李叔豪 邢杰 姚新潔

（沈陽化工大學(xué) 信息工程學(xué)院 遼寧 沈陽 110000）

引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)不斷進(jìn)步，智能產(chǎn)品的體系需要研發(fā)人員不斷的進(jìn)行更新?lián)Q代，為了使智慧小區(qū)體系更加完整覆蓋至千家萬戶，因此我們需要使家庭產(chǎn)品逐漸走向智能化、自動(dòng)化。打破傳統(tǒng)家庭所使用的設(shè)備的局限性，由此我們提出打造一套較為完整的智能家居遠(yuǎn)程控制處理系統(tǒng)，以此填補(bǔ)以智能小區(qū)為大方向，各個(gè)家庭為個(gè)體的智能遠(yuǎn)程控制體系，使其成為一個(gè)整體化。因此對(duì)于智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究探討,具有十分重要的意義。

1 智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)原理

隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展成熟使得智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的構(gòu)建得到完善，由于這一控制系統(tǒng)的推廣，人們的生活質(zhì)量得到極大改善。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理主要是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)室內(nèi)家居進(jìn)行遠(yuǎn)程控制管理，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主體框圖如圖1所示。具體工作原理如下：用戶移動(dòng)端發(fā)出指令，在公寓內(nèi)的通信模塊接收到指令后發(fā)送給智能家居的主機(jī)控制系統(tǒng)(單片機(jī))，主機(jī)系統(tǒng)通過對(duì)命令的處理，主機(jī)將命令通過ESP8266傳輸?shù)较鄳?yīng)的分機(jī)上，分機(jī)收到主機(jī)傳達(dá)的命令后啟動(dòng)相應(yīng)設(shè)備，設(shè)備執(zhí)行所需動(dòng)作后，將其執(zhí)行完成的信息反饋至主控芯片，隨即主控芯片對(duì)現(xiàn)有信息進(jìn)行編輯后發(fā)送至用戶移動(dòng)端，實(shí)現(xiàn)信息時(shí)時(shí)交互。若在預(yù)定時(shí)間內(nèi)未得到反饋信息，則視為操作失敗，將操作信息再次反饋至用戶移動(dòng)端，等待新的命令再次發(fā)出[1]。

2 通信模塊

ESP8266是一款物聯(lián)網(wǎng)芯片，其價(jià)格低廉，性性能穩(wěn)定，硬件接口豐富，ESP8266支持3種工作模式“STA”“AP”“STA+AP”模式。

①STA模式：該模塊通過路由器連接網(wǎng)絡(luò),手機(jī)或者電腦實(shí)現(xiàn)該設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。②AP模式：該模塊作為熱點(diǎn),手機(jī)、電腦通過連接WIFI模塊與該模塊進(jìn)行通信,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)的無線控制。③STA+AP模式：由于這兩種模式共存這樣使得設(shè)備既可以通過路由器連接到互聯(lián)網(wǎng)又可以作為WIFI熱點(diǎn),實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)的無縫切換。因此選用該芯片作為家庭中信息與遠(yuǎn)程端控制的橋梁[2]。

3 傳感器數(shù)據(jù)采集模塊

要實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居的遠(yuǎn)程控制檢測(cè)及處理以及一系列的功能需求，通過實(shí)際的測(cè)試和篩選，對(duì)所使用的主要傳感器進(jìn)行概述如下：

3.1 數(shù)字溫度傳感器DS18B20

DS18B20數(shù)字溫度傳感器具有體積小巧、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高、準(zhǔn)確度高、外圍電路簡(jiǎn)單、可直接輸出數(shù)字信號(hào)、具有單獨(dú)的序列號(hào)可進(jìn)行指定位置數(shù)據(jù)查詢實(shí)時(shí)溫度、控制連線方便等優(yōu)良特點(diǎn)。適合于體積狹小空間、農(nóng)業(yè)溫室大棚、室內(nèi)溫度測(cè)量等非極限溫度測(cè)量場(chǎng)合[3]。

3.2 紅外傳感器 HC-SR501

紅外傳感器 H C-SR501是基于紅外技術(shù)的自動(dòng)控制模塊，通過感應(yīng)人體進(jìn)入感應(yīng)范圍程度來輸出高低電平，以此判別是否有人員進(jìn)入。此模塊具有高靈敏度、可靠性強(qiáng)、超低電壓工作模式，其靈敏度、延時(shí)時(shí)間均可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)。該模塊特別是適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫房等敏感區(qū)域或安全區(qū)域和報(bào)警系統(tǒng)。

4 STM32控制系統(tǒng)

我們選擇用STM32F103C8T6作為智能家居遠(yuǎn)程控制的控制器。在選擇單片機(jī)時(shí)，我們需要考慮到的是：主控芯片是否滿足系統(tǒng)的需求，是否滿足所需處理速度和外設(shè)資源。

STM32單片機(jī)與51單片機(jī)相比，STM32具有處理速度快，片內(nèi)程序存儲(chǔ)空間大，功耗低，性價(jià)比高，資源豐富等優(yōu)點(diǎn)。

軟件是控制系統(tǒng)的核心,本系統(tǒng)主程序流程圖如圖2所示。

智能家居遠(yuǎn)程控制處理系統(tǒng)的工作過程為：當(dāng)出現(xiàn)漏水信號(hào)時(shí)，ESP8266將該信號(hào)發(fā)送至主控芯片，主控芯片隨即發(fā)出相應(yīng)的控制指令，使保護(hù)機(jī)構(gòu)部件立即動(dòng)作，待相應(yīng)動(dòng)作完成后反饋至主控芯片動(dòng)作已完成，此時(shí)主控芯片便向用戶移動(dòng)端發(fā)出提示信息告知情況，同時(shí)將此信息上報(bào)至智慧小區(qū)系統(tǒng)中，以便能及時(shí)減少所不必要的經(jīng)濟(jì)損失[4-5]。

5 信息收發(fā)模塊

信息收發(fā)模塊的作用是用于實(shí)現(xiàn)不同距離部件無需線路連接便可達(dá)到實(shí)時(shí)通訊的效果，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互聯(lián)。方便用戶移動(dòng)端可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作。信息收發(fā)模塊由ESP8266及外圍電路構(gòu)成，如圖3所示。

6 結(jié)語

本設(shè)計(jì)采用STM32F103C8T6構(gòu)成主控系統(tǒng)，用ESP8266構(gòu)成收發(fā)模塊,用濕度傳感器及信號(hào)轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成一款智能家居遠(yuǎn)程控制處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)穩(wěn)定度高、響應(yīng)速度快、價(jià)格低廉等特點(diǎn),可以有效降低家庭因跑水造成的不必要的經(jīng)濟(jì)損失,具有一定的實(shí)用意義。