多功能智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

關(guān)鍵詞：智能家居；物聯(lián)網(wǎng)； 界面設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)視覺(jué)；語(yǔ)音控制；智能門(mén)禁分類號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2025）13-0129-07

Abstract：Thisresearch focusesonbuildingacuting-edgeIoTsmart homeplatform，whichaimstodeeplymeettheurgent needsof modemfamiliesforinteligent livingsafetyandqualityof life.ThesystemusesSTM32H7andSTM32F4 highperformancemicrocontrolersasthecoreengines，integratingmultipletypesofsensorssuchastemperatureandhumiditylight sensitivity，smoke，raindropandinfrareddetectiontoachievecomprehensiveperceptionofthehomeenvironment.Thesystem deeplyintegratescuting-edgetechnologiessuchasinteligentvoice，F(xiàn)aceRecognition，emWininterfacedesign，andBluetooth APPcontrol.Focusonenergymanagement，andsmartenergy-saving modelsreduceoperatingcosts.Theinterfaceisuser-friendly and convenient tooperate，thus ensuring user dataand family safety，and leading a new experience in smart home.

Keywords：smarthome;InternetofThings;emWininterfacedesign;computervision;voicecontrol;inteligentaccesscotrol

邁入21世紀(jì)，信息技術(shù)的迅猛發(fā)展猶如一股不可阻擋的潮流，其中物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)作為新一代信息技術(shù)的杰出代表，正以前所未有的迅猛態(tài)勢(shì)，深刻地重塑著人類的生活方式。在這場(chǎng)技術(shù)革命的浪潮中，智能家居系統(tǒng)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的璀璨明珠，已然成為現(xiàn)代家庭追尋高品質(zhì)生活道路上不可或缺的伴侶[2-3]。

近年來(lái)，智能家居領(lǐng)域取得了令人矚自的顯著進(jìn)步4，實(shí)現(xiàn)了從單一設(shè)備智能化向多設(shè)備互聯(lián)互通與場(chǎng)景自動(dòng)化控制的華麗轉(zhuǎn)身，這一轉(zhuǎn)變不僅彰顯了智能家居技術(shù)蘊(yùn)含的無(wú)限潛力，更預(yù)示了其廣闊無(wú)垠的應(yīng)用前景]。

然而，隨著用戶需求的日益多元化與個(gè)性化，現(xiàn)有的智能家居系統(tǒng)也逐漸顯露出一些亟待解決的問(wèn)題。諸如功能集成度不足、用戶體驗(yàn)有待提升、安防智能化水平尚顯局限、娛樂(lè)與環(huán)境監(jiān)測(cè)功能相對(duì)單一，以及遠(yuǎn)程控制體驗(yàn)不盡如人意等。這些問(wèn)題，無(wú)疑成為了智能家居系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展與完善的重要挑戰(zhàn)，

鑒于此，本研究聚焦于構(gòu)建一款集安防、娛樂(lè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程控制于一體的先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)智能家居平臺(tái)[8-9]，旨在通過(guò)集成高性能微控制器、多類型傳感器、智能語(yǔ)音與人臉識(shí)別等前沿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)家居設(shè)備的深度集成與智能化聯(lián)動(dòng)，為用戶帶來(lái)前所未有的智能生活體驗(yàn)，推動(dòng)智能家居行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。

1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)

這款智能家居模型的雛形設(shè)計(jì)，巧妙融合了功能與美學(xué)，以6個(gè)精心規(guī)劃的房間為核心，展現(xiàn)了智能家居未來(lái)的無(wú)限潛力。如圖1所示，其布局從內(nèi)至外，以機(jī)房為心臟地帶，作為智能家居設(shè)備與電器的總處理器，緊鄰其外，左側(cè)的是浴室，而最外側(cè)則設(shè)置了便捷的車庫(kù)空間；右側(cè)布局則以臥室為私密領(lǐng)地，與廚房相鄰。左右兩者之間寬敞的大廳作為連接樞紐，既分隔了不同的生活區(qū)域，又促進(jìn)了空間的流暢互動(dòng)。

