STM32实战：基于STM32F103的车内防窒息系统（红外检测+GSM报警）

LCG元2026-05-23 9:54

文章目录

    • [1. 项目概述](#1. 项目概述)
    • [2. 系统设计与工作流程](#2. 系统设计与工作流程)
      • [2.1 系统功能](#2.1 系统功能)
      • [2.2 系统框图](#2.2 系统框图)
    • [3. 硬件准备与连接](#3. 硬件准备与连接)
      • [3.1 物料清单](#3.1 物料清单)
      • [3.2 电路连接图](#3.2 电路连接图)
    • [4. 软件开发环境搭建](#4. 软件开发环境搭建)
      • [4.1 软件安装](#4.1 软件安装)
      • [4.2 创建工程](#4.2 创建工程)
    • [5. 代码实现 (基于标准外设库)](#5. 代码实现 (基于标准外设库))
      • [5.1 HC-SR501人体红外传感器驱动](#5.1 HC-SR501人体红外传感器驱动)
      • [5.2 DS18B20温度传感器驱动](#5.2 DS18B20温度传感器驱动)
      • [5.3 SIM800A GSM模块驱动](#5.3 SIM800A GSM模块驱动)
      • [5.4 主程序逻辑与报警控制](#5.4 主程序逻辑与报警控制)
      • [5.5 延时函数实现](#5.5 延时函数实现)
    • [6. 系统测试与调试](#6. 系统测试与调试)
      • [6.1 硬件测试步骤](#6.1 硬件测试步骤)
      • [6.2 软件调试技巧](#6.2 软件调试技巧)
      • [6.3 常见问题排查](#6.3 常见问题排查)
    • [7. 项目优化与扩展建议](#7. 项目优化与扩展建议)
      • [7.1 功能扩展](#7.1 功能扩展)
      • [7.2 可靠性提升](#7.2 可靠性提升)
      • [7.3 产品化考虑](#7.3 产品化考虑)
    • [8. 总结](#8. 总结)

1. 项目概述

随着汽车保有量的激增，儿童或宠物被误锁车内导致窒息的安全事故时有发生。本设计基于STM32F103单片机，开发一套低成本、高可靠性的车内防窒息报警系统。系统通过HC-SR501人体红外传感器 检测车内是否有人，当检测到人员滞留且车内温度超过安全阈值时，立即通过SIM800A GSM模块向预设手机号发送报警短信，提醒车主及时处理，从而避免悲剧发生。

本教程面向零基础的STM32初学者，将从硬件选型、电路连接、软件编程到系统测试，提供完整、可直接落地的详细步骤。所有代码均提供完整文件，可直接复制使用。

2. 系统设计与工作流程

2.1 系统功能

  1. 人体检测：使用HC-SR501红外传感器实时监测车内是否有人。
  2. 温度监测：使用DS18B20数字温度传感器监测车内温度。
  3. 智能判断：当同时满足"车内有人"且"温度超过设定阈值（如35℃）"时，判定为危险状态。
  4. 远程报警：危险状态下，通过SIM800A GSM模块自动发送中文报警短信至车主手机。
  5. 状态指示：通过LED和蜂鸣器进行本地声光报警。

2.2 系统框图

下图展示了系统的核心组成与数据流：
通信与执行模块
传感器模块
数字信号
单总线数据
UART串口
GPIO控制
GPIO控制
条件满足
电源供电
STM32F103C8T6

