基于stm32單片機的智能安防系統(tǒng)的設計-電子信息科學與技術畢業(yè)論文

1、<p>　　基于STM32的智能安防系統(tǒng)的設計</p><p>　　學生專業(yè)： 電子信息科學與技術 </p><p>　　學生姓名： 王正輝 </p><p>　　指導教師： 康輝 </p><p><b>　　摘要</b></p>

2、<p>　　隨著社會的發(fā)展，人們的生活質量越來越高，家用電器和廚房設施也隨之增多,家庭存在的安全隱患相應增加,同時整個社會正處于轉型期，家庭的安全問題也引起了人們的關注。傳統(tǒng)的安全防范措施已無法適應現(xiàn)代化社會的需求。因此，將智能化引入住宅小區(qū)已成為一種趨勢，并且在智能化住宅的家庭智能管理系統(tǒng)中，安防報警已經成為民用建筑領域，向信息化和網絡化發(fā)展的一個重要組成部分。</p><p>　　基于將最新的通信技

3、術融合到傳統(tǒng)產業(yè)中的考慮，本文綜合了單片機、無線數(shù)據通信、數(shù)據采集等技術，研究并設計了以STM32單片機基于GSM短信模塊作為信息傳輸?shù)募彝グ卜老到y(tǒng)。此系統(tǒng)由主控制器、顯示模塊、信息傳輸模塊和防盜模塊，防火模塊，聲光報警模塊等組成，可解決傳統(tǒng)安防系統(tǒng)存在的隱患，讓家庭防盜更及時、使用更方便。它不再依賴有線電話執(zhí)行報警，而是借助最可靠、最成熟的GSM移動網絡，以最直觀的中文短消息形式，直接把報警情況反映到用戶的手機屏幕上，并發(fā)出聲音報警，

4、可以防范一定的險情，用戶可以通過無線遙控對該系統(tǒng)進行布防和解防。該系統(tǒng)具有用戶投資小，運營費用少的優(yōu)點，并且操作簡單。</p><p>　　關鍵詞　安防系統(tǒng)；防火；STM32；GSM</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of the society, The qua

5、lity of people life become more And more good，Accordingly, The number of household electrical appliances And kitchen facilities also become more，So the safe hidden trouble in security family is increasing, at the same ti

6、me the whole society is in transition period, the family security problem has caused the attention of people. Traditional security measures have been unable to meet the needs of modern society. Therefore, it has become a

7、 trend to the in</p><p>　　In consideration of based on the latest communications technology integrated into traditional industries, this article combination the knowledge of the micro-controller, wireless da

8、ta communication, data acquisition technology. Then research and design the home security system，based on GSM module as the information transmission and STM32 micro-controller. This system consists of main controller, di

9、splay module, information transmission module and alarm module, fire protection module, sound alarm</p><p>　　Keywords　 Security system；Fire prevention；STM32；GSM</p><p><b>　　目錄</b><

10、;/p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景和意義1</p><p>　　1.2 國內發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　

11、　1.3 智能安防系統(tǒng)的發(fā)展前景3</p><p>　　第2章 系統(tǒng)方案設計4</p><p>　　2.1 設計任務與要求4</p><p>　　2.2 方案的比較4</p><p>　　2.3 系統(tǒng)總體設計思路6</p><p>　　2.4 本章小結7</p><p>　　第3章

12、系統(tǒng)硬件設計8</p><p>　　3.1 主控模塊的設計8</p><p>　　3.1.1 STM32最小系統(tǒng)8</p><p>　　3.1.2 SD卡電路的設計10</p><p>　　3.1.3 字庫Flash接口電路11</p><p>　　3.2 防火監(jiān)控的設計11</p><

13、p>　　3.2.1 煙霧傳感器的電路設計12</p><p>　　3.2.2 天然氣體濃度監(jiān)測的電路設計12</p><p>　　3.2.3 電流傳感器的工作原理和電路設計13</p><p>　　3.2.4 火焰?zhèn)鞲衅鞯碾娐吩O計14</p><p>　　3.3 防盜監(jiān)控的設計15</p><p>　　

14、3.4 環(huán)境監(jiān)控模塊16</p><p>　　3.4.1 溫濕度傳感器的電路設計16</p><p>　　3.4.2 CO傳感器的工作原理和電路設計17</p><p>　　3.5 報警模塊的設計18</p><p>　　3.5.1 聲音報警18</p><p>　　3.5.2 GSM模塊短信報警19<

15、;/p><p>　　3.6 人機交互顯示模塊的設計22</p><p>　　3.7 電源模塊22</p><p>　　3.8 無線遙控電路設計23</p><p>　　3.9 本章小結24</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設計25</p><p>　　4.1 軟件模塊化設計25<

16、;/p><p>　　4.2 系統(tǒng)軟件子程序25</p><p>　　4.2.1 SD卡驅動設計25</p><p>　　4.2.2 FAT32文件系統(tǒng)27</p><p>　　4.2.3 時間模塊程序設計34</p><p>　　4.2.4 RTC實時時鐘驅動程序設計34</p><p>

17、　　4.2.5 液晶顯示設計35</p><p>　　4.3 硬件驅動子程序設計38</p><p>　　4.3.1 GSM短信報警設計38</p><p>　　4.3.2 煙霧監(jiān)控設計39</p><p>　　4.3.3 天然氣監(jiān)控設計40</p><p>　　4.3.4 CO監(jiān)控設計41</p&g

18、t;<p>　　4.3.5 溫濕度監(jiān)控設計42</p><p>　　4.3.6 電流監(jiān)控設計43</p><p>　　4.3.7 火焰監(jiān)控設計44</p><p>　　4.3.8 防盜監(jiān)控設計45</p><p>　　4.3.9 語音播報設計46</p><p>　　4.3.10 無線遙控設計

19、47</p><p>　　4.4 模塊整合48</p><p>　　4.5 本章小結50</p><p>　　第5章 仿真和調試51</p><p>　　5.1 硬件調試問題51</p><p>　　5.2 軟件調試問題51</p><p>　　5.3 實物演示結果51</p&

