTA);tft.setCursor(145, 50);tft.print("Temp & humi");// 光线感应区域tft.fillRoundRect(10, 110, 100, 60, 5, ST77XX_MAGENTA);tft.setCursor(25, 120);tft.print("Light sensing");// 状态区域tft.fillRoundRect(130, 110, 100, 60, 5, ST77XX_MAGENTA);tft.setCursor(150, 120);tft.print("System status");tft.setCursor(135, 150);tft.print("Running");// 底部菜单tft.fillRect(0, 180, 240, 60, ST77XX_CYAN);tft.setCursor(15, 195);tft.setTextColor(ST77XX_BLACK);tft.print("Status    Settings    Data    About");
}void updateSensorData() {// 更新温湿度显示float temp = dht.readTemperature();float humidity = dht.readHumidity();tft.fillRect(135, 65, 90, 30, ST77XX_MAGENTA);tft.setTextColor(ST77XX_WHITE);tft.setCursor(135, 65);tft.print("T:");tft.setCursor(150, 65);tft.print(temp);tft.setTextColor(ST77XX_WHITE);tft.setCursor(135, 80);tft.print("H:");tft.setCursor(150, 80);tft.print(humidity);// 更新光线感应显示int lightValue = analogRead(LIGHT_SENSOR);int lightLevel = map(lightValue, 0, 1023, 0, 100);tft.fillRect(15, 135, 90, 30, ST77XX_MAGENTA);tft.setCursor(35, 135);tft.setTextColor(ST77XX_WHITE);tft.print(lightLevel);// 绘制光线指示条tft.fillRect(20, 150, 20, 5, ST77XX_BLACK);tft.fillRect(20, 150, lightLevel * 0.2, 5, ST77XX_YELLOW);
}void handlePIRSensor() {static bool lastPirState = false;bool pirState = digitalRead(PIR_PIN);if (pirState != lastPirState) {lastPirState = pirState;if (pirState) {// 检测到人体tft.fillCircle(60, 75, 15, ST77XX_GREEN);digitalWrite(LED_PIN, HIGH);tone(BUZZER_PIN, 1000, 200);// 显示警告信息tft.fillRect(0, 220, 240, 20, ST77XX_RED);tft.setCursor(30, 222);tft.setTextColor(ST77XX_WHITE);tft.print("Human activity detected!");// 触发蜂鸣器lastBuzzerTime = millis();buzzerState = true;analogWrite(BUZZER_PIN, 10); // 最小音量} else {// 无人体活动tft.fillCircle(60, 75, 15, ST77XX_RED);digitalWrite(LED_PIN, LOW);// 清除警告信息tft.fillRect(0, 220, 240, 20, ST77XX_BLACK);}}
}void handleBuzzer() {// 处理蜂鸣器间断播报if (buzzerState && millis() - lastBuzzerTime > 1000) {buzzerState = !buzzerState;lastBuzzerTime = millis();if (buzzerState) {analogWrite(BUZZER_PIN, 10); // 最小音量} else {analogWrite(BUZZER_PIN, 0); // 关闭}}
}void handleEncoder() {// 处理旋转编码器输入// 实现菜单导航功能
}void checkButtonPress() {// 处理按钮按下事件// 实现功能选择
}

pirState参数说明： 存储HC-SR501当前输出电平的变量。HIGH表示检测到人体，LOW表示未检测到。

程序流程图：

三、项目结果演示

3.1 操作流程

（1）上电启动

        系统初始化，屏幕显示“Ready”后进入主界面。主界面分为四个区域：人体检测（红色）、温湿度、光线感应、系统状态（Running）

（2）正常监控状态

        无人经过时，人体检测图标为红色，温湿度和光照数据正常刷新，底部无报警信息。

（3）触发报警状态

        当有人进入HC-SR505探测范围时：
        人体检测图标立即变为绿色，LED指示灯亮起，屏幕底部出现红色报警条并显示警告信息，蜂鸣器开始报警。

（4）报警解除

        人离开探测范围后，所有报警指示（屏幕、LED、蜂鸣器）自动解除，系统恢复常态监控

3.2 视频演示

HC-SR505安防监控系统

从启动、正常监控、HC-SR505快速触发报警到自动解除报警的全过程

四、HC-SR505热释电传感器工作原理

        HC-SR505是一款基于热释电红外（Pyroelectric Infrared, PIR）技术的迷你型人体自动感应模块。与HC-SR501相比，它具有体积小、触发灵敏、自动延时的特点。

工作原理

        人体有恒定的体温，一般在37℃左右，因此会发射出特定波长约为10uM的红外线。被动红外探测器的工作原理是检测人体发射的约10uM的红外线。

HC-SR505采用重复触发模式，即在前一次输出结束后，如果再次检测到人体移动，会立即重新输出高电平。

五、常见问题解答 (FAQ)

Q1： HC-SR505检测距离太近或角度不够？

A： HC-SR505的探测距离和角度是固定的，无法像HC-SR501那样调节：

如需更大范围检测，需要考虑使用多个传感器或选择HC-SR501等可调节型号。

Q2： HC-SR505一直输出高电平是怎么回事？

A： 可能是传感器故障或安装环境有问题：

检查是否安装在有强烈热源或气流变化大的地方。确保电源稳定，模块未损坏。

Q3： 为什么人静止不动时传感器不触发？

A： 这是所有PIR传感器的共同特性：

它们检测的是红外辐射的变化，而不是静态热源。人静止时红外辐射无变化，传感器无法检测。

项目资源整合

        DHT11温湿度传感器库：  DHT-sensor-library        


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