基于STM32的智能家居遠程監控系統

羅杰

摘要設計以STM32單片機為核心的智能家居遠程監控系統。此系統以傳感器技術和3G通訊技術為基礎，完成設備數據的采集和服務器端的通訊，實現對室內電器的遠程監控。實驗結果表明：該系統運行穩定，且具有很強的可擴展性，市場前景廣闊。

關鍵詞遠程監控；STM32單片機；3G通訊；傳感器技術

智能家居（smart home，home automation）是以住宅為平臺，融合了建筑、網絡通訊、信息家電、設備自動化、傳感器等技術，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程事務的管理系統，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。

近年來，隨著人們生活水平的提高和傳感器技術、通訊技術、網絡技術的發展。智能家居逐漸成為了未來居家生活的發展方向。與此同時，開發一款實用且廉價的智能家居系統便顯得迫在眉睫。

本文以STM32開發板作為核心設計出一套為智能家居準備的監測系統。該系統以傳感器，3G通訊等技術為基礎。通過傳感器采集室內數據，達到監測目的，再通過3G通訊完成數據的發送。用戶通過任意網絡設備（手機、電腦、智能手表等）登錄服務器，均可獲得室內各種實時數據變化，必要時，可直接對設備下達任意數據采集指令，達到實時監控的目的。

1智能家居硬件平臺

對于一個嵌入式系統，硬件顯得尤為重要，它直接決定了整個系統的穩定性、數據采集的準確性、節能性。此系統選擇以下硬件設備：

1）控制器，STM32F103ZET6微處理器。STM32F103ZET6是一款基于ARId Cortex M3 32bit的RISC的內核，工作頻率可達72MHz，內置高速存儲器（64K內存），豐富的外置接口（I/0，A/D，D/A，SPI...）。

2）通訊模塊，GPRS sim808。SIM808模塊是一個完整的四頻段GSM/GPRS模塊相結合GPS衛星導航技術。可實現低功耗語音、DTMF、短信、GPRS數據傳輸，更將GSM、GPS、藍牙三合一。

3）攝像頭模塊，0V7670。0V7670 CAMERACHIP圖像傳感器模塊，通過SCCB總線控制，可以輸出整幀、子采樣、取窗口等方式的各種分辨率8位影響數據。該模塊VGA圖像最高達到30幀/秒。設備可以完全控制圖像質量、數據格式和傳輸方式。所有圖像處理功能過程包括伽瑪曲線、白平衡、飽和度、色度等都可以通過SCCB接口編程。

4）濕度傳感器DHT11。DHT11是一款濕溫度一體化的數字傳感器。DHT11輸入信號來自于模塊內的電阻式測濕元件和NTC測溫元件，自帶數據校驗，僅通過一個I/0與控制器通訊。

5）煙霧傳感器MQ-2。MQ-2傳感器是一款可用于家庭和工廠的氣體泄漏監測裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等探測的搞性價比傳感器，具有DO開關信號（TTL）輸出和AO模擬信號輸出兩種輸出方式。

2智能家居系統設計及實現

此系統通過網絡在服務器遠程登錄并完成身份認證，查看服務器中屬于自己的設備上傳的實時狀態信息，實現遠程監控。通過服務器向設備下達各種指令，從而達到控制的目的。

本系統的工作方式如下：1）身份驗證。用戶可通過任意網絡設備登錄服務器登錄界面，輸入信息。而后右服務器將信息穿向后臺進行驗證。2）數據采集。設備端默認執行的主循環，不斷的采集數據，根據用戶的設定，將對應的狀態信息傳遞給控制器。3）指令接受。由服務器發起的鏈接，根據制定的Modbus協議，發送對應的指令。并由設備端解析并執行且返回回復楨。4）短信控制。當采集數據聯系低于閾值時，系統將自動通知用戶，起到預防作用。

3智能居家系統模塊設計

整個智能家居系統以STM32微處理器為核心，使用c語言進行裸機開發，使用中斷在各個子模塊進行切換。

3.10V7670模塊軟件設計

攝像是本系統重要的功能之一，0V7670模塊程序參考0V7670開發手冊，采用SCCB協議進行通訊。1）初始化。初始化時鐘，配置SCCB總線，復位SCCB總線，配置0V7670存儲器，初始化FIFO等。2）開始攝像。通過相關寄存器配置，開始攝像。講數據線拉高，進行數據采集，沒一次時鐘跳變，讀取一次數據，講兩次數據（每次數據均為8位數據）按先后順序合為一個16位的像素點，存入SRAM。3）相應中斷。當系統發出發送照片的請求時，拉低數據線，停止接受數據，講一張完整的照片從SRAM中讀取到發送緩存區，等待發送。4）發送照片。通訊模塊根據MODBUS協議中的不定長楨進行發送。

3.2SIM808通訊模塊軟件設計

SIM808集成了AT指令控制，控制器可以通過AT指令對模塊進行連接服務器，發送信息（檢測信息和要求信息）。

4結論

本文基于STM32設計的智能家居系統，將底層設備，服務器，數據庫，用戶，有機的聯系在一起。該系統具有高性能，穩定性強、低功耗、環保、成本低等一系列優點。系統實驗階段運行穩定，其實驗結果將為以后的智能家居提供一個新的方向。