20、gt;<p>　　5.4 本章小結56</p><p><b>　　結論57</b></p><p><b>　　致謝58</b></p><p><b>　　參考文獻59</b></p><p>　　附錄1 原理圖60</p><p

21、>　　附錄2 實物圖63</p><p><b>　　附錄3 程序64</b></p><p><b>　　CONTENTS</b></p><p>　　Abstract(Chinese)I</p><p>　　Abstract(English)II</p><p&

22、gt;　　Chapter 1 Introduction1</p><p>　　1.1 Background And Significance1</p><p>　　1.2 Domestis Situation1</p><p>　　1.3 The Development Prospects Of Intelligent Security Systems3&l

23、t;/p><p>　　Chapter 2 The plan Of System Design4</p><p>　　2.1 The Design Task And Requirements4</p><p>　　2.2 Scheme Comparison4</p><p>　　2.3 Design Ideas Of System6<

24、/p><p>　　2.4 The Summary Of This Chapter7</p><p>　　Chapter 3 The hardware Circuit Design8</p><p>　　3.1 The Design Of The Main Control Module8</p><p>　　3.1.1 STM32 Syste

25、m8</p><p>　　3.1.2 SD Card Circuit Design10</p><p>　　3.1.3 Flash Circuit Design11</p><p>　　3.2 The Design Of Monitoring Fire11</p><p>　　3.2.1 Smoke Sensor Circuit De

26、sign12</p><p>　　3.2.2 The Circuit Design Of Natural Gas Concentration Monitoring12</p><p>　　3.2.3 The Working Principle And Circuit Design Of Current Sensor13</p><p>　　3.2.4 Flam

27、e Sensor Circuit Design14</p><p>　　3.3 The Design Of security Monitoring15</p><p>　　3.4 Environmental Monitoring module16</p><p>　　3.4.1 The Circuit Design Of temperature And Hum

28、idity16</p><p>　　3.4.2 The CO Sensor working principle And Circuit Design17</p><p>　　3.5 The Design Of the Design Module18</p><p>　　3.5.1 Voice Design18</p><p>　　3.

29、5.2 SMS Design19</p><p>　　3.6 The Design Of The Display Module22</p><p>　　3.7 The Design Of The Power Supply Module22</p><p>　　3.8 The Remote Control Of Wireless Circuit Design2

30、3</p><p>　　3.9 The Summary Of This Chapter24</p><p>　　Chapter 4 The system sOftware Design25</p><p>　　4.1 The Software Modular Design25</p><p>　　4.2 The System Softw

31、are subroutines25</p><p>　　4.2.1 SD Card Driver Design25</p><p>　　4.2.2 FAT32 File System27</p><p>　　4.2.3 Time Module Design program34</p><p>　　4.2.4 RTC Driver De

32、sign34</p><p>　　4.2.5 Display Design35</p><p>　　4.3 Hardware Driver Software Design38</p><p>　　4.3.1 SMS Design38</p><p>　　4.3.2 Smoke Monitoring39</p><

33、p>　　4.3.3 Gas Monitoring40</p><p>　　4.3.4 CO Monitoring41</p><p>　　4.3.5 Temperature And Humidity42</p><p>　　4.3.6 Current Monitoring43</p><p>　　4.3.7 Flame Moni

34、toring44</p><p>　　4.3.8 Security Monitoring45</p><p>　　4.3.9 Voice Design46</p><p>　　4.3.10 The Wireless Remote Control47</p><p>　　4.4 The Main Program48</p>

35、<p>　　4.5 The Summary Of This Chapter50</p><p>　　Chapter 5 Design Debugging51</p><p>　　5.1 Hardware debugging problem51</p><p>　　5.2 Software debugging problem51</p>

36、;<p>　　5.3 Visual illustration51</p><p>　　5.4 The Summary Of This Chapter56</p><p>　　Summary57</p><p>　　Acknowledgements58</p><p>　　References59</p>

37、<p>　　Appendix 1 Physical Map60</p><p>　　Appendix 2 The Picture63</p><p>　　Appendix3 The Source Code64</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　課題背景和意義&

38、lt;/b></p><p>　　隨著人民物質生活水平的不斷提高和社會經濟的飛速發(fā)展，人們對其住宅的要求也越來越高，表現(xiàn)在不僅希望擁有舒適溫馨的住所，而且對其安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。然而經濟的快速增長也帶來了相當大的負面社會效應，城鄉(xiāng)、區(qū)域收入差距進一步拉大，社會結構、社會治安日趨復雜，社會矛盾開始凸顯[1]。</p><p>　　隨著流動人口迅速增加，盜竊、入室搶劫

39、等刑事案件也呈現(xiàn)出了增長趨勢，并且危害越來越嚴重，人們越來越渴望有一個安全生活的空間，但是犯罪分子的作案手段越來越高明，他們甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那種依靠安裝防盜門窗、或靠人防的防范方式越來越不能滿足人們日常防范的要求；這時，傳統(tǒng)的家庭住宅顯然己經遠遠不能滿足人們的需求。</p><p>　　人們迫切需要一種智能型的家庭安全防范報警系統(tǒng)，能可靠的進行日常安全防范工作，及時發(fā)現(xiàn)各種險情并通知戶主，以

40、便將險情消滅在萌芽狀態(tài)，這樣人們便可安心工作，同時也保證了居民的生命財產不受損失[2]。于是有關家庭、辦公室和倉庫等處的安全防范和自動報警系統(tǒng)的開發(fā)研制日益被科研單位和生產廠家所重視，現(xiàn)在市場上也出現(xiàn)了各種名目繁多的報警裝置，但多由于可靠性較差、造價高或使用復雜而難于普及。</p><p>　　而隨著電子通訊技術的飛速發(fā)展，單片機以其具有體積小、價格低、集成度高、性價比高等突出優(yōu)點已在工業(yè)控制、智能儀表、數(shù)控機床

41、、數(shù)據采集以及各種家用電器等方面得到了廣泛應用。因此利用單片機和一些簡單的外圍器件來開發(fā)一種適合于家庭、倉庫、銀行等重要場所的低價位、運行可靠的多功能智能型安全防范報警系統(tǒng)，對室內出現(xiàn)的入室盜竊事件自動發(fā)出報警信息并通知戶主進行及時處理已經勢在必行[3]。</p><p><b>　　國內發(fā)展現(xiàn)狀</b></p><p>　　隨著科學技術的迅猛發(fā)展，人類已經步入了信息

