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1、摘 要目前国内外都在发展智能化的物联网结构体系，越来越多的公司加入了物联网阵营，研究的方向中有一部分就是智能家居的研究发展。所谓智能家居，就是通过一些技术手段和网络知识，使我们能够见到的、触摸到，或者实际存在的任何物体进行一些操作使得这些物体在实际存在中变得智能化，方便人们使用，对人类社会的现代化发展起促进作用的一种家居生活方式。我本次设计的智能家居控制系统是基于智能电源的设计，通过本次设计的智能电源模块，我们可以方便地将所有的非相关的用电器进行组网控制，而不需要针对每一个用电器进行改造，我们可以使用一套相同的设备，完成对整个智能家居系统的组合。所以本次的毕业设计主要是以智能家居为背景，以智能
2、电源为研发方向，设计出智能家居的系统架构方式。关键词： STM32；智能家居；智能电源；OpenWRT；路由；网络AbstractAt present, both at home and abroad in the development of intelligent network structure system, more and more companies to join the Internet camp, a study on the development of a part is intelligent Home Furnishing research direction.
3、The so-called intelligent Home Furnishing, is through some technical means and network knowledge, so that we can see, touch, or any object exists to perform some operation makes these objects in actual existence becomes more intelligent, convenient for people to use, the development of human society
4、 to promote the role of a Home Furnishing lifestyle.The control system of intelligent Home Furnishing I this design is the design of intelligent power supply based on intelligent power module, through this design, we will be able to easily all non related electrical network control, without the need
5、 for each electric transformation, we can use a set of the same equipment, complete combination the intelligent Home Furnishing system. So this graduation design is mainly based on Intelligent Home Furnishing as background, the intelligent power supply for the direction of research and development,
6、design the system architecture of the intelligent Home Furnishing.Key Words ： STM32; Intelligent Home Furnishing;Intelligent power supply; OpenWRT; Routing; Network目 录第一章 引 言41.1 研究背景及意义41.2 研究现状综述41.3本课题的研究内容41.4 本研究的主要系统构成5第二章 系统方案的设计62.1 方案的论证62.2 系统构成6第三章 系统硬件电路的设计83.1 供电电路的设计83.2 单片机电路的设计83.2.1
7、 单片机时钟电路的设计83.2.2 复位电路的设计93.2 温湿度检测电路的设计93.3 电参数检测电路93.4 控制电路的设计103.5 基于OpenWRT的路由中继系统的设计10第四章 系统软件的设计134.1 Keil开发环境134.2 通讯协议134.3 下位机程序设计144.4 上位机程序设计14第五章 系统调试165.1 系统调试的硬件问题16致 谢18参考文献17附 录1930第一章 引 言随着物联网的深入发展，智能化的设备出现在我们生活的各个方面，我们都开始看到了智能化的身影，这使我们的生活方式产生了巨大的变化。人们日益增长的物质需求强制推动着智能家居的发展，我们需要将我们的整
8、个居住水平提高到物物联网的状态，并能够通过集中控制方案对被控设备进行远程或者近距离控制。1.1 研究背景及意义目前国家对于在物联网发展方向发展的企业都提供了各种各样的支持和帮助。而趋于炙热化的物联网行业发展前景势不可挡，带动了全球的经济发展。智能家居属于物联网发展的一个范畴，可是目前的一些关于智能家居的技术都被垄断在一些大型的企业，纵然我们有能力设计，也无法快速占领整个市场。市场中关于智能家居的适用于普通家庭的智能安防及控制装置基本上是很少见的，而且这些智能家居产品的价格都比较昂贵，不是一般的家庭所能接受的。所以本次的毕业设计宗旨是设计出一款适用于普通大众的，能够实现智能家居功能的，并且可以进
