基于STM32系統與互聯網的智能家居控制系統

劉洪波++李旭++王立忠++段佳敏++錢思奇++王慧聰

摘要：基于互聯網通信技術結合STM32控制系統實現了對智能家居的控制，系統由STM32最小系統、網絡通信模塊、繼電器模塊、顯示模塊、按鍵以及控制模塊等組成。系統采用光電耦合技術，互聯網通信等技術，在現有的智能家居系統上，使用繼電器技術使下位機與智能家居間電氣隔離，保證了安全性。使用互聯網通信技術，做到超遠距離通信，實驗證明，該系統能對智能家居進行良好的控制，數據采集與控制相對精確。同一網絡下控制無延時，通過互聯網控制延時不大于5秒。

關鍵詞：智能家居；STM32；互聯網通信；光電耦合

中圖分類號：TP342 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0030-01

智能家居（smart home）是以住宅為平臺，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、音視頻技術等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。本文的設計為一種在互聯網系統上的對智能家居實時監控并對其進行控制的智能家居系統。主要解決下位機和上位機的通信問題，STM32實現對智能家居的狀態讀取和控制，并控制MT7681串口Wi-Fi模塊將數據發送到網絡節點中，手機或者電腦客戶端連入網絡節點即可對其進行相對應的監控和控制。智能家居與下位機間采用光電耦合進行電氣隔離的控制。

1 系統的構成

系統主要的部分由微處理器、通信模塊、繼電器控制模塊、信息顯示模塊、電壓調控模塊組成。下面對各模塊進行分析說明。

微處理器通過比較STM32F103RBT6I/O口較多，能連接至多個電器和傳感器。能用于各種不同的協議通信，處理性能較高。Wi-Fi方式作為已經很成熟的一種通信方式，其本身的速度和穩定性都較為高，為此選用Wi-Fi為通信模塊。光電耦合器其具有線性特性，可以傳輸脈沖信號作為PWM（Pulse Width Modulation）控制。為此控制方式選用光電耦合器。選擇TFT液晶屏作為整體系統的顯示模塊。

2 下位機硬件設計

STM32為廣泛使用的32位微處理器，一般使用的電壓為3.3V。STM32的最小系統電路圖如圖1所示。

供電電源模塊AMS1117芯片使用起來相對較為簡單，片內本身提供了較為好的過載保護和過熱保護，具體電路圖如圖2所示。

3 下位機軟件設計

根據設計需求，下位機整體程序分為兩部分，即STM32F103R BT66與RT5350開發板。如圖4-1所示。STM32F103RBT6作為主控機，其主要的子程序為：傳感器子程序（作為附加功能，讀取空間中的溫濕度）、顯示子程序、顯示屏觸摸輸入子程序、雙機通信子程序、繼電器控制子程序；RT5350開發板作為整個系統的通信部分，主要子程序為：Wi-Fi 通信子程序、Zigbee通信子程序、雙機通信子程序。圖3為程序設計流程圖。

4 下位機主程序設計

程序的開始與執行將一直圍繞主程序進行，所以主程序在一開始需要將系統進行初始化。將STM32相關數據初始化、在顯示界面放入等待圖片，讀取各個家用電器的狀態，初始化完成后，用戶界面將相關信息顯示并顯示出操作菜單，第一次使用時可直接只使用下位機，若選擇使用上位機，需要進行連接確認操作，當前置操作完成之后，系統默認進入監控界面，顯示當前日期、溫濕度、家用電器使用情況等基本信息，等待外部信息傳入，當使用者使用觸屏操作或用上位機進行控制時，通過讀取反饋回來的指令，調用相關函數進行具體操作。具體的流程圖如圖4所示。除了主程序外，還有通信子程序和顯示子程序這里不詳細說明了。

5 結語

系統采取模塊化設計思路，在調試的過程中，需要對其軟件部分與硬件部分開進行分析，在模塊分析完成后，進行綜合調試。通過以上的測試，整個設計基本達到了需要的效果，無論是PC端控制機或是Android端控制都達到了預期的效果。

參考文獻

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