42、時代，智能化住宅也應運而生，計算機技術、網絡技術、控制技術、通信技術等各種技術的發(fā)展為智能建筑的發(fā)展打下了堅實的基礎。另一方面社會上廣大的開發(fā)商、工程業(yè)主等也逐漸加大了智能建筑的投資。住宅智能化現(xiàn)在還沒有確切的定義，它一般包括住宅安全自動化，通信自動化，保健自動化和管理自動化。安全技術防范行業(yè)是智能住宅安全自動化的一個重要內容，隨著近幾年國際互聯(lián)網技術的發(fā)展，安防行業(yè)得到快速發(fā)展[4]。在我國，家庭安全防范報警系統(tǒng)已成為智能小區(qū)中實現(xiàn)安

43、全管理的基礎，根據我國建設部的規(guī)定，主要包括電視監(jiān)控、防盜報警、求救求助、煤氣泄漏報警、消防報警等內容。家庭智能報警便是其中的一項內容，報警器應具有多個探測器接口，可接收紅外及微波探測器、感煙探測器、溫度探測器、煤氣泄漏探測器等傳來的報警信號，然后通過通訊網絡將報警信息傳送到相關人的通訊設備上，以使災情得到及時處理，保護人們的生命財產安全[5]。報警設備主要是在兩方面發(fā)展較快，一方面是探測器技術和探測器的發(fā)展，一方面是遠程報警系統(tǒng)的發(fā)展

44、。探測器的發(fā)展主要表現(xiàn)在出現(xiàn)了被動紅外、超聲波和微波三種不同的探測技術，各種不</p><p>　　智能安防系統(tǒng)的發(fā)展前景</p><p>　　隨著社會的發(fā)展，農村城鎮(zhèn)化和人員流動性增大，社會治安狀況更趨復雜，因此作為社會的基本單元“安全防范問題就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的機械式（防盜網、防盜窗）家居防衛(wèi)在實際使用中暴露出一些明顯的問題，如：影響樓房美觀，市容整潔；影響火災救援通道；給犯罪分子提

45、供了便利的翻越條件；時間久了會有高空墜物的危險等。</p><p>　　所以作為新一代的智能安全防盜報警器系統(tǒng)就應運而生，并日益受到廣泛的重視和運用。另外，為了進一步規(guī)范住宅小區(qū)智能化建設，建設部特別制定了智能小區(qū)的等級標準，按照其要求智能小區(qū)中必須具有安全防范、信息管理、物業(yè)管理和信息網絡等系統(tǒng)。因此，智能安防系統(tǒng)已經逐漸成為小區(qū)建設的必備項目，在未來生活中必將成為安防項目中的主流[7]。</p>

46、<p><b>　　系統(tǒng)方案設計</b></p><p><b>　　設計任務與要求</b></p><p>　　設計一個安防監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)可實現(xiàn)功能如下：</p><p>　　考慮產品的性價比，進行系統(tǒng)的整體方案設計。</p><p>　　用戶交互界面要求簡潔，必須采用漢字顯示<

47、/p><p>　　實現(xiàn)防盜功能和防火功能</p><p>　　實現(xiàn)家用電器過流保護功能</p><p>　　具有聲光報警的功能，并且可以實現(xiàn)短信報警</p><p>　　能測量室內溫度和濕度，并且當溫度超過設定溫度時報警</p><p><b>　　實現(xiàn)實時時間的顯示</b></p>&

48、lt;p>　　當人員外出時，可把報警系統(tǒng)設置在外出布防狀態(tài)，在家可以設置為安全狀態(tài)。</p><p>　　用無線遙控完成安防系統(tǒng)的布防，解防，解警等工作。</p><p><b>　　方案的比較</b></p><p>　　方案一：基于FPGA的電路設計。整個系統(tǒng)分為八個部分組成：主控模塊，防火監(jiān)控模塊，防盜監(jiān)控模塊，報警模塊，顯示模塊，

49、存儲模塊，時鐘模塊，無線遙控模塊。其整體框圖如圖2-1所示。 </p><p>　　圖2-1 基于FPGA系統(tǒng)設計框圖</p><p>　　主控制器模塊采用FPGA為系統(tǒng)的控制器，F(xiàn)PGA可以實現(xiàn)各種復雜的邏輯功能，模塊大，密度高，它將所有器件集成在一塊芯片上，減少了體積，提高了穩(wěn)定性。 FPGA采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模實時系統(tǒng)的控制核心。通過防火監(jiān)控模

50、塊和防盜監(jiān)控模塊將信號采集后給FPGA進行處理，F(xiàn)PGA處理后打印到顯示屏上，如果數(shù)據出現(xiàn)異常，則通過報警模塊進行報警。但是由于本設計對數(shù)據處理的時間要求不高，F(xiàn)PGA的高速處理的優(yōu)勢得不到充分體現(xiàn)，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同時由于芯片的引腳較多，實物硬件電路板布線復雜，加重了電路設計和實際焊接的工作。</p><p>　　方案二：基于單片機微控制器的電路設計。整個系統(tǒng)可分為：主控模塊，防火監(jiān)控模塊，防

51、盜監(jiān)控模塊，報警模塊，用戶交互顯示模塊，無線遙控模塊如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 基于單片機系統(tǒng)設計框圖</p><p>　　本設計方案采用單片機作為控制模塊的核心，利用軟件編程使單片機不停的讀取防火防盜傳感器信號，經過數(shù)據處理，由液晶屏作為用戶交互顯示界面。單片機算術運算功能強、軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制。由于其功耗低、體積小、技術成熟和

52、成本低，且可對其進行擴展，附帶顯示設備，單鍵輸入等設備，使用方便，還可通過軟件編程實現(xiàn)對步進電機的速度預設顯示。單片機芯片引腳少，軟硬件連接簡便靈活，硬件容易實現(xiàn)。</p><p><b>　　方案選擇：</b></p><p>　　方案一是以FPGA為系統(tǒng)的控制器。本設計對數(shù)據處理的時間要求不高，F(xiàn)PGA的高速處理的優(yōu)勢得不到充分體現(xiàn)，并且由于其集成度高，使其成本偏