主控制器
HC-SR501

人体红外传感器
DS18B20

温度传感器
SIM800A GSM模块
LED指示灯
有源蜂鸣器
逻辑判断
触发报警
发送报警短信
启动声光报警
车主手机

3. 硬件准备与连接

3.1 物料清单

组件 型号/规格 数量 备注
主控芯片 STM32F103C8T6 (最小系统板) 1 核心控制器，俗称"蓝 pill"
人体红外传感器 HC-SR501 1 检测人体移动
温度传感器 DS18B20 1 测量车内温度，防水型更佳
GSM模块 SIM800A 1 支持2G网络，用于发送短信
蜂鸣器 有源蜂鸣器 (低电平触发) 1 报警提示音
LED 5mm 红色LED 1 报警指示灯
电阻 220Ω、1kΩ、4.7kΩ 若干 限流、上拉用
SIM卡 移动/联通2G卡 1 需开通短信业务，关闭PIN码锁
电源 5V/2A 独立电源 1 为GSM模块单独供电
杜邦线 公对公、母对母 若干 连接电路
面包板 830孔 1 方便搭建原型

3.2 电路连接图

核心接线表 (请对照STM32F103C8T6最小系统板引脚)

STM32引脚 连接对象 说明
3.3V HC-SR501 VCC、DS18B20 VDD 传感器供电
GND 所有模块的GND 共地
PA0 HC-SR501 OUT 人体检测信号输入 (高电平有效)
PB12 DS18B20 DQ 温度数据线 (需接4.7kΩ上拉到3.3V)
PA9 (USART1_TX) SIM800A RX 发送AT指令
PA10 (USART1_RX) SIM800A TX 接收模块响应
PA1 LED阳极 (串联220Ω电阻) 报警指示灯
PA2 蜂鸣器信号端 (低电平触发) 报警发声器
5V (外部电源) SIM800A VCC 重要：GSM模块必须单独供电
GND (外部电源) SIM800A GND 与STM32共地

接线注意事项：

  1. 电平匹配：HC-SR501输出高电平为5V，而STM32 GPIO耐受5V，可直接连接。若担心长期使用，可在OUT脚串联1kΩ电阻到PA0。
  2. DS18B20上拉：必须在DQ线上接一个4.7kΩ的上拉电阻到3.3V，否则无法通信。
  3. GSM模块供电 ：SIM800A工作电流峰值可达2A，切勿直接从STM32开发板的5V引脚取电，必须使用独立的5V/2A电源适配器，否则会导致STM32复位或GSM模块无法正常工作。
  4. 串口交叉：STM32的TX接GSM的RX，STM32的RX接GSM的TX。

4. 软件开发环境搭建

4.1 软件安装

  1. Keil MDK-ARM：用于编写、编译和调试代码。从官网下载并安装，同时安装STM32F1的Device Family Pack。
  2. STM32CubeMX：用于图形化配置引脚和生成初始化代码。从ST官网下载安装。
  3. 串口调试助手：如XCOM、SSCOM，用于调试GSM模块的AT指令。

4.2 创建工程

  1. 打开STM32CubeMX，新建工程，选择MCU型号 STM32F103C8Tx。
  2. 配置时钟 ：在RCC中，将HSE设置为Crystal/Ceramic Resonator。
  3. 配置引脚 ：
    • PA0 设置为 GPIO_Input，模式为 Pull-down (因为HC-SR501高电平有效，下拉避免悬空干扰)。
    • PB12 设置为 GPIO_Output，初始输出高电平 (用于DS18B20通信)。
    • PA1、PA2 设置为 GPIO_Output，推挽输出，初始输出高电平 (LED和蜂鸣器低电平触发)。
    • PA9 和 PA10 设置为 USART1，模式为 Asynchronous。
  4. 配置USART1 ：波特率 9600，字长 8 Bits，停止位 1，无校验，无流控。
  5. 配置时钟树 ：将HCLK设置为最大 72MHz。
  6. 生成代码 ：在Project Manager中设置工程名称、路径，选择MDK-ARM作为Toolchain，然后生成代码。

5. 代码实现 (基于标准外设库)

将生成的代码用Keil打开，我们将在Core/Src和Core/Inc目录下添加以下文件。

5.1 HC-SR501人体红外传感器驱动

创建文件：hcsr501.c 和 hcsr501.h

hcsr501.h 头文件：

c 复制代码 
#ifndef __HCSR501_H
#define __HCSR501_H

#include "stm32f1xx_hal.h"