整體模型采用 6 0 c m×8 0 c m 的精致長(zhǎng)方體框架，內(nèi)部通過(guò)巧妙設(shè)計(jì)的分隔板，不僅實(shí)現(xiàn)了空間的極致利用，還為各類智能家居設(shè)備如智能音箱、環(huán)境傳感器、安全監(jiān)控?cái)z像頭等提供了恰到好處的布局空間。每個(gè)隔間的大小與形狀均經(jīng)過(guò)深思熟慮的精確計(jì)算，確保與各類設(shè)備的完美適配，彰顯出對(duì)未來(lái)智能家居生活的深刻洞察與細(xì)致關(guān)懷。

1.2主控芯片控制系統(tǒng)框架

本設(shè)計(jì)以高性能STM32H743IIT6微控制器為核心，如圖2所示，匠心打造了一款集先進(jìn)性與實(shí)用性于一身的智能環(huán)境管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于 GUI框架，構(gòu)建了直觀易用的主界面，集成了報(bào)警控制、風(fēng)扇調(diào)節(jié)、濕度監(jiān)測(cè)、燈光控制、光照與溫度精準(zhǔn)監(jiān)控六大功能模塊，全面感知并精準(zhǔn)調(diào)控室內(nèi)環(huán)境，顯著提升用戶體驗(yàn)[10-11]。

此外，更創(chuàng)新性地融入了智能門(mén)禁與人體紅外識(shí)別技術(shù)，增強(qiáng)空間安全與管理智能化。依托FreeRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)高效并行處理，保障系統(tǒng)流暢運(yùn)行，提升響應(yīng)速度與整體性能，為構(gòu)建智能、高效、可靠的智能環(huán)境管理系統(tǒng)奠定堅(jiān)實(shí)基石。

傳感器模塊 1 emWin圖形界面 功能模任務(wù)處reeRTOS光照強(qiáng)度 手指點(diǎn)觸

光敏傳感器 報(bào)警控制界面 報(bào)警威懾

溫度傳感器 射頻識(shí)別模塊 體紅外信息 手機(jī)NFC模式 RGB屏主界面 足度控制界面 燈光控制界面 指點(diǎn) 手指點(diǎn)觸 濕度數(shù)值顯示 燈光控制

OpenMV模塊 車牌信息 STM3控制4 光照監(jiān)測(cè)界面 光線監(jiān)測(cè) 晝夜模式切換數(shù)據(jù)顯示溫度監(jiān)測(cè)界面 溫度數(shù)值顯示1180舵機(jī)控制大門(mén)步進(jìn)電機(jī)人體 智能門(mén)禁 控制車庫(kù)門(mén)y 紅外信息 車牌識(shí)別 步進(jìn)電機(jī) 控制車庫(kù)門(mén)

1.3輔助芯片控制系統(tǒng)框架

輔以STM32F407ZGT6芯片作為輔助處理器，如圖3所示，主要負(fù)責(zé)執(zhí)行具體的控制邏輯和數(shù)據(jù)處理任務(wù)，而整個(gè)系統(tǒng)的核心遠(yuǎn)程控制功能則依賴于

CC2541藍(lán)牙模塊。TFT-LCD觸控屏和語(yǔ)音控制模塊SU-03T則作為次要的輔助控制方式，增加了系統(tǒng)的交互性和易用性。

H743主控發(fā)送命令功能模塊人臉信息識(shí)別成功開(kāi)啟大門(mén)人體紅外信息180舵機(jī)傳感器模塊 MCU 點(diǎn)觸 制界面 手指點(diǎn)觸 開(kāi)啟臥室門(mén)有害氣體濃度 開(kāi)啟臥室風(fēng)扇煙霧傳感器藍(lán)牙APP界面按鈕 手指點(diǎn)觸溫度信息 進(jìn)入省電模式溫度傳感器 STM32F407 離家模式紅外傳感器 人體紅外信息 核心控制器 時(shí)間播報(bào) 手指點(diǎn)觸 實(shí)時(shí)播放時(shí)間

K210視覺(jué)模塊 人臉信息 音樂(lè)播放 手指點(diǎn)觸 播放列表音樂(lè)雨滴檢測(cè) 播報(bào)天氣情況雨滴傳感器 實(shí)時(shí)天氣播報(bào) 180舵機(jī) 控制房門(mén)