53、高，同時由于芯片的引腳較多，實物硬件電路板布線復雜，加重了電路設計和實際焊接的工作。方案二采用單片機作為系統(tǒng)控制的核心，軟件編程靈活、自由度大、功耗低、體積小、成本低，軟硬件連接簡便靈活，硬件容易實現(xiàn)。</p><p>　　綜上所述，通過對兩種方案進行分析比較，雖然方案一功能強大，但軟件編程復雜、硬件實現(xiàn)較困難、器件價格較高；方案二不僅能實現(xiàn)設計任務要求的功能，而且軟件編程靈活、自由度大、硬件實現(xiàn)較容易、元器件性

54、價比較高，因而綜合考慮采用方案二。</p><p><b>　　系統(tǒng)總體設計思路</b></p><p>　　根據系統(tǒng)功能的要求和系統(tǒng)構成的需要來規(guī)劃總體的設計思路，其總體設計方案如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 基于單片機系統(tǒng)設計框圖</p><p>　　本設計需要實現(xiàn)的功能總共分為6個大的模塊，分別為主

55、控模塊，防火監(jiān)控模塊，防盜監(jiān)控模塊，報警模塊，用戶交互顯示模塊，無線遙控模塊，存儲模塊。主控模塊采用STM32F103RCT6為主控芯片，內部集成了RTC時鐘，并且在芯片外接了一個2M的FLASH用作存儲漢字庫，和一個8K的EEPROM用來存放數(shù)據，保證掉電數(shù)據不丟失 [8]，防火監(jiān)控模塊使用溫濕度采集傳感器，煙霧傳感器，天然氣濃度傳感器，電流傳感器，火焰?zhèn)鞲衅?，對室內?shù)據進行采集，然后通過AD轉換后將數(shù)據處理后打印到TFT彩屏上，當數(shù)

56、據發(fā)生異常時，控制器會報警，可以處理一部分險情，并且短信通知用戶，而且用戶可以通過發(fā)短信的方式來設置電流提醒的上限值。防盜監(jiān)控模塊包括人體熱釋電傳感器，當在布防模式下發(fā)生異常情況時，主控制器會控制報警系統(tǒng)進行報警并且發(fā)短信告知用戶。報警模塊主要分為聲音報警和GSM短信報警，當發(fā)生險情時會發(fā)出聲音報警和短信報警。無線遙控模塊主要的作用是解除警報和布防以及解除布防的功能。</p><p><b>　　本章小

57、結</b></p><p>　　本章中，首先說明了本設計的任務和要求，根據設計任務列舉了兩個可行的方案，再通過對這兩個方案的仔細比較和論證，最終確定了設計方案，并且規(guī)劃了詳細的設計思路。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設計</b></p><p>　　本設計在硬件上分為8個模塊：主控模塊，防火監(jiān)控模塊，防盜監(jiān)控模塊，環(huán)境監(jiān)控模

58、塊，報警模塊，用戶交互顯示模塊，無線遙控模塊，電源模塊。</p><p><b>　　主控模塊的設計</b></p><p>　　主控模塊包括一個STM32最小系統(tǒng)，一個SD卡接口電路，一個2M的Flash芯片電路。</p><p><b>　　STM32最小系統(tǒng)</b></p><p>　　本設計

59、采用ST公司生產的STM32F103RCT6為平臺，其內核是Cortex-M3內核進行MP3播放器的設計。接下來介紹本設計用到的幾個芯片，首先就是主控芯片STM32F103RCT6[9]。</p><p>　　STM32F103RCT6是ST公司推出的Cortex-M3內核32位微處理器。具有高性能、低成本、低功耗的特點，專門為嵌入式應用領域設計，STM32F103RCT6是ARM7 架構，采用Thumb-2 技

60、術將 16 位和 32 位指令相結合，使代碼密度和性能達到了最佳平衡。Thumb-2技術比純ARM代碼少使用31%的內存，減小了設計開銷，同時能夠提供比Thumb技術高出38%的性能[10]。</p><p>　　本設計所采用的微處理器ST公司的STM32F103RCT6外圍電路有以下幾個：</p><p><b>　　1．晶體振蕩器</b></p>&

61、lt;p>　　STM32F103RCT6有5個時鐘源可供使用，分別是HSE（高速外部）晶體振蕩器，HSI（高速內部）晶體振蕩器，PLL時鐘，40K低速內部RC（LSI RC）振蕩器，32.768K的低速外部（LSE）晶體振蕩器。HSE、HIS、PLL可驅動設計時鐘，HSE可用外部有源時鐘或者石英/陶瓷諧振晶體，頻率范圍4MHZ~16MHZ，HIS頻率為8MHZ，PLL鎖相環(huán)倍頻輸出，PLL的時鐘源可選HIS/2、HSE或者HSE/

62、2,倍頻可選2~16倍頻,但不可超過72MHZ。LSI RC用于驅動獨立看門狗，或者通過程序驅動RTC，用于從停機或待機模式下自動喚醒[11]。LSE用于驅動RTC。HIS和LSI RC是片內時鐘不依靠任何元件，它能降低成本，但不夠精準。主振蕩器由SOC-IN輸入管腳輸入或者在SOC-IN輸入管腳和SOC-OUT輸出管腳這件接一個外部晶體振蕩器。設計采用8MHZ的晶體振蕩器，晶體振蕩電路如圖3-1所示：</p><p

63、>　　圖3-1 晶體振蕩電路</p><p>　　用一個1M電阻和晶振相連是為了讓晶振能夠快速起振，同時，在晶振起振后更為穩(wěn)定。</p><p><b>　　2．復位電路</b></p><p>　　STM32F103RCT6的外部復位輸入引腳NRST為低電平復位，復位電路如圖3-2所示。</p><p>　　圖3

