基于STM32的智能家居系統(tǒng)硬件設計

摘 要：21世紀是信息化的世紀，隨著智能技術的飛速發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，人們對居住環(huán)境的要求也在不斷的提高，跟隨時代的腳步智能家居正在走進人們的生活。本文闡述的是集綜合布線技術、網絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術、音視頻等技術為一體的基于STM32的智能家居系統(tǒng)硬件設計。

關鍵詞：智能家居系統(tǒng)；STM32單片機

一、引言

智能家居是人們居住環(huán)境的一種智能化，以住宅為平臺安裝智能家居系統(tǒng)的居住環(huán)境。利用綜合布線技術、網絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭日常事務的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。

二、系統(tǒng)組成結構

智能家居系統(tǒng)包含了七大家庭控制中心（門庭控制中心、客廳控制中心、廚房餐廳控制中心、衛(wèi)生間過道控制中心、主臥室控制中心、次臥室控制中心、陽臺控制中心）；以及一套智能家居管理軟件。七大家庭控制中心通過以太網與家庭信息互聯(lián)處理中心聯(lián)系，達到家庭安全防護系統(tǒng)、網絡服務系統(tǒng)和家庭自動化系統(tǒng)組成的家庭綜合服務與管理集成系統(tǒng)的目的，從而實現(xiàn)全面的安全防護、便利的通訊網絡以及舒適的居住環(huán)境的家庭住宅。圖1所示為智能家居控制系統(tǒng)網絡結構示意圖。

三、系統(tǒng)硬件設計

（1）控制系統(tǒng)硬件設計

智能家居控制系統(tǒng)主要工作原理是通過STM32單片機采集數(shù)據并控制繼電器動作從而達到控制家庭中主要用電設備工作的。首先用戶可以事先設定居住環(huán)境的溫度濕度以及光照度等環(huán)境參數(shù)，并形成數(shù)據庫信息通過串口存儲在家庭服務器中，同時STM32單片機可以讀取相應的數(shù)據信息進行比對處理；另外居住環(huán)境的信息數(shù)據也可以通過現(xiàn)場安裝的傳感器采集到單片機中，以便跟用戶事先設定的狀態(tài)信息或者是臨時輸入的控制信息進行對比，經過STM32單片機處理后去控制繼電器動作；然后繼電器根據單片機發(fā)出的指令自動去控制用戶終端電氣設備，比如風機、水閥開度，加濕器、電動窗簾、冰箱溫度、空調開關等動作，從而達到智能控制的目的，其中數(shù)據的傳輸可以通過串口傳輸也可以通過無線傳輸。同時，如果家用電器出現(xiàn)故障，也可以通過無線通訊的形式告知用戶進行及時更換修理。圖2所示為智能家居控制系統(tǒng)硬件結構框圖。

（2）系統(tǒng)主要設備選型

1）STM32單片機。STM32單片機基于ARM Cortex-M3核心的32 位微控制器，LQFP-144封裝；512K 片內FLASH（相當于硬盤），64K片內RAM（相當于內存），片內FLASH 支持在線編程（IAP）；支持片外高速晶振（8M），和片外低速晶振（32K）；多達80個IO（大部分兼容5V邏輯）等。

2）Zigbee模塊。ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網絡協(xié)議。ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層（PHY）、媒體訪問控制層（MAC）、傳輸層（TL）、網絡層（NWK）、應用層（APL）等。其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標準的規(guī)定。

3）繼電器。繼電器是一種電控制器件，是當輸入量（激勵量）的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關系。通常應用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”。

四、結論

隨著信息時代的到來，人們對生活環(huán)境的要求也越來越高。智能家居的發(fā)展將會使人們的生活質量提高一個檔次，所以智能家居勢必會在信息改革的潮流中掀起一朵浪花。

參考文獻：

[1]周洪《智能家居控制系統(tǒng)》中國電力出版社，2005年；

[2]韓江洪《智能家居系統(tǒng)與設計》合肥工業(yè)大學出版社，2005年；

[3]殷德軍《現(xiàn)代安全防范設計與工程系統(tǒng)》電子工業(yè)出版社，2008年。

作者簡介：張成，男，漢，山西省，現(xiàn)任北京信息職業(yè)技術學院，電子工程系，講師，研究方向：應用電子技術。

魏曉杰，男，漢，山東省，現(xiàn)在北京信息職業(yè)技術學院，電子工程系 學生，研究方向：應用電子技術。