// 人体检测引脚定义
#define PIR_GPIO_PORT          GPIOA
#define PIR_GPIO_PIN           GPIO_PIN_0
#define PIR_GPIO_CLK_ENABLE()  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()

// 函数声明
void HCSR501_Init(void);
uint8_t HCSR501_Read(void);

#endif

hcsr501.c 源文件：

c 复制代码 
#include "hcsr501.h"

/**
  * @brief  初始化HC-SR501人体红外传感器引脚
  * @param  None
  * @retval None
  */
void HCSR501_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    
    // 使能GPIOA时钟
    PIR_GPIO_CLK_ENABLE();
    
    // 配置PA0为上拉输入
    GPIO_InitStruct.Pin = PIR_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN; // 下拉，默认低电平
    HAL_GPIO_Init(PIR_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

/**
  * @brief  读取人体检测状态
  * @param  None
  * @retval 1: 检测到人体；0: 未检测到人体
  */
uint8_t HCSR501_Read(void)
{
    // HC-SR501输出高电平表示检测到人体
    return HAL_GPIO_ReadPin(PIR_GPIO_PORT, PIR_GPIO_PIN);
}

5.2 DS18B20温度传感器驱动

创建文件：ds18b20.c 和 ds18b20.h

ds18b20.h 头文件：

c 复制代码 
#ifndef __DS18B20_H
#define __DS18B20_H

#include "stm32f1xx_hal.h"

// DS18B20引脚定义
#define DS18B20_GPIO_PORT        GPIOB
#define DS18B20_GPIO_PIN         GPIO_PIN_12
#define DS18B20_GPIO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()

// 函数声明
void DS18B20_Init(void);
void DS18B20_Start(void);
float DS18B20_GetTemp(void);
static void DS18B20_WriteByte(uint8_t data);
static uint8_t DS18B20_ReadByte(void);
static void DS18B20_SetPinOutput(void);
static void DS18B20_SetPinInput(void);
static uint8_t DS18B20_Reset(void);

#endif

ds18b20.c 源文件 (包含详细的单总线时序实现)：

c 复制代码 
#include "ds18b20.h"
#include "delay.h" // 需要微秒级延时函数，下文提供

// 微秒级延时函数声明 (需根据系统时钟实现)
void Delay_us(uint32_t us);

/**
  * @brief  初始化DS18B20的GPIO
  */
void DS18B20_Init(void)
{
    DS18B20_GPIO_CLK_ENABLE();
    // 初始状态设置为输出高电平
    DS18B20_SetPinOutput();
    HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_GPIO_PORT, DS18B20_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET);
}

/**
  * @brief  DS18B20复位脉冲
  * @retval 1: 复位成功，检测到DS18B20存在脉冲；0: 复位失败
  */
static uint8_t DS18B20_Reset(void)
{
    uint8_t presence = 0;
    
    DS18B20_SetPinOutput();
    HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_GPIO_PORT, DS18B20_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    Delay_us(480); // 保持低电平至少480us
    
    DS18B20_SetPinInput();
    Delay_us(60); // 等待15-60us后读取
    
    if (!HAL_GPIO_ReadPin(DS18B20_GPIO_PORT, DS18B20_GPIO_PIN))
    {
        presence = 1; // 检测到存在脉冲
    }
    
    Delay_us(420); // 等待存在脉冲结束
    return presence;
}

/**
  * @brief  向DS18B20写入一个字节
  */
static void DS18B20_WriteByte(uint8_t data)
{
    for (uint8_t i = 0; i < 8; i++)
    {
        DS18B20_SetPinOutput();
        HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_GPIO_PORT, DS18B20_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);
        Delay_us(1); // 拉低后等待1us
        
        if (data & 0x01) // 写1
        {
            HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_GPIO_PORT, DS18B20_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET);
        }
        // 写0则保持低电平
        Delay_us(60); // 保持60us
        HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_GPIO_PORT, DS18B20_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET);
        data >>= 1;
        Delay_us(1); // 恢复时间
    }
}