64、-2 晶體振蕩電路</p><p>　　當按鍵按下時能給整個電路復位，而且上電時也能給電路復位。</p><p><b>　　3．下載和調試</b></p><p>　　下載和調試設計使用JTAG下載和調試，相應的電路設計如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3仿真和調試電路</p><p>

65、;<b>　　SD卡電路的設計</b></p><p>　　SD卡（Secure Digital Memory Card）是基于FLASH儲存介質的新一代記憶設備，具有體積小、容量大、數(shù)據傳輸快、移動靈活、安全性能好以及兼容MMC卡等特點。SD卡有SD和SPI兩種工作模式，相對于SD模式，SPI模式可以簡化主機設計，降低成本。</p><p>　　CLK：時鐘信號，每

66、個時鐘周期傳輸一個命令或數(shù)據位，頻率0~25MHz之間變化，SD卡的總線管理器可以不受任何限制的自由產生0~25MHz的頻率；</p><p>　　CMD：雙向命令和回復線，命令是一次主機到從卡操作的開始，命令可以是從主機到單卡尋址，也可以是到所有卡；回復是對之前命令的回答，回復可以來自單卡或所有卡；</p><p>　　DAT0~3：數(shù)據線，數(shù)據可以從卡傳向主機也可以從主機傳向卡。<

67、;/p><p>　　SD卡以命令形式來控制SD卡的讀寫等操作?？筛鶕顚Χ鄩K或單塊進行讀寫操作。在SPI模式下其命令由6個字節(jié)構成，其中高位在前。</p><p>　　STM32F103RCT6單片機沒有SD總線接口，所以只能使用SPI模式，</p><p>　　SD卡模塊電路如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 SD卡模塊電路<

68、;/p><p>　　SD卡使用的SPI模式，所以把SD卡掛接在STM32F103RCT6的SPI1上面。SD卡的SPI通信必須在每個IO口都用一個47K左右的上拉電阻，這里選擇47K。SD卡的電路比較簡單只要連接無誤，一般沒問題。</p><p>　　字庫Flash接口電路</p><p>　　由于顯示需要用到漢字，如果要對漢字進行取模顯示，程序太復雜，所以本設計采用了

69、一個2M的Flash芯片用來存放字庫。字庫的讀寫采用SPI總線的方式，所以將其連接到了控制器的SPI1總線上，電路如圖3-5 所示。</p><p>　　圖3-5 字庫Flash接口電路</p><p><b>　　防火監(jiān)控的設計</b></p><p>　　防火監(jiān)控是由溫濕度采集傳感器，MQ2煙霧傳感器，MQ5天然氣濃度傳感器，電流傳感器，火

70、焰?zhèn)鞲衅鳂嫵?，當室內的煙霧濃度或者天然氣的濃度超標的時候，控制器會發(fā)出聲光報警和短信報警。</p><p>　　煙霧傳感器的電路設計</p><p>　　煙霧傳感器MQ2所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫(SnO2)。當傳感器所處環(huán)境中存在煙霧時，傳感器的電導率隨空氣中煙霧氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號，電路設計如圖

71、3-6所示。</p><p>　　圖3-6煙霧監(jiān)控電路</p><p>　　圖中R16的作用是調節(jié)煙霧濃度傳感器的靈敏度，本設計使用的是直接檢測AOUT輸出的電壓量，AOUT的值跟煙霧濃度成正比，煙霧濃度越大，AOUT的值越大。</p><p>　　天然氣體濃度監(jiān)測的電路設計</p><p>　　本設計采用的天然氣傳感器是MQ-5，MQ-5氣

72、體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫。當傳感器所處環(huán)境中存在天然氣體時，傳感器的電導率隨空氣中天然氣體濃度的增加而增大，其電路如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 天然氣檢測電路</p><p>　　圖中R17的作用是調節(jié)天然氣濃度傳感器的靈敏度，本設計使用的是直接檢測MQ5-AOUT輸出的模擬量，MQ5-AOUT的值跟天然氣濃度成正比，天然氣濃度越大，MQ

73、5-AOUT的值越大。</p><p>　　電流傳感器的工作原理和電路設計</p><p>　　本設計使用的電流傳感器是ACS712，該器件具有精確的低偏置線性霍爾傳感器電路，且其銅制的電流路徑靠近晶片的表面。通過該銅制電流路徑施加的電流能夠生成可被集成霍爾 IC 感應并轉化為成比例電壓的磁場。通過將磁性信號靠近霍爾傳感器，實現(xiàn)器件精確度優(yōu)化。精確的成比例電壓由穩(wěn)定斬波型低偏置 BiCMO

74、S 霍爾IC提供，該 IC 出廠時已進行精確度編</p><p><b>　　程[12]。 </b></p><p>　　當通過用作電流感測通路的主要銅制電流路徑（從引腳1和2，到3和4）的電流不斷上升時，器件的輸出具有正斜率 (>VIOUT(Q))。其電路設計如圖3-8所示：</p><p>　　圖3-8電流監(jiān)控原理圖</p>

75、;<p>　　其中P2的兩端接到家用電纜的主干路上，通過P3給芯片供電，7腳輸出一個模擬量，電流和模擬量的關系成線性，電流越大，輸出的模擬量越大。</p><p>　　火焰?zhèn)鞲衅鞯碾娐吩O計</p><p>　　本設計選用的火焰?zhèn)鞲衅魇亲贤饣鹧鎮(zhèn)鞲衅鳎捎诨鹧娴妮椛涫蔷哂须x散光譜的氣體輻射和伴有連續(xù)光譜的固體輻射，其波長在0.1-10μm或更寬的范圍，為了避免其他信號的干擾，常

76、利用波長<300nm的紫外線，或者火焰中特有的波長在4.4μm附近的CO2輻射光譜作為探測信號。紫外線傳感器只對185~260nm狹窄范圍內的紫外線進行響應,而對其它頻譜范圍的光線不敏感,利用它可以對火焰中的紫外線進行檢測[13]。故火焰探測的220m-280nm中紫外波段屬太陽光譜盲區(qū)（日盲區(qū)）。紫外火焰探測技術，使系統(tǒng)避開了最強大的自然光源-太陽造成的影響，信息處理的負擔大為減輕。所以可靠性較高，加之它是光子檢測手段，因而信噪