SU-03T語(yǔ)音控制 命令發(fā)送 居室、衛(wèi)生間房門(mén) 煙霧報(bào)警自動(dòng)開(kāi)啟排風(fēng) 人臉識(shí)別成功數(shù)據(jù)傳輸 命令發(fā)送 數(shù)據(jù)傳輸+→ 藍(lán)牙APP控制按鈕 OLED屏藍(lán)牙2塊 零發(fā) 藍(lán)牙APP終端顯示 藍(lán)牙 最據(jù) 歡主畫(huà)家

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1智能門(mén)禁與安防系統(tǒng)

智能門(mén)禁系統(tǒng)[12-13]，作為現(xiàn)代科技賦能安全管理的典范，巧妙地融合了身份識(shí)別技術(shù)與門(mén)禁控制機(jī)制，為車輛與人員的出入構(gòu)筑了一道既便捷又堅(jiān)不可摧的安全防線。本文的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，巧妙利用了手機(jī)上的NFC（近場(chǎng)通信）功能。實(shí)現(xiàn)了ID信息的一鍵錄入與高效管理，軟件界面所示如圖4所示。

具體而言，如圖5所示，通過(guò)簡(jiǎn)單操作（手機(jī)軟件中錢(qián)包一卡包，選中添加門(mén)禁卡），同時(shí)將IC感應(yīng)卡（內(nèi)有32位的唯一序列號(hào)）靠近手機(jī)，即可將2個(gè)專屬I(mǎi)D無(wú)縫集成至RC522門(mén)禁模塊之中，讓用戶僅憑智能手機(jī)，即可輕松完成射頻識(shí)別過(guò)程，享受前所未有的進(jìn)出自由與安全保障，盡顯未來(lái)生活的智慧與便捷。

此外，這一先進(jìn)的安防模式還配備了人臉識(shí)別與車牌檢測(cè)技術(shù)，如圖6所示，即便在手機(jī)遺失或遺忘的情況下，用戶也能通過(guò)第二種驗(yàn)證方式輕松進(jìn)入家門(mén)，確保安全與便利并存。

應(yīng)用實(shí)例1：當(dāng)用戶步入大門(mén)人口時(shí)，其手機(jī)內(nèi)置的獨(dú)特門(mén)禁解鎖ID號(hào)—即專屬的車庫(kù)ID與大門(mén)ID，便成為了驗(yàn)證身份、授權(quán)通行的關(guān)鍵。一旦捕捉到手機(jī)門(mén)禁卡中的ID信息，便立即與系統(tǒng)內(nèi)預(yù)存的ID號(hào)進(jìn)行精密匹配與驗(yàn)證。驗(yàn)證成功的瞬間，門(mén)禁系統(tǒng)即刻發(fā)送信號(hào)至控制系統(tǒng)，智能觸發(fā)車庫(kù)門(mén)或大門(mén)的順暢開(kāi)啟。而當(dāng)用戶安全進(jìn)入車庫(kù)或大廳后，紅外掃描設(shè)備會(huì)迅速察覺(jué)到用戶的通過(guò)，并自動(dòng)觸發(fā)房門(mén)的關(guān)閉機(jī)制，確?？臻g的安全與私密。

同時(shí)，用戶還可通過(guò)人臉檢測(cè)與車牌識(shí)別，分別執(zhí)行大門(mén)與車庫(kù)門(mén)的開(kāi)啟，同時(shí)播報(bào)一“人臉識(shí)別成功，歡迎主人回家”之類的相關(guān)事宜。

2.2藍(lán)牙APP控制相關(guān)模塊設(shè)計(jì)

藍(lán)牙APP控制界面如圖7所示，用戶在使用藍(lán)牙APP之前需要先設(shè)置CC2541藍(lán)牙模塊的AT指令，本系統(tǒng)藍(lán)牙模塊的設(shè)置指令為：修改模塊廣播名“ Δ A T + NAMECC2541”。重新掃描設(shè)備之后，查找廣播名為“CC2541”，點(diǎn)擊添加，即可與模塊建立通信。此時(shí)，用戶就可以通過(guò)APP發(fā)送指令給CC2541。而具體指令的設(shè)置，藍(lán)牙APP基于開(kāi)發(fā)板程序的編寫(xiě)，只設(shè)置“按鈕按下時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)”；此外，由于想要在單片機(jī)程序里借用AT指令的接受處理程序，所以還采用了字符的輸入方式，設(shè)置結(jié)束符“0A”。此時(shí)，就可以借助主循環(huán)中的AT指令接受處理程序。