/**
  * @brief  从DS18B20读取一个字节
  */
static uint8_t DS18B20_ReadByte(void)
{
    uint8_t data = 0;
    
    for (uint8_t i = 0; i < 8; i++)
    {
        data >>= 1;
        DS18B20_SetPinOutput();
        HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_GPIO_PORT, DS18B20_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);
        Delay_us(1); // 拉低至少1us
        
        DS18B20_SetPinInput();
        Delay_us(5); // 等待5us后读取
        
        if (HAL_GPIO_ReadPin(DS18B20_GPIO_PORT, DS18B20_GPIO_PIN))
        {
            data |= 0x80; // 读到1
        }
        Delay_us(55); // 等待读时隙结束
    }
    return data;
}

/**
  * @brief  启动温度转换
  */
void DS18B20_Start(void)
{
    if (DS18B20_Reset())
    {
        DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳过ROM命令
        DS18B20_WriteByte(0x44); // 启动温度转换命令
    }
}

/**
  * @brief  读取温度值
  * @retval 温度值，单位：摄氏度
  */
float DS18B20_GetTemp(void)
{
    uint8_t temp_l, temp_h;
    int16_t temp;
    float temperature;
    
    if (DS18B20_Reset())
    {
        DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳过ROM
        DS18B20_WriteByte(0xBE); // 读暂存器
        
        temp_l = DS18B20_ReadByte();
        temp_h = DS18B20_ReadByte();
        
        temp = (temp_h << 8) | temp_l;
        temperature = temp / 16.0; // DS18B20精度为0.0625，除以16得到实际温度
        return temperature;
    }
    return -99.9; // 读取失败
}

// GPIO模式切换辅助函数
static void DS18B20_SetPinOutput(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = DS18B20_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(DS18B20_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

static void DS18B20_SetPinInput(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = DS18B20_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    HAL_GPIO_Init(DS18B20_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

5.3 SIM800A GSM模块驱动

创建文件：sim800a.c 和 sim800a.h

sim800a.h 头文件：

c 复制代码 
#ifndef __SIM800A_H
#define __SIM800A_H

#include "stm32f1xx_hal.h"

// 使用USART1与SIM800A通信
extern UART_HandleTypeDef huart1;

// 函数声明
void SIM800A_Init(void);
void SIM800A_SendCmd(char *cmd);
uint8_t SIM800A_WaitForResponse(char *expected_resp, uint32_t timeout);
void SIM800A_SendSMS(char *phone_num, char *message);

#endif

sim800a.c 源文件：

c 复制代码 
#include "sim800a.h"
#include <string.h>
#include <stdio.h>

// 接收缓冲区
char gsm_rx_buffer[256];
uint16_t gsm_rx_index = 0;

/**
  * @brief  初始化GSM模块 (发送AT指令测试)
  */
void SIM800A_Init(void)
{
    HAL_Delay(3000); // 等待模块上电稳定
    
    // 测试AT指令
    SIM800A_SendCmd("AT\r\n");
    if (SIM800A_WaitForResponse("OK", 2000))
    {
        // 设置短信文本模式
        SIM800A_SendCmd("AT+CMGF=1\r\n");
        SIM800A_WaitForResponse("OK", 1000);
        
        // 设置短信提示方式 (直接存储到SIM卡)
        SIM800A_SendCmd("AT+CNMI=2,1,0,0,0\r\n");
        SIM800A_WaitForResponse("OK", 1000);
    }
}

/**
  * @brief  向GSM模块发送AT指令
  * @param  cmd: AT指令字符串
  */
void SIM800A_SendCmd(char *cmd)
{
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)cmd, strlen(cmd), 1000);
}

