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1、基于 STM32 单片机的智能家居系统设计 胡自翔 陈俊材 西南科技大学信息工程学院 摘 要： 随着科学技术的不断发展, 人们的日常工作生活中也出现了越来越多的现代化设备, 该些设备为人们的生产生活提供了极大的便利, 而 STM32 单片机以及智能家居的出现则进一步推动了社会生活的智能化发展。因此, 本文基于智能家居的概念, 重点探究了基于 STM32 单片机的智能家居系统设计, 以供参考借鉴。关键词： STM32 单片机; 智能家居系统; 智慧化; 家电设备是家庭生活中的重要组成部分, 但由于运行的单一化特性, 使其必须借助于人工操作, 因而操作流程十分繁复。随着生活水平的不断提升, 人们对
2、于家居的舒适度和智能化要求也越来越高, 目前智能家居已引起了人们的广泛关注。因此, 本课题对于基于 STM32 单片机的智能家居系统的设计具有现实意义。1 智能家居的概念随着技术水平的不断提升, 智能家居技术也得到长足的发展, 其功能日益呈现出人性化和多样化的个性特征。智能家居, 即 Smart Home, 指的是基于计算机技术以及网络通讯技术等现代科学技术, 通过应用一个中央核心处理单元, 实现家居生活中各个子系统的有机融合, 以此来达到预期的家居控制智能化目标, 其不仅能实现家电设备的智能化控制和管理, 也能对住宅的安全状况进行实时监控和警报。总的来说, 智能家居融合了多项先进的科学技术,
3、 不但满足了人们的基本生活需求, 而且也为人们提供了更为舒适、安全和便利的生活环境和服务, 使得家居生活更为智慧化和人性化。2 基于 STM32 单片机的智能家居系统设计2.1 总体框架本课题所设计的智能家居系统借助于智能手机或者平板电脑, 通过无线 Wi-Fi网络对 STM32 单片机进行访问, 以此来实现对室内监控、照明系统、电器设备、窗帘、窗户以及门禁系统的智能化把控, 即通过应用统一的智能化平台, 实现各个独立子系统的有机连接, 最终构成一个能进行信息及时交换和管控的网络。其中, 室内监控子系统主要包括了多种警报探测器的信息采集, 如煤气系统探测、火险安全探测以及环境温度探测等, 用户
4、可通过智能手机对室内的安全安全进行实时的监控, 家用电器控制子系统可对窗帘、窗户以及灯具等家居设备进行远程或者定时管控, GPRS 远程管控系统可实现住户与智能家居系统的交互, 以将系统所监测到的室内详细的信息数据及时反馈给住户, 同时住户也可利用本地显示及控制子系统, 向智能家居系统发出相对应的管控指令。该智能家居系统可依据各个功能模块的实际特性特点, 选择相对应的通讯控制方式, 从而对照明系统和部分家用电器进行 RF 射频控制, 对电视、空调或者风扇等家用电器进行红外遥控管理, 对门禁系统选用串口管控, 而对窗帘以及窗户则选用直接控制模式, 以此来保证智能家居系统运行的稳定性和可靠性。2.
5、2 模块功能2.2.1 电动模块这一功能模块主要指的是基于 12V 电机驱动条件的电动窗帘和电动窗户模块, 其运用了 TI 公司的 TSL230B 测量模块, 可对室内环境的光线强弱程度进行有效测量, 无需借助于外接元件, 便可实现对具备高分辨率的光硅光电的频率或者照度的高效转换。另外, 该模块可将具有一定光谱能量的光线转换为电流, 其后通过频率或者电流转换装置将其转换为相对应的脉冲频率。通过所收集到的传感器信息数据, 依据不同季节以及白天与黑夜光照强度的区别, 以此来实现窗帘打开面积的自动化调节。2.2.2 遥控模块该功能模块就是指红外遥控模块, 其中包括了红外电视、空调以及风扇模块, 其通
6、过应用 1838 型号的通用式一体化红外接收装置实现对红外信号和指令的接受, 其后利用控制器软件对信号进行解码, 接着应用 Philips PC-5Protocol 中的 PPM (即脉冲位置调制) 或者 NEC Protocol 中的 PWM (即脉冲宽度调制) 实现编码协议的有效去除, 以此来对红外指令的按键信息进行更为科学地储存。用户在对红外遥控模块中的上机位机进行操作时, 上机位就会以红外的形式将信号传输至下位机之中, 而下位机则会对所接收的红外信号进行重新地编码处理, 最后通过红外发射装置实现信号的输出。在红外遥控模块中, 也设计有一个设置界面, 用户可通过该设置界面对红外遥控方法进
7、行调整。2.2.3 控制模块这一功能模块指的是基于市电 220V 条件的家用电器控制模块, 在该功能模块的设计过程中, 主要是对隶属于智能电器范围中的电灯以及电冰箱等家用电器进行设计, 其所选用的遥控编码专用线路主要包括有 CS5211 以及 CS5212 两种类型, 在输电线路中应用 RF 射频发射装置实现无线编码型号的发射, 利用 STM32单片机对 CS5211 线路进行管理和控制, 并在插座的另外一端连接另一个专用线路 CS5212, 其中值得注意的是, 在设计的过程中一定要保证 CS5211 和 CS5212两大专用线路的配套应用, 这样一来, 才能保证指令的有效接收, 才能保障继电
8、器开关插座线路运行的可靠性, 从而有效实现对基于 220V 市电条件的电器进行智能化控制。2.2.4 门禁模块门禁功能模块的设计主要就是应用串口形式实现对信息的接收。首先, 门禁功能模块所包含的信息应包括有用户的个人信息和 ID 卡的卡号信息, 通过串口对以上信息进行接收, 其后上位机接收门禁功能模块中的相关指令, 接着将用户的设计门禁信息传输至下位机系统之中, 在下位机接收指令之后便可对信息作出迅速应答, 最终通过应答结果对住宅的电子门进行科学有效的管理和控制。该功能模块的设计能够在很大程度上保障住宅的安全, 避免盗窃等问题的出现。2.2.5 浇花模块该功能模块主要由 STM32 进行管控,
9、 其通过土壤湿度传感器得出实时的土壤湿度数据, 一旦土壤湿度过低, 便会立即发出警报并通过控制电磁阀实现浇水的自动化, 而当湿度达到一定限度时, 便会停止浇水。3 结论总而言之, 智能家居系统是物联网的重要部分, 其能有效实现家居内部各个子系统的有机连接, 以此来达到监测、管理以及把控的预期目的。而基于 STM32单片机的智能家居系统的设计和应用就有较强的实用性, 其通过实现家居设备的智能化, 以为住户营造良好安全的生活环境, 并为用户提供更为全面的功能服务。参考文献1刘海峰.基于 STM32 单片机的智能家居控制系统设计以及实现研究J.技术与市场, 2017, 24 (09) :156+158. 2李伟, 张秀娟.基于 STM32 单片机的智能家居控制系统设计与实现研究J.科技创新与应用, 2016 (03) :50.