CC2541接收到指令后，將其傳遞給STM32F407ZGT6芯片。STM32F407ZGT6芯片解析指令并根據(jù)指令內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)的操作，如天氣播報(bào)、音樂(lè)播放等。

應(yīng)用實(shí)例2：如圖8所示，用戶體驗(yàn)始于手機(jī)藍(lán)牙的輕松連接。首先，用戶需開(kāi)啟手機(jī)藍(lán)牙功能，并與CC2541藍(lán)牙模塊進(jìn)行配對(duì)。一旦匹配成功，用戶即可無(wú)縫進(jìn)人APP的主界面，享受便捷的操作體驗(yàn)

在APP主界面中，CC2541模塊扮演著指令發(fā)送者的角色，它將用戶的意愿以特定的字節(jié)形式發(fā)送給輔控芯片的串口UASRT3接收端。接收端一旦捕獲到這些信息，便會(huì)立即響應(yīng)且執(zhí)行相應(yīng)的功能一一發(fā)送系統(tǒng)內(nèi)置的指令來(lái)控制MY1690X芯片，讀取SD卡內(nèi)存儲(chǔ)的信息（其中MP3文件必須以編號(hào)方式進(jìn)行命名），并進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)與音樂(lè)播放。

其中語(yǔ)音播放相關(guān)功能執(zhí)行，調(diào)用了指令發(fā)送函數(shù)MY1690_CMD3，查看具體芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)，見(jiàn)表1，其操作碼0x41后面接著2個(gè)曲目的數(shù)據(jù)碼，功能是播放曲目碼對(duì)應(yīng)的曲目（曲目以4位數(shù)字開(kāi)頭命名，如0001），范例為播放第一首歌曲音頻。

具體而言，若收到的指令為“實(shí)時(shí)天氣播報(bào)”，系統(tǒng)則會(huì)即時(shí)播報(bào)當(dāng)前的天氣狀況；若為“音樂(lè)播放”，則會(huì)啟動(dòng)音樂(lè)播放功能，為用戶帶來(lái)愉悅的聽(tīng)覺(jué)享受。若未接收到任何指令，系統(tǒng)則會(huì)保持在當(dāng)前操作界面，隨時(shí)待命，以備用戶下一步操作。

2.3 （204號(hào) 圖形界面設(shè)計(jì)

圖形界面是圍繞STM32H743IIT6微控制器核心構(gòu)建的，采用 圖形庫(kù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。界面設(shè)計(jì)通過(guò)GUIBuilder軟件實(shí)現(xiàn)，提供了一個(gè)直觀且用戶友好的操作環(huán)境。主界面精心布局，包含6個(gè)功能子界面：報(bào)警控制系統(tǒng)、風(fēng)扇管理、濕度監(jiān)控、照明控制、光強(qiáng)度監(jiān)測(cè)及溫度監(jiān)測(cè)，如圖9所示。

通電后，用戶可以在家居主界面進(jìn)行控制，如果用戶點(diǎn)擊觸摸屏上的一個(gè)功能就會(huì)進(jìn)入相應(yīng)的功能界面，如果沒(méi)有點(diǎn)擊屏幕則會(huì)繼續(xù)保持在主界面。

當(dāng)相應(yīng)子界面功能執(zhí)行完畢后，如圖10所示，用戶再點(diǎn)擊首頁(yè)圖標(biāo)即可返回主界面，沒(méi)有點(diǎn)擊首頁(yè)則會(huì)在功能執(zhí)行完畢后回到子界面功能控制界面，實(shí)現(xiàn)主界面與各功能控制界面的無(wú)縫流暢循環(huán)聯(lián)動(dòng)。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)旨在通過(guò)集成先進(jìn)的藍(lán)牙通信、觸控交互、語(yǔ)音控制及多種傳感器技術(shù)，為用戶提供便捷、舒適的智能家居生活體驗(yàn)。

如圖11所示，系統(tǒng)以STM32H743IIT6和STM32F407ZGT6微控制器為核心，結(jié)合多種外設(shè)模塊，實(shí)現(xiàn)了智能家居設(shè)備的互聯(lián)互通與智能控制。

