劉洪波++李旭++王立忠++段佳敏++錢思奇++王慧聰

摘要：基于互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)結(jié)合STM32控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能家居的控制，系統(tǒng)由STM32最小系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)采用光電耦合技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)通信等技術(shù)，在現(xiàn)有的智能家居系統(tǒng)上，使用繼電器技術(shù)使下位機(jī)與智能家居間電氣隔離，保證了安全性。使用互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，做到超遠(yuǎn)距離通信，實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)能對(duì)智能家居進(jìn)行良好的控制，數(shù)據(jù)采集與控制相對(duì)精確。同一網(wǎng)絡(luò)下控制無(wú)延時(shí)，通過互聯(lián)網(wǎng)控制延時(shí)不大于5秒。

關(guān)鍵詞：智能家居；STM32；互聯(lián)網(wǎng)通信；光電耦合

中圖分類號(hào)：TP342 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）02-0030-01

智能家居（smart home）是以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)等將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。本文的設(shè)計(jì)為一種在互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)上的對(duì)智能家居實(shí)時(shí)監(jiān)控并對(duì)其進(jìn)行控制的智能家居系統(tǒng)。主要解決下位機(jī)和上位機(jī)的通信問題，STM32實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居的狀態(tài)讀取和控制，并控制MT7681串口Wi-Fi模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，手機(jī)或者電腦客戶端連入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)即可對(duì)其進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的監(jiān)控和控制。智能家居與下位機(jī)間采用光電耦合進(jìn)行電氣隔離的控制。

1 系統(tǒng)的構(gòu)成

系統(tǒng)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(diào)控模塊組成。下面對(duì)各模塊進(jìn)行分析說(shuō)明。

微處理器通過比較STM32F103RBT6I/O口較多，能連接至多個(gè)電器和傳感器。能用于各種不同的協(xié)議通信，處理性能較高。Wi-Fi方式作為已經(jīng)很成熟的一種通信方式，其本身的速度和穩(wěn)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(hào)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(tǒng)的顯示模塊。

2 下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)

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(tǒng)電路圖如圖1所示。

供電電源模塊AMS1117芯片使用起來(lái)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，片內(nèi)本身提供了較為好的過載保護(hù)和過熱保護(hù)，具體電路圖如圖2所示。

3 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)需求，下位機(jī)整體程序分為兩部分，即STM32F103R BT66與RT5350開發(fā)板。如圖4-1所示。STM32F103RBT6作為主控機(jī)，其主要的子程序?yàn)椋簜鞲衅髯映绦颍ㄗ鳛楦郊庸δ?，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(jī)通信子程序、繼電器控制子程序；RT5350開發(fā)板作為整個(gè)系統(tǒng)的通信部分，主要子程序?yàn)椋篧i-Fi 通信子程序、Zigbee通信子程序、雙機(jī)通信子程序。圖3為程序設(shè)計(jì)流程圖。

4 下位機(jī)主程序設(shè)計(jì)

程序的開始與執(zhí)行將一直圍繞主程序進(jìn)行，所以主程序在一開始需要將系統(tǒng)進(jìn)行初始化。將STM32相關(guān)數(shù)據(jù)初始化、在顯示界面放入等待圖片，讀取各個(gè)家用電器的狀態(tài)，初始化完成后，用戶界面將相關(guān)信息顯示并顯示出操作菜單，第一次使用時(shí)可直接只使用下位機(jī)，若選擇使用上位機(jī)，需要進(jìn)行連接確認(rèn)操作，當(dāng)前置操作完成之后，系統(tǒng)默認(rèn)進(jìn)入監(jiān)控界面，顯示當(dāng)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(dāng)使用者使用觸屏操作或用上位機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，通過讀取反饋回來(lái)的指令，調(diào)用相關(guān)函數(shù)進(jìn)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(xì)說(shuō)明了。

5 結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)采取模塊化設(shè)計(jì)思路，在調(diào)試的過程中，需要對(duì)其軟件部分與硬件部分開進(jìn)行分析，在模塊分析完成后，進(jìn)行綜合調(diào)試。通過以上的測(cè)試，整個(gè)設(shè)計(jì)基本達(dá)到了需要的效果，無(wú)論是PC端控制機(jī)或是Android端控制都達(dá)到了預(yù)期的效果。

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