Mouser2014 智能硬件创新设计大赛
项目报告
题 目： 基于 STM32 处理器的武警报警信息系统终端
学 校： 西安工程大学
指导教师： 朱磊
视频观看地址：
现在板子不在手上，以后补上
题 目： 基于 STM32 处理器的武警报警信息系统终端
关键词： 报警系统；STM32；MP3；以太网；LCD；武警
摘要
本文提出的武警报警信息系统终端，可实现报警和联动响应，支持以太网和
WIFI 两种通信模式，可实现移动哨位报警和固定哨位报警，语音和显示报警信
息用户可自行定制。
本终端主要由 STM32F103 处理器模块和 C8051F340 处理器模块构成，
STM32 处理器扩展了 MP3、LCD 触摸屏、SD 卡、LED、按键、继电器等子模
块，主要负责检测按键输入、生成/解析通信协议、读取存储文件数据、实现立
体化报警、外部设备控制等工作，C8051F340 处理器扩展了以太网通信子模块和
WIFI 通信子模块，主要负责报警数据的接收和发送，并通过 UART 接口与
STM32 处理器传输通信数据。
1. 引言
1.1 设计背景
武警部队担负维护国家安全稳定的重任，日常执勤是其主要任务。然而，武
警部队执勤的地域往往存在执勤面积大，执勤点多，地形复杂等问题，很难保证
武警的执勤、指挥和管理的效率，且浪费人力资源。这种传统低效率的执勤方式
显然已经不再适合如今飞速发展的社会，武警执勤的信息化、联动性、实时性也
成为武警部队面临的问题。武警报警信息系统具有其网络化通信、智能化监控、
网点化分布的特点，不仅可以大幅减轻武警的工作负担，提高执勤的效率，而且
大大提升了全面应对突发事件的能力，避免了不必要的损失，因此，武警部队对
于可靠的报警信息系统一直有较高的需求。当前，市面上的报警终端大多为固定
置式装置，存在体积大、成本高、无法应用于移动哨位等问题，而市场上的一些
无线便携式终端又存在功能简单、报警形式单一等问题。
武警信息系统是由多个执勤区域的多个节点组网构成，每个节点的报警终端
是构成一个完整报警信息系统的核心部件，报警终端作为报警信息系统的核心组
成部分，承担着报警信息收集、传输、处理等重要任务。当前，报警信息系统中
的各终端主要采用单片机、DSP 或 ARM 等为核心的嵌入式系统设计方案和以计
算机技术为基础的 PC 机设计方案。相比较而言，嵌入式系统方案成本较低，但
通用性差；而计算机通用性好、数据处理能力强、后期升级维护方便，但其成本
较高且不便于控制底层硬件。
1.2 设计目的
为保证武警执勤的信息化和联动化，设计了一款基于 STM32 处理器的武警报
警信息系统终端，该终端支持基于以太网的有线通信和基于 WiFi 的无线通信两
种通信模式，一处报警，处处联动；支持语音、LCD、LED 等多种同时报警；
支持按键、触摸屏两种方式触发报警；
1.3 拟解决问题
（1）本终端可支持多种类型的警情事件：报警、命令、查询、请求等，每
种事件类型又有多种不同信息内容和处理方式，因此，需准确有效的对不同事件
进行判断并作出相应动作，且处理速度快。
（2）为保证各终端传输判断警情事件的准确和快速，需制定一套通信协议，
该通信协议应具有以下特点：内容覆盖全面，可包括所有警情信息的数据；精简，
保证传输、处理快速；具有可扩展性；包含起始码与结束码；包含源终端地址与
目的终端地址。
（3）警情事件触发时，为能准确快速定位所需的报警信息文件，需为报警
文件制定统一的命名规则，且命名规则需与通信协议相对应。
2. 系统方案
为满足移动哨位执勤的需求，本终端需支持有线通信和无线通信两种通信模
式，一处报警，处处联动响应；为实现报警全方位多样化，本终端扩展多个模块，