/**
  * @brief  等待GSM模块返回特定响应
  * @param  expected_resp: 期望的响应字符串 (如 "OK", "ERROR")
  * @param  timeout: 超时时间 (毫秒)
  * @retval 1: 收到期望响应；0: 超时或收到错误
  */
uint8_t SIM800A_WaitForResponse(char *expected_resp, uint32_t timeout)
{
    uint32_t start_tick = HAL_GetTick();
    gsm_rx_index = 0;
    memset(gsm_rx_buffer, 0, sizeof(gsm_rx_buffer));
    
    while ((HAL_GetTick() - start_tick) < timeout)
    {
        // 检查是否有数据接收 (实际项目中应使用中断或DMA)
        uint8_t ch;
        if (HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 10) == HAL_OK)
        {
            if (gsm_rx_index < sizeof(gsm_rx_buffer) - 1)
            {
                gsm_rx_buffer[gsm_rx_index++] = ch;
                gsm_rx_buffer[gsm_rx_index] = '\0';
                
                // 检查是否包含期望的响应
                if (strstr(gsm_rx_buffer, expected_resp) != NULL)
                {
                    return 1;
                }
                // 检查是否包含ERROR
                if (strstr(gsm_rx_buffer, "ERROR") != NULL)
                {
                    return 0;
                }
            }
        }
    }
    return 0; // 超时
}

/**
  * @brief  发送短信
  * @param  phone_num: 目标手机号码 (字符串，如 "13800138000")
  * @param  message: 短信内容 (支持中文，需注意编码)
  */
void SIM800A_SendSMS(char *phone_num, char *message)
{
    char cmd[50];
    
    // 1. 设置目标号码
    sprintf(cmd, "AT+CMGS=\"%s\"\r\n", phone_num);
    SIM800A_SendCmd(cmd);
    HAL_Delay(500);
    
    // 2. 发送短信内容 (中文短信)
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)message, strlen(message), 1000);
    HAL_Delay(100);
    
    // 3. 发送结束符 Ctrl+Z (0x1A)
    uint8_t ctrl_z = 0x1A;
    HAL_UART_Transmit(&huart1, &ctrl_z, 1, 1000);
    
    // 4. 等待发送完成
    SIM800A_WaitForResponse("+CMGS:", 10000);
}

5.4 主程序逻辑与报警控制

修改文件：main.c

在main.c中添加以下代码：

c 复制代码 
/* 用户头文件 */
#include "hcsr501.h"
#include "ds18b20.h"
#include "sim800a.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>

/* 报警引脚定义 */
#define ALARM_LED_PIN        GPIO_PIN_1
#define ALARM_LED_PORT       GPIOA
#define ALARM_BUZZER_PIN     GPIO_PIN_2
#define ALARM_BUZZER_PORT    GPIOA

/* 温度阈值 (单位：摄氏度) */
#define TEMP_THRESHOLD       35.0

/* 状态标志 */
typedef enum
{
    STATE_NORMAL = 0,
    STATE_WARNING,
    STATE_ALARM
} SystemState;

SystemState g_system_state = STATE_NORMAL;
uint8_t g_alarm_sent = 0; // 短信是否已发送标志

/* 函数声明 */
static void System_Init(void);
static void Alarm_Control(uint8_t on_off);
static void Check_Danger(void);

int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    
    // 用户外设初始化
    System_Init();
    
    // 主循环
    while (1)
    {
        // 1. 检测危险状态
        Check_Danger();
        
        // 2. 根据状态控制报警
        if (g_system_state == STATE_ALARM)
        {
            Alarm_Control(1); // 打开声光报警
            
            // 首次进入报警状态，发送短信
            if (g_alarm_sent == 0)
            {
                char sms_msg[100];
                float current_temp = DS18B20_GetTemp();
                
                sprintf(sms_msg, "【车内防窒息报警】检测到车内有人且温度过高(%.1f℃)，请立即查看！", current_temp);
                SIM800A_SendSMS("13800138000", sms_msg); // 替换为你的手机号
                
                g_alarm_sent = 1; // 标记已发送
            }
        }
        else
        {
            Alarm_Control(0); // 关闭报警
            g_alarm_sent = 0; // 重置发送标志
        }
        