77、比高，具有極微弱信號檢測能，其工作電路設計如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9明火監(jiān)控原理圖</p><p>　　電阻R1的作用是分壓和限流，沒有火焰的狀態(tài)，傳感器就好比一個阻值很小的電阻，經過一個比較器后輸出一個高電平，而當有火焰的時候，傳感器就相當于一個阻值很大的電阻，分得的電壓經過比較器后輸出一個低電平，電阻R3的作用是調節(jié)火焰?zhèn)鞲衅鞯撵`敏度。</p><

78、;p><b>　　防盜監(jiān)控的設計</b></p><p>　　防盜監(jiān)控是由人體紅外傳感器構成。人體熱釋電紅外傳感器通過接收移動人體輻射出的特定波長的紅外線，可以將其轉化為與人體運動速度，距離，方向有關的低頻電信號。當熱釋電紅外傳感器受到紅外輻射源的照射時，其內部敏感材料的溫度將升高，極化強度減弱，表面電荷減少，通常將釋放掉的這部分電荷稱為熱釋電電荷[14]。由于熱釋電電荷的多少可以反映

79、出材料溫度的變化，所以由熱釋電電荷經電路轉變成的輸出電壓也同樣可以反映出材料溫度的變化，從而探測出紅外輻射能量的變化。紅外探測器的光學系統(tǒng)可以將來自多個方向的紅外輻射能量聚焦在探測器上，這樣紅外探測器就可以探測到某一個立體探測空間內熱輻射的變化，進而判斷有沒有人。其電路原理圖如圖3-10所示。</p><p>　　圖3-10 防盜監(jiān)控電路設計</p><p>　　圖中R60的作用為調節(jié)人體

80、感應的距離。IOUT是輸出，當沒有人體經過時，IOUT輸出時低電平，當有人體出現(xiàn)時，IOUT輸出高電平。</p><p><b>　　環(huán)境監(jiān)控模塊</b></p><p>　　環(huán)境監(jiān)控部分主要包括溫濕度傳感器DHT11和CO傳感器，下面將詳細的介紹這兩個部分。</p><p>　　溫濕度傳感器的電路設計</p><p>

81、　　本設計采用的溫濕度傳感器是DHT11，DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點[15]。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲

82、存在OTP內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選擇。產品為 4 針單排引腳封裝。其電路圖如圖3-11所示：</p><p>　　圖3-11 溫濕度測量電路</p><p>　　DHT11采用的是單總線的數(shù)據讀寫方

83、式，所以在這里用了一個R38，5K的電阻給數(shù)據線電平拉高。</p><p>　　CO傳感器的工作原理和電路設計</p><p>　　MQ-7氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫。采用高低溫循環(huán)檢測方式低溫（1.5V加熱）檢測一氧化碳，傳感器的電導率隨空氣中一氧化碳氣體濃度增加而增大，高溫（5.0V加熱）清洗低溫時吸附的雜散氣體。使用簡單的電路即可將電導率的變化，轉換

84、為與該氣體濃度相對應的輸出信號。</p><p>　　本模塊的電路設計與煙霧傳感器相同，CO監(jiān)控電路如圖3-12所示：</p><p>　　圖3-12 CO監(jiān)控電路</p><p>　　圖中R36的作用是調節(jié)CO濃度傳感器的靈敏度，本設計使用的是直接檢測MQ7-AOUT輸出的電壓量，MQ7-AOUT的值跟CO濃度成正比，CO濃度越大，MQ7-AOUT的值越大。<

85、;/p><p><b>　　報警模塊的設計</b></p><p>　　報警模塊是由聲光報警和GSM模塊短信報警組成。當控制器檢測到不同的險情時，會根據險情來進行不同的報警方式。本節(jié)將詳細介紹這兩部分。</p><p><b>　　聲音報警</b></p><p>　　聲音報警部分采用的語音芯片是JQ6

86、500，JQ6500是一個提供串口的MP3芯片，完美的集成了MP3、WMV的硬解碼。同時軟件支持TF卡驅動，支持電腦直接更新spi flash的內容，支持FAT16、FAT32文件系統(tǒng)。通過簡單的串口指令即可完成播放指定的音樂，這款芯片具有以下特點：</p><p>　　1．支持采樣率(KHz):8/11.025/12/16/22.05/24/32/44.1/48</p><p>　　2．

87、24位DAC輸出，動態(tài)范圍支持90dB，信噪比支持85dB</p><p>　　3．完全支持FAT16、FAT32文件系統(tǒng)</p><p>　　4．多種控制模式，并口控制模式、串口模式、AD按鍵控制模式</p><p>　　其工作電路設計如圖3-13所示。</p><p>　　圖3-13 語音播報電路原理圖</p><p&

88、gt;　　其中DAC-L和DAC-R是耳機輸出，TX和RX是232總線數(shù)據的發(fā)送和接收接口。其中Busy是檢查語音模塊是否在工作的標志位，當語音模塊工作時，Busy為高電平，當語音模塊停止工作時，Busy為低電平。</p><p><b>　　GSM模塊短信報警</b></p><p>　　GSM模塊是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板

89、上，具有獨立的操作系統(tǒng)、GSM射頻處理、基帶處理并提供標準接口的功能模塊。因此，GSM模塊具有收發(fā)SMS短消息、語音通話、GPRS數(shù)據傳輸?shù)然贕SM網絡進行通信的基本功能。本設計使用的是</p><p>　　SIM900A模塊，該模塊與 GSM phase2/2兼容、雙頻（GSM900/GSM1800）、RS-232數(shù)據口、符合ETSI標準GSM0707和GSM0705，且易于升級為GPRS模塊；該模塊集射頻電

90、路和基帶于一體，向用戶提供標準的AT命令接口，為數(shù)據、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸[16]。</p><p>　　GSM模塊可分為GSM基帶處理器（Baseband Processor）、無線收發(fā)模塊（Radio）、電源供給模塊（Power Supplay ASIC）和FLASH閃存幾部分，其結構如圖3-14所示。</p><p>　　圖3-14 TC35i模塊功能結構框