可支持语音、LCD、LED 等多种方式同时报警，报警内容用户可自行定制；支
持按键、触摸屏两种输入方式触发报警；同时，本终端可将武警部队已有的多种
设备如电网、摄像头、红外线等多种设备融为一体。
2.1 整体设计
图 2-1 为整个系统的结构设计示意图，图 2-2 为系统设计框图。
STM32处理器
语音报警
模块
LED报警
模块
触摸屏报
警模块
存储模块
按键模块
电源模块
WIFI通信
模块
以太网通
信模块
C8051F34
0处理器
UART
继电器模
块
图 2-1 系统结构设计示意图
以太网模块
SDIO
SD卡电
路
MP3解码
电路
SPI1
并行接口&SPI
LCD触摸屏模块
供电模
块
STM32F103ZE
LED模块
I/O口
继电器
板
按键板
继电器
蜂鸣器
SPI3
FSMC
(TX )
UART2
(RX)
USART3
(RX )
UART2
(TX)
C8051F340
握手
I/O
握手
I/O
UART1
(RX)
(TX)
WIFI
模块
外部设
备
图 2-2 系统设计框图
本终端主要由以下模块构成：STM32 处理器模块、供电模块、MP3 语音解
码模块、LCD 触摸屏模块、LED 模块、SD 卡模块、按键模块、继电器模块、和
通信模块。通信模块包括以太网和 WiFi 两个子模块，由 C8051F340 处理器控制
实现，并通过 UART 与 STM32 处理器传输通信数据。当有报警事件触发时，
STM32 处理器判断事件作出响应的同时生成通信协议，并通过 UART 将数据包
发送给 C8051F340 处理器，C8051F340 通过以太网或 WIFI 将报警数据广播给网
络中的其他终端；当以太网或 WIFI 接受到报警信息时，C8051F340 处理器将报
警数据放入缓存区并通过 UART 发送给 STM32 处理器进行处理。
2.2 系统各模块设计介绍
供电模块：为方便连接武警部队外部设备，终端采用 12V 直流电源供电，12V
直流通过稳压芯片 LM2575 将电压稳压得到固定的 5V 为 LCD 触摸屏控制器、
C801F340 单片机等元器件供电，输出 1A 电流供整个终端使用。5V 电流通过低
压降稳压器得到 3.3V 和 2.5V 电压。在电源部分和各芯片输入电压接口，需进行
滤波，以得到比较稳定的直流电流。
MP3 语音解码模块：该模块负责解码 MP3 语音文件，有报警触发时，可实
现终端的语音报警。终端选用 VS1003 作为终端的语音解码芯片，该芯片供电电
压为 3.3V 模拟正电源、2.5V 数字正电源及 3.3VI/O 正电源，通过 SPI 接口与
STM32 处理器进行通信。
LCD 触摸屏模块：该模块为本终端的显示模块，LCD 体积小、功耗低、承
载的信息量大，可实现移动哨位终端的触摸按键报警和报警信息显示。本终端中
STM32 处理器通过 SPI 接口与 LCD 的触摸屏控制器通信，FSMC 接口模仿 8080
时序与 LCD 的显示屏控制器通信。
SD 卡模块：终端的存储模块，负责存储语音和显示的报警文件，当有报警
触发时，STM32 处理器从 SD 卡中读取出相应的报警文件，并将数据发送到各报
警模块进行 MP3 语音报警和 LCD、LED 显示报警。终端采用 Micro SD 卡作为
数据存储设备。
LED 屏模块：采用灵信 LS-T 的 LED 屏，STM32 处理器通过 UART 对其进
行控制。
按键模块：基于 STM32 处理器 I/O 口扩展按键，用户可通过按键输入警情
事件，实现终端报警。
继电器模块：基于 STM32 处理器 I/O 口扩展继电器，继电器连接外部子弹
箱、摄像头等设备，处理器可通过继电器改变和查询外部设备的工作状态。