3.1 RFID-RC522門(mén)禁系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

RC522是一款無(wú)源高度集成的非接觸式射頻識(shí)別（RFID）讀寫(xiě)芯片，專為與各種高頻（HF）ISO/IEC14443A標(biāo)準(zhǔn)的智能卡及標(biāo)簽進(jìn)行高效、可靠的通信而設(shè)計(jì)。這款芯片廣泛應(yīng)用于門(mén)禁系統(tǒng)、公交卡、銀行卡及任何需要身份識(shí)別或數(shù)據(jù)交換的短距離自動(dòng)化控制領(lǐng)域。

如圖12所示，RC522模塊外部是模擬通信——調(diào)制和解調(diào)都是模擬的；其左側(cè)黑色部分是發(fā)射機(jī)構(gòu)——線圈；中間部分ContactlessUART則起到與模擬部分進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的作用，然后通過(guò)FIFO進(jìn)行緩存，最后通過(guò)SPI接口將數(shù)據(jù)傳輸給Host處理器。

如圖13所示，RC522模塊采用的非接觸式通信技術(shù)，其精髓在于利用射頻原理實(shí)現(xiàn)2個(gè)線圈間的無(wú)縫信息交互。右側(cè)（ContactlessCard）線圈不光起到通信感應(yīng)電磁波的作用，還要為卡（其內(nèi)部有一芯片，通過(guò)右側(cè)線圈）進(jìn)行供電。為了更加靈活便捷，本設(shè)計(jì)巧妙地用手機(jī)NFC模式替代了傳統(tǒng)的IC卡，與RC522模塊進(jìn)行高效通信。

當(dāng)讀寫(xiě)器向手機(jī)發(fā)送出固定頻率的電磁波時(shí)，這些無(wú)形的能量波不僅激活了手機(jī)NFC功能，更在瞬間激發(fā)了NFC模式下相應(yīng)IC卡的ID信息，使其得以準(zhǔn)確、迅速地發(fā)射出去。

3.2藍(lán)牙通信控制相關(guān)模塊電路設(shè)計(jì)

如圖14所示，系統(tǒng)選用JDY-08藍(lán)牙芯片作為IoT的核心部件，該芯片支持藍(lán)牙4.0BLE標(biāo)準(zhǔn)，具有超低功耗、高速傳輸和穩(wěn)定連接等特點(diǎn)。

通過(guò)精心的電路設(shè)計(jì)與優(yōu)化，本模塊實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝c穩(wěn)定，顯著提升了通信效率與數(shù)據(jù)可靠性。尤其是該模塊巧妙地集成了USART（P03-TXD，P02-RXD）接口，極大地簡(jiǎn)化了與各類微控制器和移動(dòng)設(shè)備的連接流程，確保了數(shù)據(jù)在多個(gè)平臺(tái)間的無(wú)縫傳輸。

藍(lán)牙控制——語(yǔ)音模塊電路分析：當(dāng)CC2541藍(lán)牙芯片接收到指令后，將其傳遞給STM32F407處理器。STM32F407ZGT6芯片解析指令并根據(jù)指令內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)的操作，如天氣播報(bào)、音樂(lè)播放等。

此類操作，如圖15所示，第2腳連接外部LED燈，芯片工作時(shí)，LED燈會(huì)點(diǎn)亮。第6—8腳通過(guò)“音頻接口跳線\"連接到TF卡座的SDIO接口。此時(shí)，即可通過(guò)支持FAT16或FAT32文件系統(tǒng)的MY1690X語(yǔ)音播放芯片，使用單片機(jī)UART串口給MY1690X芯片發(fā)送命令，控制SD卡或TF卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作。而芯片音瀕輸出接口的第1、16腳，通過(guò)C59電容和R52電阻，連接到LM4871功放芯片進(jìn)行放大音頻，最后從第5、8腳的耳機(jī)接控輸出MP3音頻信號(hào)。

3.3RGB屏觸摸控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

如圖16所示，以STM32H743IIT6為基礎(chǔ)的RGB屏幕創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，觸控功能躍居核心，旨在重塑用戶的操作體驗(yàn)邊界。GT917S觸摸IC的精湛融人，不僅確保了屏幕觸摸操作的精準(zhǔn)無(wú)誤與即時(shí)響應(yīng)，更讓每一次輕觸都轉(zhuǎn)化為流暢的人機(jī)對(duì)話。

