基于STM32系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)

劉洪波++李旭++王立忠++段佳敏++錢思奇++王慧聰

摘要：基于互聯(lián)網(wǎng)通信技術結合STM32控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對智能家居的控制，系統(tǒng)由STM32最小系統(tǒng)、網(wǎng)絡通信模塊、繼電器模塊、顯示模塊、按鍵以及控制模塊等組成。系統(tǒng)采用光電耦合技術，互聯(lián)網(wǎng)通信等技術，在現(xiàn)有的智能家居系統(tǒng)上，使用繼電器技術使下位機與智能家居間電氣隔離，保證了安全性。使用互聯(lián)網(wǎng)通信技術，做到超遠距離通信，實驗證明，該系統(tǒng)能對智能家居進行良好的控制，數(shù)據(jù)采集與控制相對精確。同一網(wǎng)絡下控制無延時，通過互聯(lián)網(wǎng)控制延時不大于5秒。

關鍵詞：智能家居；STM32；互聯(lián)網(wǎng)通信；光電耦合

中圖分類號：TP342 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0030-01

智能家居（smart home）是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網(wǎng)絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術等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程事務的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。本文的設計為一種在互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)上的對智能家居實時監(jiān)控并對其進行控制的智能家居系統(tǒng)。主要解決下位機和上位機的通信問題，STM32實現(xiàn)對智能家居的狀態(tài)讀取和控制，并控制MT7681串口Wi-Fi模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡節(jié)點中，手機或者電腦客戶端連入網(wǎng)絡節(jié)點即可對其進行相對應的監(jiān)控和控制。智能家居與下位機間采用光電耦合進行電氣隔離的控制。

1 系統(tǒng)的構成

系統(tǒng)主要的部分由微處理器、通信模塊、繼電器控制模塊、信息顯示模塊、電壓調(diào)控模塊組成。下面對各模塊進行分析說明。

微處理器通過比較STM32F103RBT6I/O口較多，能連接至多個電器和傳感器。能用于各種不同的協(xié)議通信，處理性能較高。Wi-Fi方式作為已經(jīng)很成熟的一種通信方式，其本身的速度和穩(wěn)定性都較為高，為此選用Wi-Fi為通信模塊。光電耦合器其具有線性特性，可以傳輸脈沖信號作為PWM（Pulse Width Modulation）控制。為此控制方式選用光電耦合器。選擇TFT液晶屏作為整體系統(tǒng)的顯示模塊。

2 下位機硬件設計

STM32為廣泛使用的32位微處理器，一般使用的電壓為3.3V。STM32的最小系統(tǒng)電路圖如圖1所示。

供電電源模塊AMS1117芯片使用起來相對較為簡單，片內(nèi)本身提供了較為好的過載保護和過熱保護，具體電路圖如圖2所示。

3 下位機軟件設計

根據(jù)設計需求，下位機整體程序分為兩部分，即STM32F103R BT66與RT5350開發(fā)板。如圖4-1所示。STM32F103RBT6作為主控機，其主要的子程序為：傳感器子程序（作為附加功能，讀取空間中的溫濕度）、顯示子程序、顯示屏觸摸輸入子程序、雙機通信子程序、繼電器控制子程序；RT5350開發(fā)板作為整個系統(tǒng)的通信部分，主要子程序為：Wi-Fi 通信子程序、Zigbee通信子程序、雙機通信子程序。圖3為程序設計流程圖。

4 下位機主程序設計

程序的開始與執(zhí)行將一直圍繞主程序進行，所以主程序在一開始需要將系統(tǒng)進行初始化。將STM32相關數(shù)據(jù)初始化、在顯示界面放入等待圖片，讀取各個家用電器的狀態(tài)，初始化完成后，用戶界面將相關信息顯示并顯示出操作菜單，第一次使用時可直接只使用下位機，若選擇使用上位機，需要進行連接確認操作，當前置操作完成之后，系統(tǒng)默認進入監(jiān)控界面，顯示當前日期、溫濕度、家用電器使用情況等基本信息，等待外部信息傳入，當使用者使用觸屏操作或用上位機進行控制時，通過讀取反饋回來的指令，調(diào)用相關函數(shù)進行具體操作。具體的流程圖如圖4所示。除了主程序外，還有通信子程序和顯示子程序這里不詳細說明了。

5 結語

系統(tǒng)采取模塊化設計思路，在調(diào)試的過程中，需要對其軟件部分與硬件部分開進行分析，在模塊分析完成后，進行綜合調(diào)試。通過以上的測試，整個設計基本達到了需要的效果，無論是PC端控制機或是Android端控制都達到了預期的效果。

參考文獻

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