摘 要
宿舍用电设备种类较多，插排长时间工作、多人共用插座、电热类设备接入等情况比较常见。普通插排只能提供供电接口，用户很难直接看到当前电压、电流和功率状态，往往要等到插排发热、跳闸或设备异常后才发现问题。针对这一情况，本设计完成了一种基于STM32的智能宿舍用电安全系统设计。系统以STM32F103C8T6单片机作为主控，采用HLW8032电能计量模块检测实际负载运行时的电压、电流、功率、功率因数和电能等参数，并通过OLED显示屏进行本地显示。按键模块用于电压、电流阈值设置和模式切换，蜂鸣器用于超限报警，继电器用于负载回路控制。程序运行时，单片机先完成各模块初始化，再循环读取电能参数，结合用户设定阈值进行判断。当检测到电压或电流超过设定范围时，系统控制蜂鸣器报警，并驱动继电器断开用电回路。该系统完成了用电参数显示、阈值设置和超限保护等功能，能够让宿舍插排用电状态更加直观，也为日常用电异常提醒提供了一个简单的实现方案。
**关键词：**STM32；用电安全；电能计量；超限报警
ABSTRACT
There are many types of electrical equipment in dormitory. It is common to work for a long time, share sockets for many people, and access electric and heating equipment. Ordinary sockets can only provide power supply interfaces. It is difficult for users to directly see the current voltage, current, and power status. They often wait until the socket is heated, tripped, or the device is abnormal. In view of this situation, this design completed a design of intelligent dormitory electricity safety system based on STM32. The system takes STM32F103C8T6 single chip microcomputer as the main control, uses HLW8032 electric energy metering module to detect the parameters of voltage, current, power, power factor and electric energy when the actual load is running, and displays locally through the OLED display screen. The button module is used for voltage and current threshold setting and mode switching, the buzzer is used for over-limit alarm, and the relay is used for load loop control. When the program runs, the single-chip microcomputer first completes the initialization of each module, then reads the power parameters circularly, and judges the threshold value set by the user. When the voltage or current is detected to exceed the set range, the system controls the buzzer to alarm and drives the relay to disconnect the power circuit. The system has completed the functions of power parameter display, threshold setting and over-limit protection, which can make the power consumption state of dormitory more intuitive, and also provides a simple implementation scheme for daily power consumption anomaly reminder.
Keywords: STM32 ; electricity safety ; electric energy metering ; over-limit alarm
目 录
[第1章 绪论................................................................................................... 1](#第1章 绪论................................................................................................... 1)
[1.1 研究背景...................................................................................................................... 1](#1.1 研究背景...................................................................................................................... 1)
[1.2 研究意义...................................................................................................................... 1](#1.2 研究意义...................................................................................................................... 1)
[1.3 国内外研究现状.......................................................................................................... 2](#1.3 国内外研究现状.......................................................................................................... 2)
[1.3.1 国内研究现状........................................................................................................ 2](#1.3.1 国内研究现状........................................................................................................ 2)
[1.3.2 国外研究现状........................................................................................................ 2](#1.3.2 国外研究现状........................................................................................................ 2)
