基于單片機的智能家居遠程控制處理系統(tǒng)設計

李叔豪 邢杰 姚新潔

（沈陽化工大學 信息工程學院 遼寧 沈陽 110000）

引言

隨著現(xiàn)代社會不斷進步，智能產(chǎn)品的體系需要研發(fā)人員不斷的進行更新?lián)Q代，為了使智慧小區(qū)體系更加完整覆蓋至千家萬戶，因此我們需要使家庭產(chǎn)品逐漸走向智能化、自動化。打破傳統(tǒng)家庭所使用的設備的局限性，由此我們提出打造一套較為完整的智能家居遠程控制處理系統(tǒng)，以此填補以智能小區(qū)為大方向，各個家庭為個體的智能遠程控制體系，使其成為一個整體化。因此對于智能家居遠程控制系統(tǒng)設計進行深入研究探討,具有十分重要的意義。

1 智能家居遠程控制系統(tǒng)原理

隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展成熟使得智能家居遠程控制系統(tǒng)的構建得到完善，由于這一控制系統(tǒng)的推廣，人們的生活質(zhì)量得到極大改善。本系統(tǒng)的設計原理主要是通過物聯(lián)網(wǎng)技術對室內(nèi)家居進行遠程控制管理，遠程控制系統(tǒng)主體框圖如圖1所示。具體工作原理如下：用戶移動端發(fā)出指令，在公寓內(nèi)的通信模塊接收到指令后發(fā)送給智能家居的主機控制系統(tǒng)(單片機)，主機系統(tǒng)通過對命令的處理，主機將命令通過ESP8266傳輸?shù)较鄳姆謾C上，分機收到主機傳達的命令后啟動相應設備，設備執(zhí)行所需動作后，將其執(zhí)行完成的信息反饋至主控芯片，隨即主控芯片對現(xiàn)有信息進行編輯后發(fā)送至用戶移動端，實現(xiàn)信息時時交互。若在預定時間內(nèi)未得到反饋信息，則視為操作失敗，將操作信息再次反饋至用戶移動端，等待新的命令再次發(fā)出[1]。

2 通信模塊

ESP8266是一款物聯(lián)網(wǎng)芯片，其價格低廉，性性能穩(wěn)定，硬件接口豐富，ESP8266支持3種工作模式“STA”“AP”“STA+AP”模式。

①STA模式：該模塊通過路由器連接網(wǎng)絡,手機或者電腦實現(xiàn)該設備的遠程控制。②AP模式：該模塊作為熱點,手機、電腦通過連接WIFI模塊與該模塊進行通信,進一步實現(xiàn)局域網(wǎng)的無線控制。③STA+AP模式：由于這兩種模式共存這樣使得設備既可以通過路由器連接到互聯(lián)網(wǎng)又可以作為WIFI熱點,實現(xiàn)廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)的無縫切換。因此選用該芯片作為家庭中信息與遠程端控制的橋梁[2]。

3 傳感器數(shù)據(jù)采集模塊

要實現(xiàn)對智能家居的遠程控制檢測及處理以及一系列的功能需求，通過實際的測試和篩選，對所使用的主要傳感器進行概述如下：

3.1 數(shù)字溫度傳感器DS18B20

DS18B20數(shù)字溫度傳感器具有體積小巧、抗干擾能力強、性價比高、準確度高、外圍電路簡單、可直接輸出數(shù)字信號、具有單獨的序列號可進行指定位置數(shù)據(jù)查詢實時溫度、控制連線方便等優(yōu)良特點。適合于體積狹小空間、農(nóng)業(yè)溫室大棚、室內(nèi)溫度測量等非極限溫度測量場合[3]。

3.2 紅外傳感器 HC-SR501

紅外傳感器 H C-SR501是基于紅外技術的自動控制模塊，通過感應人體進入感應范圍程度來輸出高低電平，以此判別是否有人員進入。此模塊具有高靈敏度、可靠性強、超低電壓工作模式，其靈敏度、延時時間均可根據(jù)實際需求進行調(diào)節(jié)。該模塊特別是適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房等敏感區(qū)域或安全區(qū)域和報警系統(tǒng)。

4 STM32控制系統(tǒng)

我們選擇用STM32F103C8T6作為智能家居遠程控制的控制器。在選擇單片機時，我們需要考慮到的是：主控芯片是否滿足系統(tǒng)的需求，是否滿足所需處理速度和外設資源。

STM32單片機與51單片機相比，STM32具有處理速度快，片內(nèi)程序存儲空間大，功耗低，性價比高，資源豐富等優(yōu)點。

軟件是控制系統(tǒng)的核心,本系統(tǒng)主程序流程圖如圖2所示。

智能家居遠程控制處理系統(tǒng)的工作過程為：當出現(xiàn)漏水信號時，ESP8266將該信號發(fā)送至主控芯片，主控芯片隨即發(fā)出相應的控制指令，使保護機構部件立即動作，待相應動作完成后反饋至主控芯片動作已完成，此時主控芯片便向用戶移動端發(fā)出提示信息告知情況，同時將此信息上報至智慧小區(qū)系統(tǒng)中，以便能及時減少所不必要的經(jīng)濟損失[4-5]。

5 信息收發(fā)模塊

信息收發(fā)模塊的作用是用于實現(xiàn)不同距離部件無需線路連接便可達到實時通訊的效果，實現(xiàn)人機互聯(lián)。方便用戶移動端可進行遠程控制操作。信息收發(fā)模塊由ESP8266及外圍電路構成，如圖3所示。

6 結語

本設計采用STM32F103C8T6構成主控系統(tǒng)，用ESP8266構成收發(fā)模塊,用濕度傳感器及信號轉換電路構成一款智能家居遠程控制處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)穩(wěn)定度高、響應速度快、價格低廉等特點,可以有效降低家庭因跑水造成的不必要的經(jīng)濟損失,具有一定的實用意義。