基于STM32單片機(jī)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)

胡自翔

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的日常工作生活中也出現(xiàn)了越來(lái)越多的現(xiàn)代化設(shè)備，該些設(shè)備為人們的生產(chǎn)生活提供了極大的便利，而STM32單片機(jī)以及智能家居的出現(xiàn)則進(jìn)一步推動(dòng)了社會(huì)生活的智能化發(fā)展。因此，本文基于智能家居的概念，重點(diǎn)探究了基于STM32單片機(jī)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以供參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】STM32單片機(jī) 智能家居系統(tǒng) 智慧化

家電設(shè)備是家庭生活中的重要組成部分，但由于運(yùn)行的單一化特性，使其必須借助于人工操作，因而操作流程十分繁復(fù)。隨著生活水平的不斷提升，人們對(duì)于家居的舒適度和智能化要求也越來(lái)越高，目前智能家居已引起了人們的廣泛關(guān)注。因此，本課題對(duì)于基于STM32單片機(jī)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 智能家居的概念

隨著技術(shù)水平的不斷提升，智能家居技術(shù)也得到長(zhǎng)足的發(fā)展，其功能日益呈現(xiàn)出人性化和多樣化的個(gè)性特征。智能家居，即Smart Home，指的是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，通過(guò)應(yīng)用一個(gè)中央核心處理單元，實(shí)現(xiàn)家居生活中各個(gè)子系統(tǒng)的有機(jī)融合，以此來(lái)達(dá)到預(yù)期的家居控制智能化目標(biāo)，其不僅能實(shí)現(xiàn)家電設(shè)備的智能化控制和管理，也能對(duì)住宅的安全狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和警報(bào)。總的來(lái)說(shuō)，智能家居融合了多項(xiàng)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，不但滿足了人們的基本生活需求，而且也為人們提供了更為舒適、安全和便利的生活環(huán)境和服務(wù)，使得家居生活更為智慧化和人性化。

2 基于STM32單片機(jī)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 總體框架

本課題所設(shè)計(jì)的智能家居系統(tǒng)借助于智能手機(jī)或者平板電腦，通過(guò)無(wú)線Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)對(duì)STM32單片機(jī)進(jìn)行訪問(wèn)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)監(jiān)控、照明系統(tǒng)、電器設(shè)備、窗簾、窗戶以及門禁系統(tǒng)的智能化把控，即通過(guò)應(yīng)用統(tǒng)一的智能化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)的有機(jī)連接，最終構(gòu)成一個(gè)能進(jìn)行信息及時(shí)交換和管控的網(wǎng)絡(luò)。其中，室內(nèi)監(jiān)控子系統(tǒng)主要包括了多種警報(bào)探測(cè)器的信息采集，如煤氣系統(tǒng)探測(cè)、火險(xiǎn)安全探測(cè)以及環(huán)境溫度探測(cè)等，用戶可通過(guò)智能手機(jī)對(duì)室內(nèi)的安全安全進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，家用電器控制子系統(tǒng)可對(duì)窗簾、窗戶以及燈具等家居設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程或者定時(shí)管控，GPRS遠(yuǎn)程管控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)住戶與智能家居系統(tǒng)的交互，以將系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)到的室內(nèi)詳細(xì)的信息數(shù)據(jù)及時(shí)反饋給住戶，同時(shí)住戶也可利用本地顯示及控制子系統(tǒng)，向智能家居系統(tǒng)發(fā)出相對(duì)應(yīng)的管控指令。

該智能家居系統(tǒng)可依據(jù)各個(gè)功能模塊的實(shí)際特性特點(diǎn)，選擇相對(duì)應(yīng)的通訊控制方式，從而對(duì)照明系統(tǒng)和部分家用電器進(jìn)行RF射頻控制，對(duì)電視、空調(diào)或者風(fēng)扇等家用電器進(jìn)行紅外遙控管理，對(duì)門禁系統(tǒng)選用串口管控，而對(duì)窗簾以及窗戶則選用直接控制模式，以此來(lái)保證智能家居系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

2.2 模塊功能

2.2.1 電動(dòng)模塊

這一功能模塊主要指的是基于12V電機(jī)驅(qū)動(dòng)條件的電動(dòng)窗簾和電動(dòng)窗戶模塊，其運(yùn)用了TI公司的TSL230B測(cè)量模塊，可對(duì)室內(nèi)環(huán)境的光線強(qiáng)弱程度進(jìn)行有效測(cè)量，無(wú)需借助于外接元件，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)具備高分辨率的光硅光電的頻率或者照度的高效轉(zhuǎn)換。另外，該模塊可將具有一定光譜能量的光線轉(zhuǎn)換為電流，其后通過(guò)頻率或者電流轉(zhuǎn)換裝置將其轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的脈沖頻率。通過(guò)所收集到的傳感器信息數(shù)據(jù)，依據(jù)不同季節(jié)以及白天與黑夜光照強(qiáng)度的區(qū)別，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)窗簾打開面積的自動(dòng)化調(diào)節(jié)。