[1.4 主要研究内容.............................................................................................................. 3](#1.4 主要研究内容.............................................................................................................. 3)
[第2章 系统整体设计.................................................................................... 5](#第2章 系统整体设计.................................................................................... 5)
[2.1 系统功能需求.............................................................................................................. 5](#2.1 系统功能需求.............................................................................................................. 5)
[2.2 系统设计架构.............................................................................................................. 6](#2.2 系统设计架构.............................................................................................................. 6)
[2.3 硬件模块选型.............................................................................................................. 6](#2.3 硬件模块选型.............................................................................................................. 6)
[2.3.1 单片机芯片选型..................................................................................................... 6](#2.3.1 单片机芯片选型..................................................................................................... 6)
[2.3.2 电能计量模块选型................................................................................................. 7](#2.3.2 电能计量模块选型................................................................................................. 7)
[2.3.3 显示模块选型........................................................................................................ 7](#2.3.3 显示模块选型........................................................................................................ 7)
[2.3.4 按键模块选型........................................................................................................ 8](#2.3.4 按键模块选型........................................................................................................ 8)
[2.3.5 继电器模块选型..................................................................................................... 8](#2.3.5 继电器模块选型..................................................................................................... 8)
[2.3.6 蜂鸣器模块选型..................................................................................................... 9](#2.3.6 蜂鸣器模块选型..................................................................................................... 9)
[2.4 本章小结...................................................................................................................... 9](#2.4 本章小结...................................................................................................................... 9)
[第3章 硬件电路设计.................................................................................. 10](#第3章 硬件电路设计.................................................................................. 10)
[3.1 STM32单片机最小系统............................................................................................. 10](#3.1 STM32单片机最小系统............................................................................................. 10)