與此同時(shí)，""圖形庫(kù)以其卓越的支持與精心編排，與GT917S觸摸IC的精準(zhǔn)觸控能力形成了完美的互補(bǔ)。兩者相輔相成，不僅強(qiáng)化了觸控操作的精準(zhǔn)度與即時(shí)性，更在視覺(jué)層面為用戶帶來(lái)了前所未有的豐富體驗(yàn)，共同鑄就了這款高性能、高色彩精度的RGB觸控屏設(shè)計(jì)的輝煌成就，展現(xiàn)了科技與藝術(shù)的完美融合。

3.4SU-03T語(yǔ)音控制模塊電路設(shè)計(jì)

如圖17所示，硬件設(shè)計(jì)中，SU-03T芯片通過(guò)精密的引腳布局與外圍電路相連，確保信號(hào)的穩(wěn)定傳輸與處理。特別地，UARTO的BO、B1引腳被設(shè)計(jì)為調(diào)試器的語(yǔ)音固件燒錄口，便于開(kāi)發(fā)過(guò)程中的固件更新與調(diào)試。而UART1的B6、B7引腳則用于串口燒錄，燒錄完成后，B2、B3引腳則用于與MCU進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)模塊的控制與數(shù)據(jù)交互。

此外，電路設(shè)計(jì)還包括了必要的濾波電路、保護(hù)電路及電源管理模塊，以確保SU-03T模塊在復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。

4軟件仿真與功能驗(yàn)證

4.1 軟件仿真

基于CodeBlocks的 圖形界面仿真設(shè)計(jì)是嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)選擇開(kāi)源、跨平臺(tái)的CodeBlocks作為仿真調(diào)試環(huán)境，并配置emWin庫(kù)和GUIBuilder工具，系統(tǒng)快速搭建了圖形界面框架，如圖18所示。

團(tuán)隊(duì)利用了GUIBuilder的豐富控件庫(kù)和拖拽屬性設(shè)置，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)潔直觀的界面，并生成了相應(yīng)的C代碼語(yǔ)言，成功地集成到了CodeBlocks項(xiàng)目中。這一步驟不僅驗(yàn)證了GUI設(shè)計(jì)與后端邏輯的兼容性，也為后續(xù)的開(kāi)發(fā)調(diào)試奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.2 功能驗(yàn)證

4.2.1 用戶界面（GUI）功能驗(yàn)證

在CodeBlocksIDE中，利用 模擬器對(duì)設(shè)計(jì)的用戶界面進(jìn)行了全面的功能驗(yàn)證。逐一測(cè)試了每個(gè)控件的功能，包括按鈕響應(yīng)、文本框輸入等，確保所有控件在各種操作條件下均能正常工作，界面布局合理，用戶交互流暢，無(wú)卡頓或錯(cuò)誤現(xiàn)象，驗(yàn)證了用戶界面的高效能和良好適應(yīng)性。

完成這些測(cè)試后，我們將整個(gè)界面系統(tǒng)無(wú)縫移植到了STM32H7的工程文件中，如圖19所示，這種開(kāi)發(fā)方式不僅提高了效率、降低了成本，還縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間，提升了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4.2.2 MY1690X語(yǔ)音播放功能驗(yàn)證

通過(guò)單片機(jī)UART串口向MY1690X語(yǔ)音播放芯片發(fā)送控制命令，測(cè)試了其對(duì)FAT32文件系統(tǒng)的支持情況。驗(yàn)證了芯片能夠正確讀取SD卡（TF卡小于32GB）中的音頻文件，并通過(guò)LM4871功放芯片放大后，從耳機(jī)接口輸出清晰的MP3音頻信號(hào)（采樣率小于48K，比特率小于320KBPS），確保播放流暢無(wú)雜音，驗(yàn)證了語(yǔ)音播放功能的完整性和音質(zhì)表現(xiàn)。

4.2.3 NFC與RC522模塊通信功能驗(yàn)證

在手機(jī)NFC模式與RC522模塊的功能驗(yàn)證中，重點(diǎn)考察了讀寫(xiě)器的精密復(fù)位應(yīng)答程序及其內(nèi)置的防沖撞機(jī)制。該程序作為通信鏈路建立后的初次校驗(yàn)，對(duì)確保后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確無(wú)誤至關(guān)重要。同時(shí)，防沖撞機(jī)制在多設(shè)備環(huán)境中展現(xiàn)出卓越的性能，能夠準(zhǔn)確識(shí)別目標(biāo)卡片，有效避免信息沖突和傳輸錯(cuò)誤，顯著提升了射頻通信的穩(wěn)定性和效率。

