基于單片機的智能家居遠程控制處理系統設計

李叔豪 邢杰 姚新潔

（沈陽化工大學 信息工程學院 遼寧 沈陽 110000）

引言

隨著現代社會不斷進步，智能產品的體系需要研發人員不斷的進行更新換代，為了使智慧小區體系更加完整覆蓋至千家萬戶，因此我們需要使家庭產品逐漸走向智能化、自動化。打破傳統家庭所使用的設備的局限性，由此我們提出打造一套較為完整的智能家居遠程控制處理系統，以此填補以智能小區為大方向，各個家庭為個體的智能遠程控制體系，使其成為一個整體化。因此對于智能家居遠程控制系統設計進行深入研究探討,具有十分重要的意義。

1 智能家居遠程控制系統原理

隨著物聯網的不斷發展成熟使得智能家居遠程控制系統的構建得到完善，由于這一控制系統的推廣，人們的生活質量得到極大改善。本系統的設計原理主要是通過物聯網技術對室內家居進行遠程控制管理，遠程控制系統主體框圖如圖1所示。具體工作原理如下：用戶移動端發出指令，在公寓內的通信模塊接收到指令后發送給智能家居的主機控制系統(單片機)，主機系統通過對命令的處理，主機將命令通過ESP8266傳輸到相應的分機上，分機收到主機傳達的命令后啟動相應設備，設備執行所需動作后，將其執行完成的信息反饋至主控芯片，隨即主控芯片對現有信息進行編輯后發送至用戶移動端，實現信息時時交互。若在預定時間內未得到反饋信息，則視為操作失敗，將操作信息再次反饋至用戶移動端，等待新的命令再次發出[1]。

2 通信模塊

ESP8266是一款物聯網芯片，其價格低廉，性性能穩定，硬件接口豐富，ESP8266支持3種工作模式“STA”“AP”“STA+AP”模式。

①STA模式：該模塊通過路由器連接網絡,手機或者電腦實現該設備的遠程控制。②AP模式：該模塊作為熱點,手機、電腦通過連接WIFI模塊與該模塊進行通信,進一步實現局域網的無線控制。③STA+AP模式：由于這兩種模式共存這樣使得設備既可以通過路由器連接到互聯網又可以作為WIFI熱點,實現廣域網與局域網的無縫切換。因此選用該芯片作為家庭中信息與遠程端控制的橋梁[2]。

3 傳感器數據采集模塊

要實現對智能家居的遠程控制檢測及處理以及一系列的功能需求，通過實際的測試和篩選，對所使用的主要傳感器進行概述如下：

3.1 數字溫度傳感器DS18B20

DS18B20數字溫度傳感器具有體積小巧、抗干擾能力強、性價比高、準確度高、外圍電路簡單、可直接輸出數字信號、具有單獨的序列號可進行指定位置數據查詢實時溫度、控制連線方便等優良特點。適合于體積狹小空間、農業溫室大棚、室內溫度測量等非極限溫度測量場合[3]。

3.2 紅外傳感器 HC-SR501

紅外傳感器 H C-SR501是基于紅外技術的自動控制模塊，通過感應人體進入感應范圍程度來輸出高低電平，以此判別是否有人員進入。此模塊具有高靈敏度、可靠性強、超低電壓工作模式，其靈敏度、延時時間均可根據實際需求進行調節。該模塊特別是適用于企業、賓館、商場、庫房等敏感區域或安全區域和報警系統。

4 STM32控制系統

我們選擇用STM32F103C8T6作為智能家居遠程控制的控制器。在選擇單片機時，我們需要考慮到的是：主控芯片是否滿足系統的需求，是否滿足所需處理速度和外設資源。

STM32單片機與51單片機相比，STM32具有處理速度快，片內程序存儲空間大，功耗低，性價比高，資源豐富等優點。

軟件是控制系統的核心,本系統主程序流程圖如圖2所示。

智能家居遠程控制處理系統的工作過程為：當出現漏水信號時，ESP8266將該信號發送至主控芯片，主控芯片隨即發出相應的控制指令，使保護機構部件立即動作，待相應動作完成后反饋至主控芯片動作已完成，此時主控芯片便向用戶移動端發出提示信息告知情況，同時將此信息上報至智慧小區系統中，以便能及時減少所不必要的經濟損失[4-5]。

5 信息收發模塊

信息收發模塊的作用是用于實現不同距離部件無需線路連接便可達到實時通訊的效果，實現人機互聯。方便用戶移動端可進行遠程控制操作。信息收發模塊由ESP8266及外圍電路構成，如圖3所示。

6 結語

本設計采用STM32F103C8T6構成主控系統，用ESP8266構成收發模塊,用濕度傳感器及信號轉換電路構成一款智能家居遠程控制處理系統。該系統穩定度高、響應速度快、價格低廉等特點,可以有效降低家庭因跑水造成的不必要的經濟損失,具有一定的實用意義。