[3.1.1 单片机芯片.......................................................................................................... 10](#3.1.1 单片机芯片.......................................................................................................... 10)
[3.1.2 晶振电路............................................................................................................. 10](#3.1.2 晶振电路............................................................................................................. 10)
[3.1.3 复位电路............................................................................................................. 11](#3.1.3 复位电路............................................................................................................. 11)
[3.2 电能计量模块电路设计............................................................................................ 12](#3.2 电能计量模块电路设计............................................................................................ 12)
[3.3 OLED显示屏模块电路设计...................................................................................... 12](#3.3 OLED显示屏模块电路设计...................................................................................... 12)
[3.4 按键模块电路设计.................................................................................................... 13](#3.4 按键模块电路设计.................................................................................................... 13)
[3.5 继电器模块电路设计................................................................................................ 14](#3.5 继电器模块电路设计................................................................................................ 14)
[3.6 蜂鸣器模块电路设计................................................................................................ 15](#3.6 蜂鸣器模块电路设计................................................................................................ 15)
[3.7 本章小结.................................................................................................................... 16](#3.7 本章小结.................................................................................................................... 16)
[第4章 软件程序设计.................................................................................. 17](#第4章 软件程序设计.................................................................................. 17)
[4.1 系统主程序软件设计................................................................................................ 17](#4.1 系统主程序软件设计................................................................................................ 17)
[4.2 电能检测软件设计.................................................................................................... 18](#4.2 电能检测软件设计.................................................................................................... 18)
[4.3 OLED显示软件流程.................................................................................................. 20](#4.3 OLED显示软件流程.................................................................................................. 20)
[4.4 按键控制软件设计.................................................................................................... 21](#4.4 按键控制软件设计.................................................................................................... 21)
[4.5 本章小结.................................................................................................................... 22](#4.5 本章小结.................................................................................................................... 22)
