基于STM32的智能家居管理系統的研究與設計

摘要：傳統智能家居系統主要在于家用電器設備、窗簾、用電管理系統等的控制與應用、隨著社會的進步，對智能家居系統提出了幼兒監護、家庭財產安全保護、智能娛樂影音系統等諸多更高的需求。基于此，本次設計完成一款模擬智能家居系統，采用高速低功耗STM32單片機，遠程控制采用藍牙通信，設計手機App實現遠程智能控制并創新性設計有人體紅外監測、煙霧報警、娛樂音樂播放等功能，更好地實現了智能化管理。

關鍵詞：STM32單片機;智能家居系統;藍牙通信;人體紅外監測

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

當今社會隨著科學技術的不斷發展和物質生活水平的不斷提高，人們對家居生活環境要求也越來越高，并且伴隨著我國老齡化過程的發展、幼兒在家監護的需求，以及人們對家庭財產安全的擔憂，使得智能家居系統的需求越來越多。同時對于智能家居系統的具體需求也在發生著不斷的變化。針對這種現狀，本次設計擬完成一款模擬智能家居系統，該系統采用ST意法半導體公司生產的STM32單片機，它具有速度快、低功耗、資源豐富等優點。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即可實現遠程控制家居設備。

1整體方案設計

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硬件電路設計

根據本系統的設計，硬件的改進部分相對較多，在硬件設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，然后通過本系統播放你喜愛的音樂，并支持上一曲、下一曲切換，及音量的調節（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，具有良好的重復性和長期的穩定性。為了電阻和電壓輸出準確，使用之前需要對其進行預熱處理。

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，該傳感器數據輸出的是未編碼的二進制數據。數據（濕度、溫度、整數、小數）之間應該分開處理。例如，某次從DHT11讀到的數據如圖4所示。

由以上數據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。

本系統采用的DX-BT05 4.0藍牙模塊，遵循V4.0 BLE藍牙規范，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

深圳勤創嘉12864顯示屏所用的控制器為ST7920，支持串口與并口兩種驅動方式。由于本系統設計所用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，因此本次系統沒計采用串口驅動方式（PSB腳接GND），原理圖如圖7所示。

3軟件設計

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中的數據，進入主界面后，根據判斷是否有健被按下或藍牙是否讀取到了數據，進行相應的操作。

4實驗測試

根據設計要求，完成測試，相關功能測試結果如圖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，而且可以通過點開后，設置需要家具的使用狀態，此外還可以查看當前的環境狀態，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距離，還有WiFi的和藍牙的連接狀態等。現實的效果圖如圖10所示。

5結論

經過軟硬件的設計和反復實驗，該裝置除了簡單等時間、日期和星期等顯示外，還可以實現家用電器的遠程控制，可以監控家具環境狀態，包括溫度、濕度、光強度、煙霧指數等，此外可以實現藍牙連網、人體紅外監測、煙霧報警、娛樂音樂播放功能，可以為正式等智能家具系統等設計提供很好等借鑒。

參考文獻：

[1]林玩杰，李水峰，毛立夫，等.基于STM32智能家居控制系統的設計[J].電子設計工程，2019，27（24）：176-180.

[2]劉璐，袁戰軍，王希娟.基于ARM及ZigBee的智能家居遠程監控系統的設計與實現[J].電子設計工程，2019，27（11）： 136-140.145..

[3]趙洋洋，陳國維，郭震邦，等.一種基于Arduino的智能家居安防系統設計[J].中國科技信息，2020（5）：98-99.

[4]謝鑠涵，劉煜，王錕，等.基于STM32的實驗室智能插座設計[J].電子世界，2020（4）：110-111.

[5]魯重鋼，劉紅，徐靖，劉東豪.基于stm32的智能清掃機器人設計[J].電子世界，2020（4）：124-125.

[6]薛輝.基于語音識別的智能家居控制系統的研究與設計[J].微型電腦應用，2020，36（2）：149-151.

[7]王維，康世英，張忠.基于ARM的智能家居監控系統的設計與實現[J].價值工程，2020，39（5）：258-259.

[8]崔浩斌，劉偉.基于STM32單片機的智能家居控制系統設計研究[J].微處理機，2020，41（1）：61-64.

[9]陳國童，邱興陽.基于WIFI的Android手機智能家居控制[J].遼寧大學學報（自然科學版），2020，47（1）：91-96.

[10]薛勁林.物聯網在智能家居中的應用及發展[J].信息技術與信息化，2020（1）：126-128.

[11]王森.基于物聯網的多功能智能家居系統設計[J].電子世界，2020（05）：122-123.126.

[12]唐衛斌，宋亞峰.基于boa嵌入式的智能家居系統的設計[J].電子設計工程，2019，27（10）：173-177.

[13]李艷.基于ARM及ZigBee的智能家居遠程監控系統實現路徑[J].電子設計工程，2018，26（9）：33-36.

[14]陳吉，商紅桃.一種基于RFID智能家居模擬系統的仿真實現[J].電子設計工程，2017，25（9）：79-82，86.

[15]伍麟珺，劉楊，吳樂.基于Labview的智能家居控制系統的設計[J].電子設計工程，2017，25（7）： 165-169.

[16]李澤彬，姚有峰，張飛龍，等.基于單片機的智能家居語音控制系統設計[J].電子設計工程，2017，25（8）：175-177，182.

[17]田學民，孫飛，宋云燕.一種應用于智能家居的語音端點檢測方法[J].電子設計工程，2016，24（19）：89-91.

[18]張國揚，朱樹先，王康，等.基于ZigBee的嵌入式智能家居管理系統的設計和實現[J].電子設計工程，2016，24（2）： 154-156.160.

【通聯編輯：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：計算機網絡、系統集成、教育信息化。