4.2.4AT指令接受處理功能驗(yàn)證

在單片機(jī)程序中借用了AT指令的接受處理程序，采用了字符輸入方式，并設(shè)置了結(jié)束符“0A”。通過(guò)主循環(huán)中的AT指令接受處理程序，測(cè)試了其對(duì)不同AT指令的響應(yīng)和處理能力。驗(yàn)證了程序能夠正確解析并執(zhí)行AT指令，返回正確的響應(yīng)結(jié)果，無(wú)漏解或誤解現(xiàn)象，確保了AT指令接受處理功能的準(zhǔn)確性和可靠性。

5 結(jié)束語(yǔ)

在此次智能家居的設(shè)計(jì)中，團(tuán)隊(duì)成功集成了物聯(lián)網(wǎng)、語(yǔ)音控制、計(jì)算機(jī)視覺(jué) ， e mW i n 圖形界面設(shè)計(jì)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一套功能齊全的系統(tǒng)，滿足了用戶對(duì)智能生活的基本需求。然而，面對(duì)市場(chǎng)同質(zhì)化的競(jìng)爭(zhēng)，本文認(rèn)識(shí)到創(chuàng)新的重要性。未來(lái)，團(tuán)隊(duì)將致力于引入AI深度學(xué)習(xí)算法和物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算等前沿技術(shù)，以提升系統(tǒng)的智能化水平和響應(yīng)速度[14-15]。同時(shí)，優(yōu)化系統(tǒng)性能、提升用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)也是團(tuán)隊(duì)工作的重點(diǎn)，以確保數(shù)據(jù)的可靠性和操作的便捷性。團(tuán)隊(duì)的最終自標(biāo)是通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新和功能優(yōu)化，將作品打造成為市場(chǎng)上性能卓越、體驗(yàn)非凡的智能家居解決方案，從而在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。

參考文獻(xiàn)：

[1]ABDULMALEKS，NASIR A，JABBAR WA，et al.IoT-Based Healthcare -Monitoring System towardsImprovingQuality of Life：A Review[J].Healthcare （Basel，Switzerland），2022，10（10）.

[2]何遙.智能家居IoT生態(tài)呼之欲出[J].中國(guó)公共安全，2019（7）：138-42.

[3]陶悅.AI+IoT技術(shù)賦能智能家居進(jìn)入行業(yè)黃金期[J].中國(guó)建設(shè)信息化，2020（20）：48-9.

[4]MORI H，KUNDALIYAJ，NAIK K，et al. IoT technolo-gies in smart environment： security issues and future en-hancements [J.Environmental science and pollution researchinternational，2022，29（32）：47969-47987.

[5]呂之賀.基于人工智能的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息與電腦（理論版），2024，36（7）：19-21.

[6]宋瑞博，張妍，連夢(mèng)慧.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2023，13（10）：99-101，106.

[7]程望斌，李璇，鐘健榮，等.智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].湖南理工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2024，37（2）：31-35.

[8]雷楚洋.基于C語(yǔ)言的智能家居環(huán)境總控系統(tǒng)[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2023（10）：113-115.

[9]鄒海珍.基于IoT的家居照明系統(tǒng)智能控制策略研究[J].日用電器，2024（7）：55-59.

[10]新唐科技攜手SEGGER提供專用 嵌入式GUI軟件[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2018，18（9）：96.

[11]許廣杰，鄭澤彬.基于STM32F4的智能家居系統(tǒng)[J].中國(guó)新通信，2020，22（4）：48-49.

[12]佚名.智能手機(jī)化身門(mén)禁卡開(kāi)啟大門(mén)[J].中國(guó)公共安全（綜合版），2012（8）：62-63.

[13]左楷，唐耀平.疫情防控背景下基于人臉識(shí)別及測(cè)溫技術(shù)的智能門(mén)禁應(yīng)用[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2024，30（8）：89-94.

[14]孟琥.基于人工智能視覺(jué)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J]電子制作，2021（2）：25-26.

[15]蘇恩輝.基于人工智能技術(shù)的室內(nèi)設(shè)計(jì)裝飾創(chuàng)新研究[J].居舍，2024（25）：19-21.