[第5章 系统调试.......................................................................................... 23](#第5章 系统调试.......................................................................................... 23)
[5.1 硬件调试.................................................................................................................... 23](#5.1 硬件调试.................................................................................................................... 23)
[5.2 软件调试.................................................................................................................... 23](#5.2 软件调试.................................................................................................................... 23)
[5.3 功能调试.................................................................................................................... 24](#5.3 功能调试.................................................................................................................... 24)
[5.3.1 电参数显示功能调试............................................................................................ 24](#5.3.1 电参数显示功能调试............................................................................................ 24)
[5.3.2 阈值设置功能调试............................................................................................... 24](#5.3.2 阈值设置功能调试............................................................................................... 24)
[5.3.3 超限报警功能调试............................................................................................... 25](#5.3.3 超限报警功能调试............................................................................................... 25)
[5.4 本章小结.................................................................................................................... 25](#5.4 本章小结.................................................................................................................... 25)
[第6章 总结与展望...................................................................................... 26](#第6章 总结与展望...................................................................................... 26)
[6.1 总结............................................................................................................................ 26](#6.1 总结............................................................................................................................ 26)
[6.2 展望............................................................................................................................ 26](#6.2 展望............................................................................................................................ 26)
[参考文献..................................................................................................... 27](#参考文献..................................................................................................... 27)
[致 谢......................................................................................................... 29](#致 谢......................................................................................................... 29)
[附录一 电路图............................................................................................ 30](#附录一 电路图............................................................................................ 30)
[附录二 源程序............................................................................................ 31](#附录二 源程序............................................................................................ 31)
第****1 章 绪论
1.1****研究背景
