基于STM32的智能家居系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

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

關(guān)鍵詞：智能家居系統(tǒng)；STM32單片機(jī)

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(tái)安裝智能家居系統(tǒng)的居住環(huán)境。利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日常事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。

二、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

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(guò)道控制中心、主臥室控制中心、次臥室控制中心、陽(yáng)臺(tái)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(guò)以太網(wǎng)與家庭信息互聯(lián)處理中心聯(lián)系，達(dá)到家庭安全防護(hù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)和家庭自動(dòng)化系統(tǒng)組成的家庭綜合服務(wù)與管理集成系統(tǒng)的目的，從而實(shí)現(xiàn)全面的安全防護(hù)、便利的通訊網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。

三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

（1）控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

智能家居控制系統(tǒng)主要工作原理是通過(guò)STM32單片機(jī)采集數(shù)據(jù)并控制繼電器動(dòng)作從而達(dá)到控制家庭中主要用電設(shè)備工作的。首先用戶可以事先設(shè)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(jù)庫(kù)信息通過(guò)串口存儲(chǔ)在家庭服務(wù)器中，同時(shí)STM32單片機(jī)可以讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比對(duì)處理；另外居住環(huán)境的信息數(shù)據(jù)也可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝的傳感器采集到單片機(jī)中，以便跟用戶事先設(shè)定的狀態(tài)信息或者是臨時(shí)輸入的控制信息進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)過(guò)STM32單片機(jī)處理后去控制繼電器動(dòng)作；然后繼電器根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的指令自動(dòng)去控制用戶終端電氣設(shè)備，比如風(fēng)機(jī)、水閥開(kāi)度，加濕器、電動(dòng)窗簾、冰箱溫度、空調(diào)開(kāi)關(guān)等動(dòng)作，從而達(dá)到智能控制的目的，其中數(shù)據(jù)的傳輸可以通過(guò)串口傳輸也可以通過(guò)無(wú)線傳輸。同時(shí)，如果家用電器出現(xiàn)故障，也可以通過(guò)無(wú)線通訊的形式告知用戶進(jìn)行及時(shí)更換修理。圖2所示為智能家居控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖。

（2）系統(tǒng)主要設(shè)備選型

1）STM32單片機(jī)。STM32單片機(jī)基于ARM Cortex-M3核心的32 位微控制器，LQFP-144封裝；512K 片內(nèi)FLASH（相當(dāng)于硬盤），64K片內(nèi)RAM（相當(dāng)于內(nèi)存），片內(nèi)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(dá)80個(gè)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層（PHY）、媒體訪問(wèn)控制層（MAC）、傳輸層（TL）、網(wǎng)絡(luò)層（NWK）、應(yīng)用層（APL）等。其中物理層和媒體訪問(wèn)控制層遵循IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3）繼電器。繼電器是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)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(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。

四、結(jié)論

隨著信息時(shí)代的到來(lái)，人們對(duì)生活環(huán)境的要求也越來(lái)越高。智能家居的發(fā)展將會(huì)使人們的生活質(zhì)量提高一個(gè)檔次，所以智能家居勢(shì)必會(huì)在信息改革的潮流中掀起一朵浪花。

參考文獻(xiàn)：

[1]周洪《智能家居控制系統(tǒng)》中國(guó)電力出版社，2005年；

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

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

作者簡(jiǎn)介：張成，男，漢，山西省，現(xiàn)任北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，電子工程系，講師，研究方向：應(yīng)用電子技術(shù)。

魏曉杰，男，漢，山東省，現(xiàn)在北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，電子工程系 學(xué)生，研究方向：應(yīng)用電子技術(shù)。