基于STM32的智能寢室管理系統(tǒng)的設(shè)計

索琰琰 苑海朝

摘 要：依據(jù)當(dāng)前智能家居的發(fā)展現(xiàn)狀，本文設(shè)計了一種適用于大學(xué)生的智能寢室管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計思想，以STM32系列芯片作為主控模塊，外圍模塊包括顯示模塊、藍(lán)牙模塊、光照傳感器模塊、溫濕度傳感器模塊等。通過測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，且操作簡單，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣性。同時對于當(dāng)代大學(xué)生，具有很好的教學(xué)實(shí)驗(yàn)意義。

關(guān)鍵詞：智能家居寢室管理系統(tǒng)；STM32單片機(jī)；外圍模塊

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.126

伴隨著社會的不斷發(fā)展，‘智能家居這個新的名詞漸漸的被我們所熟知[1]。當(dāng)前市場上的絕大多數(shù)智能家居控制系統(tǒng)都是針對高端用戶或高級住宅，其價格昂貴、操作繁瑣。基于這一問題，本文設(shè)計了一種適用于大學(xué)生的智能寢室管理系統(tǒng)，其成本低廉、操作簡單、可推廣性強(qiáng)。

1 功能設(shè)計

1.1 智能門鎖

智能門鎖可以通過藍(lán)牙與手機(jī)連接，打開手機(jī)端的APP，發(fā)送‘lock-open或‘lock-close指令，便可實(shí)現(xiàn)一鍵開、關(guān)門鎖的功能，方便、簡單、實(shí)用。同時，智能門鎖會自動記錄門鎖的開、關(guān)時間，并實(shí)時向手機(jī)端發(fā)送當(dāng)前門鎖的狀態(tài)，大大增強(qiáng)寢室的安全性[2]。

1.2 智能窗戶

智能寢室管理系統(tǒng)可以利用光照傳感器GY-30模塊自動測量出當(dāng)前的光照強(qiáng)度，如果光照過強(qiáng)，系統(tǒng)會自動關(guān)閉窗戶，防止暴曬。反之，則自動打開窗戶，智能通風(fēng)。

除此之外也可以用手機(jī)遠(yuǎn)程控制窗戶。例如出宿舍時忘了關(guān)窗戶，恰巧有雷陣雨，這個時候就可以發(fā)揮智能窗戶的作用，通過手機(jī)發(fā)送‘win close指令，系統(tǒng)便會關(guān)閉窗戶。出宿舍時怕下雨鎖好窗戶，卻發(fā)現(xiàn)艷陽高照，此時也可以通過手機(jī)打開窗戶通風(fēng)透氣，非常實(shí)用。

1.3 智能風(fēng)扇

智能風(fēng)扇有助于室內(nèi)空氣流通，與智能窗戶相輔相成，進(jìn)一步改善寢室內(nèi)溫濕度環(huán)境。智能風(fēng)扇可根據(jù)溫濕度傳感器獲取的數(shù)據(jù)自動檢測是否越過閾值，系統(tǒng)默認(rèn)溫度超過40°或者濕度超過70%，風(fēng)扇將會自動打開。反之，自動關(guān)閉。

同時，也可以用手機(jī)端的APP發(fā)送‘fan open或‘fan close指令來根據(jù)個人意愿開關(guān)風(fēng)扇。

2 系統(tǒng)設(shè)計

基于STM32的智能寢室管理系統(tǒng)由STM32單片機(jī)、HC-05藍(lán)牙模塊、光照傳感器、溫濕度傳感器、OLED12864顯示屏等部分構(gòu)成。

首先，系統(tǒng)通過光照傳感器以及溫濕度傳感器采集到當(dāng)前室內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換之后傳入單片機(jī)。之后，單片機(jī)根據(jù)這些數(shù)據(jù)自動改變家居設(shè)備的工作狀態(tài)。最后，將采集到的數(shù)據(jù)以及家居設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)統(tǒng)一顯示在顯示屏上。此外，整個系統(tǒng)支持藍(lán)牙控制，用戶可根據(jù)自己的意愿來發(fā)送相應(yīng)的指令來改變家居設(shè)備的工作狀態(tài)。