学生宿舍里的用电设备越来越多，手机充电器、电脑、电吹风、小电锅、台灯、插排等设备经常同时接在一起使用。有些设备功率不高，但使用时间长；有些设备启动电流较大，短时间内就会让插排和线路承受较重负担1。宿舍空间一般比较小，插排常放在床边、书桌下或柜子旁边，周围又可能堆放书本、衣物和杂物，一旦出现过载、接触不良或长时间发热，安全风险就会变得比较明显。
在实际使用中，普通插排只能完成供电功能，使用者很难直接知道当前用电器的电压、电流和功率情况。很多时候，只有插排明显发热、空气中有异味，或者宿舍跳闸以后，学生才会发现用电存在问题2。依靠人工观察并不可靠，因为用电设备常常在无人注意的情况下继续工作，夜间充电、离开宿舍后未断电等情况也比较常见。对于宿舍管理来说，只靠提醒和人工检查也比较被动，不能及时反映某一个插排或某一路负载的实际状态。
因此，有必要设计一种面向宿舍场景的用电安全监测装置。它不需要复杂的操作，能够在插入用电器后显示基本用电参数，并在电压或电流超过设定范围时及时提醒使用者。这样可以让原本看不见的用电状态变得更直观，也能在异常刚出现时给出提示，减少继续带病用电带来的风险。
1.2****研究意义
本设计的意义主要体现在宿舍用电状态的直观查看和异常提醒上。普通插排在使用中只提供电源接口，用户并不知道当前负载到底用了多少电流、功率是否偏高，也很难判断某个用电器是否已经接近危险使用状态3。本设计把用电参数显示出来，让使用者不再只凭插排是否发热、是否跳闸来判断问题，能够更早发现不合适的用电情况。
对于学生宿舍这类环境来说，很多安全问题并不是突然出现的，而是由长期插接、多人共用插排、设备长时间通电等情况慢慢积累起来的4。系统加入阈值设置和报警提醒后，用户可以根据实际需要设定电压、电流范围，当负载超过设定值时，设备能够及时发出提示，提醒用户拔掉或更换用电器。这样处理虽然不能完全替代专业配电保护装置，但可以在日常使用层面增加一道提醒。
本设计也有一定的实用验证意义。它把电能参数检测、阈值判断、本地显示和报警控制集中在一个小型装置中，能够较清楚地反映宿舍插排用电监测的基本思路。通过实际接入用电器测试，可以观察不同负载下电压、电流和功率的变化，也能检验报警阈值设置是否合理。对于后续继续改进成带远程查看、历史记录或更细保护策略的用电安全设备，本设计可以提供一个比较基础、清楚的实现参考。
1.3****国内外研究现状
1.3.1****国内研究现状
近几年国内与宿舍安全用电相关的研究，已经从单纯的限电管理逐步转向监测、识别和数据预警相结合的路线。研究重点大致集中在三个方向：一是围绕高校宿舍场景讨论智能化安全防护建设；二是围绕用电采集终端本身的稳定运行开展故障诊断；三是围绕采集数据异常建立更早的预警机制。
在宿舍场景方面，宋景弘结合高校宿舍管理现状讨论了物联网化安全防护路线，指出仅靠"限电"和人工查处难以适应当前宿舍管理的实时性要求，更需要把监测和智能化手段引入终端侧5。在隐患复现与测试方面，潘贵涛等围绕低压客户典型用电安全隐患，搭建了串联电弧、并联电弧、漏电和短路等场景，为后续的异常识别与安全监测提供了可复现实验基础6。在终端可靠性方面，钱谢成、左勇把研究重点放在用电采集终端故障诊断与预测，说明采集终端的稳定工作已经成为监测系统能否长期运行的关键问题7。在数据异常处理方面，张杨等提出了基于模糊灰色关联度的异常预警方法，强调通过对采集数据特征进行比对分析，提高潜在异常发现的及时性8。
从现有相关文献可以看出，国内研究已经具备较明确的技术脉络，但面向单宿舍、小型插排终端的实现仍以功能整合为主，很多研究更偏平台治理、场景复现或数据分析。相比之下，本设计规模较小，关注点更集中在插排端的电参数显示、阈值设置和现场报警，这类方案在教学型、小型化设计中仍有一定展开空间。
1.3.2****国外研究现状
国外相关研究更多从智能插座、智能电表、异常电器识别和宿舍建筑负荷分析等方向展开，技术路线较强调数据连续采集、异常识别和终端联网能力。与单一报警装置相比，这些研究普遍更重视监测粒度和数据利用方式。
Alam等设计了同时监测能耗与漏电流的系统，用于识别异常电器状态，说明国外研究在安全用电方向上已不只关注功率超限，还把泄漏电流等风险指标纳入监测范围9。Yang等针对大学宿舍建筑开展了基于无监督数据挖掘的能耗特征研究，重点分析宿舍建筑的用电规律和负荷差异，为宿舍场景下的负荷识别和精细管理提供了数据依据10。Palacean等提出了适用于工业与家庭场景的物联网电能表，不仅测量常规电参数，还兼顾功率因数和谐波等电能质量指标，体现出终端测量功能持续细化的趋势11。Liu和Hsiao则把智能插头、IoT连接和异常检测结合起来，用于家庭能源管理，说明国外终端设备已经逐步从数据测试走向智能控制方向12。
总体来看，国外研究在监测维度、联网方式和数据处理能力上推进较快，但不少方案面向家庭能源管理或建筑级能耗分析，系统结构相对完整，硬件与算法成本也更高。对于以宿舍插排端为对象的小型嵌入式设计而言，如何在有限硬件条件下实现核心参数监测、阈值判断和现场提醒，仍然是更贴近本设计的实现重点。
1.4****主要研究内容
本设计围绕宿舍用电安全监测这一实际需求展开，采用STM32F103C8T6作为主控芯片，利用HLW0832电能计量模块采集插排负载运行时的电压、电流、功率、功率因数和电能等参数，再通过OLED屏幕进行本地显示，并加入按键阈值设置、蜂鸣器报警和继电器控制等功能，让宿舍常见用电设备在使用过程中能够得到较直观的状态监测和异常提醒。
第1章为绪论，主要说明本设计的研究背景、研究意义和国内外研究现状。该部分从宿舍实际用电场景出发，分析插排负载、违规电器、长时间通电等问题带来的安全隐患，并引出本设计需要解决的主要内容。
第2章为系统整体设计，主要介绍系统的功能需求、设计架构和硬件模块选型。该章先明确系统需要完成哪些功能，再说明STM32、电能计量模块、OLED、按键、继电器和蜂鸣器之间的连接关系，并对主要器件进行选择说明。
第3章为硬件电路设计，主要围绕系统各硬件模块的原理图展开。该章先介绍STM32最小系统中的芯片、晶振和复位电路，再分别说明HLW0832电能计量模块、OLED显示电路、按键电路、继电器驱动电路和蜂鸣器报警电路。
第4章为软件程序设计，主要说明单片机程序的运行流程和各功能模块的软件实现。该章包括整体工作流程、电能检测软件设计、OLED显示软件流程和按键控制软件设计，重点写清数据采集、显示刷新、阈值判断和报警处理的程序顺序。
第5章为系统调试，主要记录系统从硬件搭建到功能测试的过程。该章包括硬件调试、软件调试和功能调试，分别检查模块连接、程序下载、数据显示、阈值设置和超限报警等内容，判断系统是否达到设计要求。
第6章为总结与展望，主要对本设计完成的工作进行归纳，并指出后续还能改进的地方。该章总结系统在用电参数检测、本地显示、阈值设置和报警控制方面的实现情况，也对后续联网监测、数据存储和保护策略优化提出设想。
第****2 章 系统整体设计
2.1****系统功能需求
本设计围绕宿舍插排用电安全这一实际问题展开，核心任务是对实际插入用电器后的用电状态进行检测、显示和异常提醒。宿舍中常见多人共用插排、设备长时间通电、电热类用电器电流较大等情况，若使用者不能及时了解负载状态，就容易把问题拖到插排发热、跳闸或设备异常后才发现。因此，本设计的功能需求主要围绕电能参数采集、数据显示、阈值设置、报警提醒和回路控制来安排。
（1）电能参数检测功能：系统需要通过HLW8032电能计量模块检测插排负载运行时的电压、电流、功率、功率因数和电能等参数，用来反映当前用电器的实际工作状态。电压数据可以看出供电是否平稳，电流和功率可以判断负载大小，电能数据可以反映一段时间内的用电累计情况。通过这些参数的采集，系统能够把原本不容易直接看到的用电状态转成具体数据，为后续显示、阈值比较和报警处理提供依据。
（2）阈值设置功能：系统需要具备电压阈值和电流阈值设置能力。宿舍中不同用电器的工作电流不同，单一固定报警值不一定适合所有测试情况，因此用户可以通过按键对电压和电流报警范围进行调整。设置后的阈值需要参与后续判断，当实时电压或电流超过当前设定值时，系统按照该设定结果执行报警或控制动作。
（3）本地显示功能：系统需要在OLED屏幕上显示主要用电参数和当前设置状态，方便用户在设备旁边直接查看。显示内容主要包括电压、电流、功率、功率因数、电能等信息，在用户进行阈值调整时，也需要同步显示当前设置值。这样处理后，使用者不需要借助其他仪表，就可以较直观地了解当前插排负载情况。
