基于STM32的智能家居系統硬件設計

摘 要：21世紀是信息化的世紀，隨著智能技術的飛速發展以及人們生活水平的不斷提高，人們對居住環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的智能家居系統硬件設計。

關鍵詞：智能家居系統；STM32單片機

一、引言

智能家居是人們居住環境的一種智能化，以住宅為平臺安裝智能家居系統的居住環境。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，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環保節能的居住環境。

二、系統組成結構

智能家居系統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處理中心聯系，達到家庭安全防護系統、網絡服務系統和家庭自動化系統組成的家庭綜合服務與管理集成系統的目的，從而實現全面的安全防護、便利的通訊網絡以及舒適的居住環境的家庭住宅。圖1所示為智能家居控制系統網絡結構示意圖。

三、系統硬件設計

（1）控制系統硬件設計

智能家居控制系統主要工作原理是通過STM32單片機采集數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境的溫度濕度以及光照度等環境參數，并形成數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據信息進行比對處理；另外居住環境的信息數據也可以通過現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硬件結構框圖。

（2）系統主要設備選型

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的無線網絡協議。ZigBee協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）的變化達到規定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發生預定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統（又稱輸入回路）和被控制系統（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，人們對生活環境的要求也越來越高。智能家居的發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》中國電力出版社，2005年；

[2]韓江洪《智能家居系統與設計》合肥工業大學出版社，2005年；

[3]殷德軍《現代安全防范設計與工程系統》電子工業出版社，2008年。

作者簡介：張成，男，漢，山西省，現任北京信息職業技術學院，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，現在北京信息職業技術學院，電子工程系 學生，研究方向：應用電子技術。