91、圖</p><p>　　GSM基帶處理器是GSM模塊的核心，它集成了C166MCU處理器內核及DSP內核，MCU及DSP程序和數(shù)據存儲器，可編程的系統(tǒng)時間發(fā)生器PLL，MCU及DSP定時器，脈沖載波調制輸出，串行RF控制接口，兼容ISO-7816 SIM卡接口，數(shù)字和模擬語音濾波器和AD-DA轉換器，電池電壓測量電路，電池環(huán)境溫度檢測電路，C51及C52密碼單元，GMSK調節(jié)器，靜、動態(tài)電源管理器等模塊。<

92、/p><p>　　無線收發(fā)模塊是建立在無線收發(fā)芯片SMARTI基礎上，收發(fā)器由差分接收電路、非轉移調制環(huán)路傳送器、RF PLL及IF合成器、外置收發(fā)天線組成。</p><p>　　電源供給模塊為系統(tǒng)供電。GSM引擎TC35i所需直流電壓為3.3-4.4V，最大電流為2A（待機時電流很小，一般為3mA，但在發(fā)送語音、數(shù)據機短信時要很大的電流驅動，因此必須外加電源，額定電流至少2A）。</p

93、><p>　　其電路如圖3-15所示。</p><p>　　圖3-15 GSM電路設計原理圖</p><p>　　人機交互顯示模塊的設計</p><p>　　本設計采用240*320分辨率2.8寸的彩屏，支持262K/65K色，控器采用ILI9325，ILI9325控制電路如圖3-16所示.</p><p>　　圖3-16

94、 ILI9325控制電路</p><p>　　在VCC5V和GND之間接兩個電容是傍路消振電容，防止通過電源引入的干擾和寄生振蕩。通過BL-CTR可以對TFT背光進行調節(jié)，同時加了LCD背光限流電阻防止電流過大燒毀背光燈。</p><p><b>　　電源模塊</b></p><p>　　電源電路的功能介紹：此電路在整個設計中起著很重要的作用，

95、是提供器械運轉的原動力。此在本系統(tǒng)中，由于傳感器較多，工作電流挺大，用普通的LM7805穩(wěn)壓芯片不能滿足本設計的需要，所以本設計采用的穩(wěn)壓芯片是LM2596。設計思路很簡單：將220V交流電經變壓、整流、LM2596可調輸出電壓式穩(wěn)壓芯片、濾波后得到所需的5V電壓，電路如圖3-17所示。</p><p>　　圖3-17 電源電路</p><p><b>　　無線遙控電路設計<

96、;/b></p><p>　　在本系統(tǒng)中，需要使用無線來控制布防解防解警，采用遙控器來實現(xiàn)該功能。設計思路是：將接收器連到單片機上，采用按鍵給發(fā)射器采用不同的編碼方式，當不同的按鍵按下時，主控制器通過不同的編碼來執(zhí)行不同的動作。本設計中采用PT2262/PT2272來實現(xiàn)遙控器的功能。由于發(fā)射器采用的是現(xiàn)成的，只需要給接收器進行設計，其電路圖如圖3-18所示。</p><p>　　圖

97、3-18 無線遙控接收電路</p><p><b>　　本章小結</b></p><p>　　在本章中，主要對主控模塊、防火監(jiān)控、防盜監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、顯示模塊，報警模塊，電源和無線遙控等硬件進行了詳細的設計。并且詳細的說明了每個模塊的工作原理和電路結構，以及相關的電阻電容的選取及其作用。</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件設計<

98、;/b></p><p>　　整個安防系統(tǒng)的軟件設計是一個比較復雜的設計，不可能一次把所有的代碼都寫出來。這里對軟件代碼的編寫采用模塊化的設計思想，將整個軟件設計逐步劃分為子設計，再將子設計逐步細化為單一功能的模塊來實現(xiàn)，最后再將所有的模塊整合成一個大設計，實現(xiàn)預期的功能。</p><p><b>　　軟件模塊化設計</b></p><p&g

99、t;　　從整個設計來說，按其與硬件的相關性，可以把軟件分為兩部分：一是與硬件相關的底層驅動軟件子設計。而是與硬件無關的系統(tǒng)子程序設計。這兩個子設計的軟件又可以細化為許多模塊。</p><p>　　對于系統(tǒng)軟件子程序設計包括如下模塊程序：LCD驅動模塊、Flash字庫、SD卡驅動模塊、FAT文件系統(tǒng)模塊、實時時鐘驅動模塊。</p><p>　　對于底層硬件驅動子程序設計包括如下模塊程序：電流

100、監(jiān)控模塊、天然氣監(jiān)控模塊、煙霧監(jiān)控模塊，CO監(jiān)控模塊，明火監(jiān)控模塊、語音播報模塊、GSM模塊，溫濕度監(jiān)控模塊。</p><p>　　當進行模塊化程序設計時，首先要明確模塊的功能作用，將其劃分為一個個獨立的功能模塊，將它們封裝成為函數(shù)，供給其他模塊調用。底層驅動實現(xiàn)一些基本的底層功能，如硬件初始化、與硬件密切相關的時序函數(shù)等。而應用層則實現(xiàn)整個軟件設計的應用功能函數(shù)。</p><p><

101、;b>　　系統(tǒng)軟件子程序</b></p><p><b>　　SD卡驅動設計</b></p><p>　　SD卡有兩個可選的通訊協(xié)議：SD模式和SPI模式。SD模式是SD卡標準的讀寫方式，但是在選用SD模式時，往往需要選擇帶有SD卡控制器接口的控制器，或者通過加入額外的SD卡控制單元以實現(xiàn)SD卡的讀寫。然而，控制器STM32F103RCT6T6沒有集

102、成SD卡控制器接口，但是卻擁有很強大的SPI接口，故選用SPI模式讀取SD卡。</p><p>　　SD卡在上電初期自動進入SD總線模式，要進入SPI模式要先向SD卡發(fā)送復位命令CMD0。CS為低電平時，SPI模式被啟動，但在發(fā)復位命令CMD0前，要發(fā)送>74個時鐘，這是因為SD卡內部供電電壓上升時間大約為64個CLK，剩余的10個CLK用于SD卡同步，這之后才能開始CMD0的操作。</p>