（4）超限报警功能：当系统检测到实际电压或电流超过设定阈值时，需要及时触发蜂鸣器报警提醒。该功能主要用于让用户尽快注意到异常用电情况，避免用电器继续在不合适的状态下运行。报警判断应和电能参数检测、阈值设置相配合，只有实时数据达到异常条件后，系统才执行蜂鸣提示。
（5）回路控制功能：系统需要通过继电器对外部用电回路进行通断控制，用来配合超限保护。当电压或电流异常时，继电器可以根据程序控制要求作出动作，让负载回路从正常供电状态切换到保护状态。该功能与电能检测、阈值判断和报警提示共同配合，完成宿舍用电安全提醒和保护。
2.2****系统设计架构
本系统核心部分选用STM32F103C8T6最小系统板，主要负责电能数据读取、按键状态判断、OLED显示刷新以及报警控制。用电采集部分采用HLW8032电能计量模块，接入实际插排回路后，对负载运行时的电压、电流、功率、功率因数和电能等参数进行检测，采集到的数据再送到单片机中进行处理。显示部分采用OLED显示屏，屏幕用来显示当前电压、电流、功率、电能以及阈值设置状态，让用户在设备本地就可以看到用电情况。人机输入部分由多个轻触按键组成，主要完成阈值加减、参数设置和模式切换等操作。报警部分采用蜂鸣器，当电压或电流超过设定阈值时，单片机输出控制信号让蜂鸣器发声提醒。执行控制部分采用继电器，继电器接在外部用电回路中，用来根据异常判断结果控制负载通断。总体设计框架如图2-1所示。
图2-1 总体设计框架
2.3****硬件模块选型
2.3.1****单片机芯片选型
本设计主控部分选用STM32F103C8T6最小系统板。该芯片采用ARM Cortex-M3内核，最高主频为72MHz，内部带有64KB Flash和20KB SRAM，能够满足电能数据接收、OLED显示刷新、按键检测和报警控制等程序运行需求。芯片工作电压为3.3V，I/O口数量比较充足，PA、PB等端口可以分别连接显示屏、蜂鸣器、继电器和按键模块。最小系统板已经包含晶振、复位、电源接口等基础电路，调试时不需要额外搭建太多外围电路。
对比方案可选用STC89C52单片机。该芯片属于8位单片机，价格低，资料也比较多，适合完成按键、蜂鸣器和简单显示控制。但它的主频、存储空间和外设资源都弱一些，串口资源和定时处理能力不如STM32方便。对于本设计这种需要读取电能计量数据、同时刷新OLED并进行阈值判断的系统来说，STC89C52在程序扩展和运行效率上会显得吃紧，后期增加通信或更多显示内容也不太方便。
综合来看，STM32F103C8T6在运行速度、端口资源和程序扩展能力上更合适，本设计需要同时处理HLW0832数据、按键设置、OLED显示和报警控制，选用该芯片可以让系统工作流程更稳定，也便于后期调试和功能补充。
2.3.2****电能计量模块选型
本设计电能采集部分选用HLW0832电能计量模块。该模块可以对交流用电回路中的电压、电流、功率、功率因数和电能等参数进行检测，适合用在插排类用电监测场景中。模块内部完成电能采样和计量处理，单片机主要通过通信接口读取相关数据，不需要再设计复杂的交流采样和计算电路。对于宿舍用电安全系统来说，HLW0832能够直接反映实际插入用电器后的用电状态，检测内容也和本设计的显示、报警功能对应较好。
另一种方案可以采用普通电压互感器和电流互感器分开采集。该方案能够分别获取交流电压和电流信号，理论上也可以计算功率等参数。但这种做法需要增加信号调理、整流、滤波、ADC采样和功率算法处理，电路复杂度明显提高，标定过程也更麻烦。单片机还要承担较多计算任务，若处理不好采样同步问题，功率和功率因数的计算误差会比较大。
因此，本设计选择HLW0832作为电能采集模块。它把交流参数检测和计量处理集中在一个模块中，可以减少硬件电路设计难度，也能让STM32把主要精力放在数据读取、阈值判断、显示刷新和报警控制上，更符合本次系统的实际制作需求。
2.3.3****显示模块选型
显示部分选用OLED显示屏作为本地数据显示模块。OLED屏幕体积小，显示对比度高，不需要背光，在弱光环境下也能清楚显示字符内容。该屏幕适合显示电压、电流、功率、功率因数、电能和阈值状态等多项数据。由于本设计放在宿舍用电安全检测场景中，用户需要快速看到当前用电情况，OLED能够按行显示参数，界面安排比较灵活，调试时也方便观察数据变化。
对比方案可以采用LCD1602液晶显示屏。LCD1602价格低，驱动资料比较多，可以显示两行字符，适合一些显示内容较少的单片机系统。但本设计需要显示的参数数量较多，两行显示空间不够宽裕，电压、电流、功率、电能等内容需要频繁切换显示，查看起来不够直观。LCD1602还需要背光，显示效果受环境影响更明显，整体显示细腻程度也不如OLED。
本设计最终选择OLED显示屏，主要考虑到它显示清楚、占用空间小、信息排布灵活，能够同时呈现更多用电参数。对于需要现场查看数据和调整阈值的系统来说，OLED比LCD1602更容易做出清楚的显示界面。
2.3.4****按键模块选型
本设计本地输入部分选用轻触按键。轻触按键结构简单，按下导通、松开断开，单片机通过读取GPIO电平变化就可以判断用户操作。本系统设置了WiFi配置、加、设置、模式等按键，用来完成参数调整和工作状态切换。轻触按键体积小，价格低，焊接到电路板上比较方便，适合用于这种小型检测装置的人机输入。程序中只需要加入消抖处理，就可以保证按键识别比较稳定。
另一种方案可以采用矩阵键盘。矩阵键盘按键数量多，适合密码输入、菜单输入或多级参数配置场景。但本设计只需要少量按键来完成阈值加减、设置确认和模式切换，使用矩阵键盘会增加扫描程序和连线数量，实际利用率并不高。矩阵键盘体积也比单个轻触按键大一些，不利于小型化面板布置。
本设计选择轻触按键，是因为系统输入内容比较明确，不需要大量数字输入。几个独立按键就能完成阈值设置和模式控制，电路简单，程序判断也直接，能够满足宿舍用电安全系统的本地操作需求。
2.3.5****继电器模块选型
用电回路控制部分选用继电器。该继电器为常见电磁式继电器，线圈额定电压为12V，触点带有常开、常闭和公共端，能够对外部交流负载回路进行通断控制。继电器触点和控制线圈之间有物理隔离，单片机只需要通过三极管驱动线圈动作，就可以实现弱电控制强电回路。本设计中继电器用于配合电压、电流异常判断，对插排负载进行控制，安全性和直观性都比较好。
对比方案可以使用MOS管或固态继电器控制负载。MOS管适合直流负载控制，用在交流插排回路中需要额外设计双向控制结构，使用条件不如继电器直接。固态继电器响应速度快，没有机械触点磨损，但价格更高，而且部分固态继电器存在漏电流，对小功率用电器控制时可能会带来误动作或关断不彻底的问题。
本设计选择继电器，主要因为它适合交流负载通断控制，触点隔离明确，接线方式直观。配合SS8050三极管和续流二极管后，STM32能够稳定控制继电器吸合和释放，满足异常用电保护的需要。
2.3.6****蜂鸣器模块选型
报警提示部分选用有源蜂鸣器。有源蜂鸣器内部带有振荡电路，接入直流电源后，只需要单片机输出高低电平控制驱动电路，就能发出连续提示音。该器件控制简单，程序不需要产生固定频率的方波，适合用于电压、电流超限报警。系统检测到用电参数超过阈值后，PA0控制三极管导通，蜂鸣器立即发声，提醒用户及时处理异常用电情况。
另一种方案可以采用无源蜂鸣器。无源蜂鸣器需要单片机输出一定频率的PWM或方波信号才能发声，可以做出不同频率的提示音，声音形式更灵活。但它对程序定时要求更高，占用一定定时器或软件延时资源。本设计只需要明确的异常报警声，并不需要复杂音调变化，使用无源蜂鸣器会让程序控制过程变得更繁琐。
本设计选择有源蜂鸣器，是因为它驱动方式简单、响应快、报警效果直接。对于宿舍用电安全系统来说，报警声音只需要清楚提醒异常即可，有源蜂鸣器配合三极管驱动后可以稳定工作，也能减少程序设计负担。
2.4****本章小结
本章主要对系统整体设计进行了说明，先从功能需求入手，明确了宿舍用电参数检测、本地显示、阈值设置和超限报警等基本功能。随后对系统设计架构进行了梳理，说明了主控、电能计量、显示、按键、继电器和蜂鸣器之间的配合关系。硬件模块选型部分结合本次设计的实际需要，对单片机、电能计量模块、OLED、按键、继电器和蜂鸣器等器件进行了比较和选择，为后续硬件电路设计打下了基础。