        HAL_Delay(1000); // 每秒检测一次
    }
}

/**
  * @brief  系统初始化
  */
static void System_Init(void)
{
    // 初始化传感器
    HCSR501_Init();
    DS18B20_Init();
    
    // 初始化GSM模块
    SIM800A_Init();
    
    // 初始化报警输出引脚
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    
    // LED引脚
    GPIO_InitStruct.Pin = ALARM_LED_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(ALARM_LED_PORT, &GPIO_InitStruct);
    HAL_GPIO_WritePin(ALARM_LED_PORT, ALARM_LED_PIN, GPIO_PIN_SET); // 初始关闭
    
    // 蜂鸣器引脚
    GPIO_InitStruct.Pin = ALARM_BUZZER_PIN;
    HAL_GPIO_Init(ALARM_BUZZER_PORT, &GPIO_InitStruct);
    HAL_GPIO_WritePin(ALARM_BUZZER_PORT, ALARM_BUZZER_PIN, GPIO_PIN_SET); // 初始关闭
}

/**
  * @brief  报警控制
  * @param  on_off: 1-打开报警，0-关闭报警
  */
static void Alarm_Control(uint8_t on_off)
{
    if (on_off)
    {
        // 声光报警 (LED闪烁，蜂鸣器间歇鸣响)
        HAL_GPIO_TogglePin(ALARM_LED_PORT, ALARM_LED_PIN);
        HAL_GPIO_WritePin(ALARM_BUZZER_PORT, ALARM_BUZZER_PIN, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_Delay(200);
        HAL_GPIO_WritePin(ALARM_BUZZER_PORT, ALARM_BUZZER_PIN, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(200);
    }
    else
    {
        // 关闭报警
        HAL_GPIO_WritePin(ALARM_LED_PORT, ALARM_LED_PIN, GPIO_PIN_SET);
        HAL_GPIO_WritePin(ALARM_BUZZER_PORT, ALARM_BUZZER_PIN, GPIO_PIN_SET);
    }
}

/**
  * @brief  检测危险状态
  */
static void Check_Danger(void)
{
    static uint8_t human_detected = 0;
    static float temperature = 0;
    
    // 读取传感器数据
    human_detected = HCSR501_Read();
    DS18B20_Start(); // 启动温度转换
    HAL_Delay(750);  // 等待转换完成 (DS18B20最大转换时间750ms)
    temperature = DS18B20_GetTemp();
    
    // 判断逻辑
    if (human_detected && (temperature > TEMP_THRESHOLD))
    {
        g_system_state = STATE_ALARM;
    }
    else if (human_detected)
    {
        g_system_state = STATE_WARNING; // 有人但温度正常
    }
    else
    {
        g_system_state = STATE_NORMAL;
    }
}

5.5 延时函数实现

创建文件：delay.c 和 delay.h

delay.h 头文件：

c 复制代码 
#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H

#include "stm32f1xx_hal.h"

void Delay_us(uint32_t us);
void Delay_ms(uint32_t ms);

#endif

delay.c 源文件：

c 复制代码 
#include "delay.h"

/**
  * @brief  微秒级延时 (基于SysTick)
  * @note   系统时钟72MHz时，SysTick每1us计数72次
  */
void Delay_us(uint32_t us)
{
    uint32_t ticks;
    uint32_t told, tnow, tcnt = 0;
    uint32_t reload = SysTick->LOAD;
    
    ticks = us * 72; // 72MHz下，1us需要72个时钟周期
    told = SysTick->VAL;
    
    while (1)
    {
        tnow = SysTick->VAL;
        if (tnow != told)
        {
            if (tnow < told)
            {
                tcnt += told - tnow;
            }
            else
            {
                tcnt += reload - tnow + told;
            }
            told = tnow;
            if (tcnt >= ticks)
            {
                break;
            }
        }
    }
}