103、<p>　　SD卡初始化流程圖如圖4-1所示，具體的實現(xiàn)是通過u8 SD-Init(void)函數(shù)實現(xiàn)的。</p><p>　　圖4-1 SD卡初始化流程圖</p><p>　　完成SD卡初始化后，接下來就是SD卡讀寫數(shù)據。SD卡讀數(shù)據的過程就是先發(fā)讀命令，然后接受到應答信號，接下來就讀取數(shù)據，讀完后停止數(shù)據讀取并取消片選。SD卡讀數(shù)據流程圖如圖4-2所示，具體實現(xiàn)通過u8 SD

104、-ReadDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt)函數(shù)實現(xiàn)。</p><p>　　圖4-2 SD卡讀數(shù)據流程圖</p><p>　　SD卡寫數(shù)據類似于讀數(shù)據過程只是發(fā)的命令變成了CMD24，如圖4-3 SD 卡寫數(shù)據流程圖，具體實現(xiàn)通過u8 SD-WriteDisk(const u8*buf,u32 sector,u8 cnt)函數(shù)實現(xiàn)。SD卡寫數(shù)據流程如圖4-3所示。

105、</p><p>　　圖4-3 SD卡寫數(shù)據流程圖</p><p><b>　　FAT32文件系統(tǒng)</b></p><p>　　本設計要用到SD卡，不可避免要管理文件設計，所以，對文件設計的解析是本設計的重點。FATFS是FAT32的簡化版本，設計支持FAT16和FAT32文件設計，由于FAT32文件設計是一個復雜而龐大的構架，這里僅簡單介紹F

106、AT32文件設計的構架。</p><p>　　FAT32文件的設計</p><p>　　DBR（DOS BOOT RECORD 操作設計引導記錄區(qū)）</p><p>　　DBR 是學習FAT32的首要知識點。DBR 中的BPB （BIOS Parameter Block）部分是這一區(qū)域的核心部分（第12~90 字節(jié)為BPB），理解了BPB 的意義，能夠更好的實現(xiàn)和操

107、控FAT32。關于DBR 對于FAT32的重要不言而喻了，DBR各字節(jié)意義如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 DBR區(qū)各字節(jié)意義</p><p>　　DBR區(qū)內，對用戶有用的數(shù)據不過90個字節(jié)（即BPB字段）。但僅僅這90個字節(jié)就可以告訴關于磁盤的信息，比如每扇區(qū)字節(jié)數(shù)、每簇扇區(qū)數(shù)、磁道扇區(qū)數(shù)等等。對于讀取這些信息，只有遵循DBR中的字段定義，BPB部分數(shù)據字節(jié)意義如圖4-5所

108、示。</p><p>　　通過對字段的讀取，可以得到FAT32文件設計的諸多重要信息：每扇區(qū)字節(jié)數(shù)、每簇扇區(qū)數(shù)、根目錄簇號、該卷總扇區(qū)數(shù)、FAT圖4-5所在的扇區(qū)數(shù)等。</p><p>　　圖4-5 BPB部分字段意義</p><p><b>　　FAT表</b></p><p>　　FAT 表是一種鏈式結構用于FAT3

109、2 文件設計中磁盤數(shù)據（文件）索引和定位。FAT 表是最有特色的一部分在FAT32 文件設計中，F(xiàn)AT表的鏈式存儲機制也是FAT32 的精華所在，因為有了它數(shù)據能夠不連續(xù)存儲，使磁盤更為出色的發(fā)揮功能。那么，F(xiàn)AT 表到底在什么地方？它是什么樣子的呢？第一步從BPB 中提取的參數(shù)中的 FirstFATSector 就知道了FAT表所在的扇區(qū)號。其實每一個FAT 表都會對應另一個與它一模一樣的FAT ，而且這兩個FAT 表是同步的，簡單的

110、說就是對一個FAT 表的操作，同樣地，也要在另一個FAT表進行相同的操作，保證它們的內容時刻都一致。當然這是為了安全起見，當一個FAT 遭到破壞的時候，完全可以從另一個FAT 表進行恢復。FAT表內容如圖4-6所示。</p><p><b>　　圖4-6 FAT表</b></p><p>　　前8個字節(jié)“F8 FF FF 0F FF FF FF FF”為FAT32的F

111、AT 表頭標記，用以表示FAT 表的開始在此處。后面的數(shù)據每一個簇項為四個字節(jié)（從第2 簇開始），用以標記此簇的下一個簇號。</p><p>　　若某個文件的開始簇為第2 簇的話，那么就到FAT 表里來查找，看文件是否有下一個簇（當文件大小大于一個簇的容量，就會有數(shù)據存儲到下一個簇，但下一個簇與上一個簇未必就是連續(xù)的），在圖4-6中可以看到“簇2”的內容為“FF FF FF 0F”，這個標記就說明這個文件到第2

112、簇就已經結束了（“00 00 00 00 ”表示未分配的簇，“FF FF FF F7”表示壞的簇），沒有后繼的簇，也就是說此文件的大小是小于一個簇的容量的。</p><p>　　在進行簇數(shù)或者其他信息的獲取時，要注意CPU是大端模式還是小端模式，SD卡用的是大端模式，也就是高位在后，低位在前。讀取時要注意。</p><p>　　這里有必須對簇和扇區(qū)的概念進行說明：扇區(qū)是磁盤上最小可尋址存儲

113、單元，通常情況下每個扇區(qū)為512 個字節(jié)。由于多數(shù)文件要比扇區(qū)大，因此為了存儲器將能存儲更多數(shù)據，必須對一個文件分配最小的存儲空間，這個最小存儲空間也就是簇。根據存儲設備(磁盤、閃卡和硬盤)的容量，為了使存儲空間得到最有效的應用簇的大小可以不同。早期的360KB 磁盤上，2 個扇區(qū)(1024 字節(jié))為一簇大?。坏谝慌?0MB 硬盤增加到8 個扇區(qū)(4096 字節(jié))為一簇大??；現(xiàn)在的小型閃存設備上的典型簇大小是8KB或者16KB。2GB