2.2.2 遙控模塊

該功能模塊就是指紅外遙控模塊，其中包括了紅外電視、空調(diào)以及風(fēng)扇模塊，其通過(guò)應(yīng)用1838型號(hào)的通用式一體化紅外接收裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外信號(hào)和指令的接受，其后利用控制器軟件對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼，接著應(yīng)用PhilipsPC-5 Protocol中的PPM（即脈沖位置調(diào)制）或者NEC Protocol中的PWM（即脈沖寬度調(diào)制）實(shí)現(xiàn)編碼協(xié)議的有效去除，以此來(lái)對(duì)紅外指令的按鍵信息進(jìn)行更為科學(xué)地儲(chǔ)存。用戶在對(duì)紅外遙控模塊中的上機(jī)位機(jī)進(jìn)行操作時(shí)，上機(jī)位就會(huì)以紅外的形式將信號(hào)傳輸至下位機(jī)之中，而下位機(jī)則會(huì)對(duì)所接收的紅外信號(hào)進(jìn)行重新地編碼處理，最后通過(guò)紅外發(fā)射裝置實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出。在紅外遙控模塊中，也設(shè)計(jì)有一個(gè)設(shè)置界面，用戶可通過(guò)該設(shè)置界面對(duì)紅外遙控方法進(jìn)行調(diào)整。

2.2.3 控制模塊

這一功能模塊指的是基于市電220V條件的家用電器控制模塊，在該功能模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要是對(duì)隸屬于智能電器范圍中的電燈以及電冰箱等家用電器進(jìn)行設(shè)計(jì)，其所選用的遙控編碼專用線路主要包括有CS5211以及CS5212兩種類型，在輸電線路中應(yīng)用RF射頻發(fā)射裝置實(shí)現(xiàn)無(wú)線編碼型號(hào)的發(fā)射，利用STM32單片機(jī)對(duì)CS5211線路進(jìn)行管理和控制，并在插座的另外一端連接另一個(gè)專用線路CS5212，其中值得注意的是，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中一定要保證CS5211和CS5212兩大專用線路的配套應(yīng)用，這樣一來(lái)，才能保證指令的有效接收，才能保障繼電器開關(guān)插座線路運(yùn)行的可靠性，從而有效實(shí)現(xiàn)對(duì)基于220V市電條件的電器進(jìn)行智能化控制。

2.2.4 門禁模塊

門禁功能模塊的設(shè)計(jì)主要就是應(yīng)用串口形式實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的接收。首先，門禁功能模塊所包含的信息應(yīng)包括有用戶的個(gè)人信息和ID卡的卡號(hào)信息，通過(guò)串口對(duì)以上信息進(jìn)行接收，其后上位機(jī)接收門禁功能模塊中的相關(guān)指令，接著將用戶的設(shè)計(jì)門禁信息傳輸至下位機(jī)系統(tǒng)之中，在下位機(jī)接收指令之后便可對(duì)信息作出迅速應(yīng)答，最終通過(guò)應(yīng)答結(jié)果對(duì)住宅的電子門進(jìn)行科學(xué)有效的管理和控制。該功能模塊的設(shè)計(jì)能夠在很大程度上保障住宅的安全，避免盜竊等問(wèn)題的出現(xiàn)。

2.2.5 澆花模塊

該功能模塊主要由STM32進(jìn)行管控，其通過(guò)土壤濕度傳感器得出實(shí)時(shí)的土壤濕度數(shù)據(jù)，一旦土壤濕度過(guò)低，便會(huì)立即發(fā)出警報(bào)并通過(guò)控制電磁閥實(shí)現(xiàn)澆水的自動(dòng)化，而當(dāng)濕度達(dá)到一定限度時(shí)，便會(huì)停止?jié)菜?/p>

3 結(jié)論

總而言之，智能家居系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)的重要部分，其能有效實(shí)現(xiàn)家居內(nèi)部各個(gè)子系統(tǒng)的有機(jī)連接，以此來(lái)達(dá)到監(jiān)測(cè)、管理以及把控的預(yù)期目的。而基于STM32單片機(jī)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用就有較強(qiáng)的實(shí)用性，其通過(guò)實(shí)現(xiàn)家居設(shè)備的智能化，以為住戶營(yíng)造良好安全的生活環(huán)境，并為用戶提供更為全面的功能服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

西南科技大學(xué)信息工程學(xué)院 四川省綿陽(yáng)市 621010