/**
  * @brief  毫秒级延时 (基于HAL_Delay)
  */
void Delay_ms(uint32_t ms)
{
    HAL_Delay(ms);
}

6. 系统测试与调试

6.1 硬件测试步骤

  1. 单独测试GSM模块 ：使用USB转TTL模块连接电脑，通过串口助手发送AT指令，确认模块返回OK。
  2. 测试HC-SR501：用手在传感器前移动，用万用表测量OUT引脚电压，应有0V到3.3V/5V的跳变。
  3. 测试DS18B20：单独连接DS18B20到STM32，编写简单读取程序，确认能读取到环境温度。
  4. 整体连接：按接线表连接所有模块，特别注意GSM模块的独立供电。

6.2 软件调试技巧

  1. 串口调试 ：在main.c中添加串口打印，实时输出传感器状态和温度值。

    c 复制代码 
    char debug_msg[50];
sprintf(debug_msg, "人体检测:%d, 温度:%.1f℃\r\n", human_detected, temperature);
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)debug_msg, strlen(debug_msg), 1000);

  2. 模拟测试：暂时调低温度阈值（如设为25℃），用打火机或吹风机轻微加热DS18B20，观察是否触发报警。

  3. GSM模块调试：先单独测试短信发送功能，确认能收到短信后再集成到主逻辑中。

6.3 常见问题排查

问题现象 可能原因 解决方案
GSM模块无反应 供电不足 使用独立的5V/2A电源，检查电源线是否接触良好
无法发送短信 SIM卡问题 确认SIM卡已开通短信业务，且关闭了PIN码锁
HC-SR501一直输出高电平 传感器误触发 调整传感器上的两个电位器： 1. 灵敏度调节：逆时针减小 2. 延时调节：逆时针缩短
DS18B20读取值为-99.9 通信失败 检查DQ线是否接了4.7kΩ上拉电阻，检查接线是否松动
报警不触发 阈值设置不当 根据实际环境调整TEMP_THRESHOLD宏定义的值

7. 项目优化与扩展建议

7.1 功能扩展

  1. 增加湿度监测：添加DHT11传感器，同时监测车内湿度。
  2. 多级报警：根据温度超过阈值的程度，实现分级报警（如短信、电话、APP推送）。
  3. 数据记录：添加SD卡模块，记录历史温湿度数据。
  4. 低功耗模式：车辆熄火后，系统进入休眠模式，定时唤醒检测，节省电瓶电量。
  5. GPS定位：添加GPS模块，在报警短信中附带车辆位置信息。

7.2 可靠性提升

  1. 防误报机制：要求人体信号持续检测超过30秒才触发报警，避免临时经过车辆触发。
  2. 看门狗：启用STM32的独立看门狗(IWDG)，防止程序跑飞。
  3. 电源管理：增加电压检测电路，在电瓶电压过低时自动关机，防止车辆无法启动。

7.3 产品化考虑

  1. PCB设计：将电路集成到一块PCB上，提高稳定性和美观度。
  2. 外壳设计：3D打印或定制外壳，便于安装在车内隐蔽位置。
  3. 通信备份：在GSM信号弱的区域，可增加蓝牙模块，连接手机APP作为备用报警通道。

8. 总结

本教程详细介绍了基于STM32F103的车内防窒息系统的完整实现过程。从硬件选型、电路连接到软件编程，每一步都提供了可直接使用的代码和详细的解释。系统核心在于红外检测 与GSM报警的联动，能够在检测到人员滞留且温度过高时及时通知车主。

安全提示：本系统为辅助安全装置，不能完全替代驾驶员的注意力和责任心。任何时候都不应将儿童或宠物单独留在车内，即使安装了此类报警系统。

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