3 硬件設(shè)計

3.1 顯示模塊設(shè)計

采用0.96寸OLED12864最為本系統(tǒng)的顯示屏，可顯示字母、數(shù)字、漢字和圖像，其原理是將字符視為位圖，將每個字符所需要著色的像素點(diǎn)，映射為需要點(diǎn)亮的小燈泡。對0-9和a-z以及A-Z進(jìn)行統(tǒng)一進(jìn)行二進(jìn)制編碼，用宏定義存儲在編程文件中。對于要顯示漢字與圖片有一個專門軟件可將其轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的像素點(diǎn)映射二進(jìn)制編碼。

3.2 鍵盤模塊設(shè)計

本系統(tǒng)中共有三個按鍵。第一個按鍵用來調(diào)低系統(tǒng)閾值，第二個按鍵作用與其恰恰相反，第三個是菜單鍵，可以切換各個系統(tǒng)選項（光強(qiáng)、溫度、濕度、風(fēng)扇、鎖、窗戶）。

3.3 傳感器模塊設(shè)計

3.3.1 溫濕度傳感器

采用DHT11作為本系統(tǒng)的溫濕度傳感器。其內(nèi)部包括一個NTC測溫元件和一個電阻式感濕元件，是一款數(shù)字型溫濕度復(fù)合傳感器，可以直接與STM32系列單片機(jī)相連來讀取溫濕度數(shù)據(jù)，不需要再加裝模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，且能耗低、穩(wěn)定性強(qiáng)。該溫濕度傳感器的測量范圍是溫度0～50℃、濕度20%～90%RH，測量精度為±2℃、±5%RH，符合本系統(tǒng)的設(shè)計要求。

3.3.2 光照傳感器

采用GY-30作為本系統(tǒng)的光照傳感器。GY-30使用ROHM原裝BH1750FVI芯片，內(nèi)置16bitAD轉(zhuǎn)換器，無需任何外加零件便可以直接以數(shù)字的形式輸出當(dāng)前環(huán)境的光照強(qiáng)度，省略了復(fù)雜的計算。其對光源的依賴性較小，并且采用I2C通訊，操作簡單、方便。通常情況下，室內(nèi)的光照強(qiáng)度根據(jù)外界的天氣變化而不同，一般在10～1000LX，該光照傳感器的測量范圍為0～65535LX，可見其完全滿足應(yīng)用要求。

4 程序設(shè)計

智能寢室管理系統(tǒng)由OLED液晶顯示子程序、按鍵子程序、藍(lán)牙子程序以及數(shù)據(jù)處理比對子程序四部分組成[4]。當(dāng)檢測到系統(tǒng)供電時，主程序便進(jìn)入循環(huán)，同時調(diào)用各個子程序來完成工作。

5 結(jié)束語

本文依據(jù)當(dāng)前智能家居的發(fā)展現(xiàn)狀，并結(jié)合當(dāng)代大學(xué)生的生活習(xí)慣，設(shè)計了一個適合于大學(xué)生宿舍的智能寢室管理系統(tǒng)，其中包括智能門鎖、智能窗戶、智能風(fēng)扇等多個智能家居設(shè)備。經(jīng)過測試，本系統(tǒng)反應(yīng)靈敏、操作簡單、可擴(kuò)展性強(qiáng)、控制方式多樣化、應(yīng)用性強(qiáng)，適合實(shí)驗(yàn)開發(fā)、教學(xué)等多個領(lǐng)域，同時為以后智能家居控制系統(tǒng)的深入研究打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭昌波，張漢杰，陳小亮等.智能家居系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化初探[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2007，7（08）：1652-1656.

[2]蔣立兵.基于STM32的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2011.

[3]王佳.基于STM32的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[D].長安：長安大學(xué)，2013

[4]宋霞萍.基于STM32的小型智能家居系統(tǒng)設(shè)計[D].長沙：中南林業(yè)科技大學(xué)，2014，

*為通訊作者