基于STM32的智能家居管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計

摘要：傳統(tǒng)智能家居系統(tǒng)主要在于家用電器設(shè)備、窗簾、用電管理系統(tǒng)等的控制與應(yīng)用、隨著社會的進步，對智能家居系統(tǒng)提出了幼兒監(jiān)護、家庭財產(chǎn)安全保護、智能娛樂影音系統(tǒng)等諸多更高的需求?；诖?，本次設(shè)計完成一款模擬智能家居系統(tǒng)，采用高速低功耗STM32單片機，遠程控制采用藍牙通信，設(shè)計手機App實現(xiàn)遠程智能控制并創(chuàng)新性設(shè)計有人體紅外監(jiān)測、煙霧報警、娛樂音樂播放等功能，更好地實現(xiàn)了智能化管理。

關(guān)鍵詞：STM32單片機;智能家居系統(tǒng);藍牙通信;人體紅外監(jiān)測

中圖分類號：TP334.3 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）20-0223-03

Research and Design of Smart Home Management System Based on STM 32

XIAO Su-hua

（College of Automation， Central South University， zhuzhou 412001， China）

Abstract： The traditional smart home system mainly lies in the control and application of household electrical equipment， curtains.electricity management system， etc. with the progress of society， it puts forward many higher requirements for the smart home sys-tem. such as child care， family property security protection， intelligent entertainment audio-visual system， etc. Based on this. thisdesign completed a simulation smart home system， using high-speed and low-power STM32 single-chip microcomputer. remotecontrol using Bluetooth communication， design moLile app to realize remote intelligent control. and innovative design has human in-frared monitoring， smoke alarm. entertainment music playback and other functions. to better achieve intelligent management.

Key words： STM32 single chip microcomputer; smart home system; Bluetooth communication; human infrared monitoring

當今社會隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們對家居生活環(huán)境要求也越來越高，并且伴隨著我國老齡化過程的發(fā)展、幼兒在家監(jiān)護的需求，以及人們對家庭財產(chǎn)安全的擔憂，使得智能家居系統(tǒng)的需求越來越多。同時對于智能家居系統(tǒng)的具體需求也在發(fā)生著不斷的變化。針對這種現(xiàn)狀，本次設(shè)計擬完成一款模擬智能家居系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用ST意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的STM32單片機，它具有速度快、低功耗、資源豐富等優(yōu)點。遠程控制采用是藍牙通信的方式，用戶只需打開手機藍牙，用手機App即可實現(xiàn)遠程控制家居設(shè)備。

1整體方案設(shè)計

本裝置由STM32F103VET6、藍牙模塊、App顯示與控制模塊、信號采集模塊、液晶顯示模塊、矩陣鍵盤等多個模塊組成，其總體框圖如圖1所示。

2硬件電路設(shè)計

根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計，硬件的改進部分相對較多，在硬件設(shè)計中主要包括娛樂音樂播放模塊、煙霧傳感器檢測模塊、溫濕度檢測模塊、藍牙模塊、顯示模塊及相關(guān)輔助模塊。

2.1音樂播放模塊

音樂播放模塊的具體電路沒計如圖2所示，本系統(tǒng)采用的MP3音樂播放模塊為DFPlayer Mini。用戶可白行通過讀卡器寫入音樂至TF卡，然后通過本系統(tǒng)播放你喜愛的音樂，并支持上一曲、下一曲切換，及音量的調(diào)節(jié)（支持6級）。

2.2煙霧傳感器模塊

煙霧采集選用MQ-2煙霧傳感器，具有良好的重復(fù)性和長期的穩(wěn)定性。為了電阻和電壓輸出準確，使用之前需要對其進行預(yù)熱處理。

具體的電路圖如圖3所示。

2.3溫濕度傳感器模塊

溫濕度采集選用DHT11溫濕度傳感器，該傳感器數(shù)據(jù)輸出的是未編碼的二進制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)（濕度、溫度、整數(shù)、小數(shù)）之間應(yīng)該分開處理。例如，某次從DHT11讀到的數(shù)據(jù)如圖4所示。

由以上數(shù)據(jù)就可得到濕度和溫度的值，計算方法：

濕度=byte4.byte3= 45.0（%RH）。

溫度=byte2. byte1= 28.0（℃）。

校驗= byte4+ byte3+ bvte2+bytel。=73（=濕度+溫度）（校驗正確）。

具體的電路原理圖如圖5所示。

2.4藍牙模塊

藍牙模塊的具體電路原理圖如圖6所示。

本系統(tǒng)采用的DX-BT05 4.0藍牙模塊，遵循V4.0 BLE藍牙規(guī)范，最高傳輸速率可達3K Bytes/杪，傳輸距離超過20米。

2.5液晶顯示模塊

深圳勤創(chuàng)嘉12864顯示屏所用的控制器為ST7920，支持串口與并口兩種驅(qū)動方式。由于本系統(tǒng)設(shè)計所用STM32引腳有限，加之并口模式IO口占有較多，對屏幕刷新率，即速度要求不高，因此本次系統(tǒng)沒計采用串口驅(qū)動方式（PSB腳接GND），原理圖如圖7所示。

3軟件設(shè)計

本沒計的主控部分軟件沒計流程圖如圖8所示。開始后對各模塊進行初始化處理，然后讀取Flasf中的數(shù)據(jù)，進入主界面后，根據(jù)判斷是否有健被按下或藍牙是否讀取到了數(shù)據(jù)，進行相應(yīng)的操作。

4實驗測試

根據(jù)設(shè)計要求，完成測試，相關(guān)功能測試結(jié)果如圖9所示。其中主要包括主菜單，其中可以查看所有家具的當前狀態(tài)，而且可以通過點開后，設(shè)置需要家具的使用狀態(tài)，此外還可以查看當前的環(huán)境狀態(tài)，包含溫度、濕度、煙霧和光強度等，同時，可以查看音樂播放情況，可以通過超聲波測量相關(guān)距離，還有WiFi的和藍牙的連接狀態(tài)等?，F(xiàn)實的效果圖如圖10所示。

5結(jié)論

經(jīng)過軟硬件的設(shè)計和反復(fù)實驗，該裝置除了簡單等時間、日期和星期等顯示外，還可以實現(xiàn)家用電器的遠程控制，可以監(jiān)控家具環(huán)境狀態(tài)，包括溫度、濕度、光強度、煙霧指數(shù)等，此外可以實現(xiàn)藍牙連網(wǎng)、人體紅外監(jiān)測、煙霧報警、娛樂音樂播放功能，可以為正式等智能家具系統(tǒng)等設(shè)計提供很好等借鑒。

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【通聯(lián)編輯：梁書】

收稿日期：2020-03-24

作者簡介：肖素華（1983-），男，碩士，講師、工程師，主要研究方向：計算機網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)集成、教育信息化。