9、行后期升级改造的智能家居控制系统。这对于改善普通家庭的居住水平有着决定性地帮助作用，能够在这个贫富差距越来越大的时代让普通家庭也能享受到高科技带来的便利。1.2 研究现状综述国外，1948年开始产生了第一种智能家居的设想，从此，智能家居的想法开始被各大发达国家作为主要的产品研发方向，并于1997年提出了一个第一个有关智能家居的标准，该标准中指出了智能家居是住宅智能化的核心，智能家居和智能大厦的概念开始形成一个书面的规定。该理论主要讲智能家居的各项参数应该满足我们生活的安全性需求，不能只追求智能化，同时，智能家居同时需要满足生活环境的舒适度，使通讯方式变得简单，能够将各项服务综合到一起，通过一个
10、平台就可以控制，最主要的功能是实现家庭操作的各项关系的智能化。国内，我国目前主要讲智能家居或者智能小区等定义分为四个部分，通过计算机、网络通讯、自动化控制、非接触IC卡等技术，通过网络传播途径，联系内网和外网，将各项多元化的服务信息通过先进的技术手段将住宅信息或小区信息与物业及安防信息联系起来，将该系统集成大哦哦住宅智能化系统中去，为我们的住宅环境提供有效的提示信息和裁决手段，从而实现高效的服务和管理水平，提供我们舒适的家居环境。1.3本课题的研究内容本次的毕业设计中，我的主要研究方向是物联网和智能家居方向，而这是个比较大的概念范畴，所以本次细致下来的研究目标就是基于STM32的智能电源的设计
11、。本次设计的智能电源可以拓展到行业里的其余部分，通过产品后期的移植，可以拓展许多其余功能。本次的毕业设计，主要用来采集现场环境的一些电力参数及环境参数，传输给上位机。同时上位机能够对设备状态进行控制，以此形成一组相对独立的一对一网络，最后通过该设备的组网操作，在网络上能够级联N+个设备。习惯成一个厂区或者一套住宅的智能化控制。通过升级硬件配置和软件程序，能够实现产品功能的拓展延生。1.4 本研究的主要系统构成（1）基于STM32的下位机控制系统（2）基于VC的上位机控制软件（3）基于OpenWRT的Linux路由管理系统（4）基于C/S的WEB操控界面第二章 系统方案的设计2.1 方案的论证方
12、案一：采用计算机作为控制中心，采用串行接口，连接若干个传感器模块，实时将数据传送到计算机，在计算机上运行数据库，将数据及时更新，最终通过数据端的程序判断采用BS的模式，来对设备进行访问控制。在本方案中需要用到的一些专业知识包括：计算机编程Java、数据库编程、PHP网站编程、底层的硬件设计、嵌入式编程、AOS平台编程、IOS平台编程。该方案下系统的整体运行比较稳定，但是需要的知识比较多，对编程人员的要求比较高，同时成本也比较昂贵。方案二：全部采用嵌入式设备作为底层和上层操作终端，通过嵌入式编程，实现系统功能。底层使用基于51单片机的数据采集单元，数据通信方式采用串行协议，上层设备使用高级单片机
13、作为控制中心，驱动7寸串口触摸屏，在该串口屏上实现数据的显示和数据的输入功能，整个系统主要需要学习嵌入式编程，并验证通信协议的稳定性，对之进行分析。使用该方案设计的电路，采集端的设备非常简单，主要做局域的数据采集，远端的控制中心功能也比较简单，主要驱动串口屏，并实现串口屏的数据输入功能，主要做串行数据解析和发送，同时还需要和其余串行设备进行组网，所以该控制中心需要至少两个串行口，才能完成数据的分析及显示。整体系统的设计成本比较低廉，但是稳定性无法确保，使用单片机作为数据控制中心时候我们无法确保其长时间不死机，数据不出错。方案三：该方案是简历在方案一和方案二的实践的基础上的。该方案中使用单片机作
14、为子采集系统，子系统本省对数据进行采集计算，然后通过总线协议，发送给上位机，在上位机上建立数据库，通过接受数据，分析数据，将数据划分为不同的单元，通过数据，判断出数据所属的群组，设备的运维状态，数据来源的设备的MAC地址，记录并报讯，作为后期查询使用。最后，我们可以使用各种平台的智能终端，通过浏览器登陆我们的服务器系统，所有的操作项目都会在系统的网页界面上显示出来，并可以进行查询和操作。该方案中需要使用到计算机作为服务器，主要运行数据库文件，同时我们通过JAVA编写一个网页文件，通过进行数据库的分析访问，并对设备进行组网操作，实现互联网控制的功能，在本系统中使用搭载Linux系统的路由器作为转
15、发工具,最终实现全网的数据控制数据采集及控制。综上所述，方案三正是从各个方面都符合我们的设计需求。所以选用方案三。2.2 系统构成该系统有手机终端、计算机终端、嵌入式网络控制器、空调等设备组成。实现远程的网络控制功能。网络服务器负责数据的运算，主要运行数据库及访问程序终端，嵌入式服务器主要实现网络的分配，数据的集中处理，端口的分配，MAC地址的识别。通过本系统可以有效地将家庭的局域网和互联网公网相连，在公网及局域网都能够计时有效地进行系统的控制。智能电源底层1控制嵌入式服务器1家庭无线网络嵌入式服务器nnInternet通过服务器Internet智能电源底层n图1 系统框图第三章 系统硬件电路的设计在硬件电路的设计中，我主要设计了底层的硬件及其外设电路，本电路中包含供电电路、单片机电路、温湿度检测电路、电参数测量电路及控制输出电路。嵌入式硬件方向直接使用了代加工的主板进行系统移植。3.1 供电电路的设计本次系统主要是用来作为电源检测系统的，所以在本次设计中使用的是现有的集成的5V1A电源，通过电源稳压模块将电源电压整流到3.3V，供给单片机使用。这样我们就可以通过最简单的电路设计得到我们单片机的供电电源的设计了。该部分的电路如下图：图2 电源设计5V转3.3V电源3.2单片机电路的设计3.2.1 单片
