摘要：傳統(tǒng)智能家居系統(tǒng)主要在于家用電器設(shè)備、窗簾、用電管理系統(tǒng)等的控制與應(yīng)用、隨著社會(huì)的進(jìn)步，對(duì)智能家居系統(tǒng)提出了幼兒監(jiān)護(hù)、家庭財(cái)產(chǎn)安全保護(hù)、智能娛樂(lè)影音系統(tǒng)等諸多更高的需求?；诖?，本次設(shè)計(jì)完成一款模擬智能家居系統(tǒng)，采用高速低功耗STM32單片機(jī)，遠(yuǎn)程控制采用藍(lán)牙通信，設(shè)計(jì)手機(jī)App實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能控制并創(chuàng)新性設(shè)計(jì)有人體紅外監(jiān)測(cè)、煙霧報(bào)警、娛樂(lè)音樂(lè)播放等功能，更好地實(shí)現(xiàn)了智能化管理。

關(guān)鍵詞：STM32單片機(jī);智能家居系統(tǒng);藍(lán)牙通信;人體紅外監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP334.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：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(dāng)今社會(huì)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們對(duì)家居生活環(huán)境要求也越來(lái)越高，并且伴隨著我國(guó)老齡化過(guò)程的發(fā)展、幼兒在家監(jiān)護(hù)的需求，以及人們對(duì)家庭財(cái)產(chǎn)安全的擔(dān)憂，使得智能家居系統(tǒng)的需求越來(lái)越多。同時(shí)對(duì)于智能家居系統(tǒng)的具體需求也在發(fā)生著不斷的變化。針對(duì)這種現(xiàn)狀，本次設(shè)計(jì)擬完成一款模擬智能家居系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用ST意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的STM32單片機(jī)，它具有速度快、低功耗、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)。遠(yuǎn)程控制采用是藍(lán)牙通信的方式，用戶(hù)只需打開(kāi)手機(jī)藍(lán)牙，用手機(jī)App即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制家居設(shè)備。

1整體方案設(shè)計(jì)

本裝置由STM32F103VET6、藍(lán)牙模塊、App顯示與控制模塊、信號(hào)采集模塊、液晶顯示模塊、矩陣鍵盤(pán)等多個(gè)模塊組成，其總體框圖如圖1所示。

2硬件電路設(shè)計(jì)

根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，硬件的改進(jìn)部分相對(duì)較多，在硬件設(shè)計(jì)中主要包括娛樂(lè)音樂(lè)播放模塊、煙霧傳感器檢測(cè)模塊、溫濕度檢測(cè)模塊、藍(lán)牙模塊、顯示模塊及相關(guān)輔助模塊。

2.1音樂(lè)播放模塊

音樂(lè)播放模塊的具體電路沒(méi)計(jì)如圖2所示，本系統(tǒng)采用的MP3音樂(lè)播放模塊為DFPlayer Mini。用戶(hù)可白行通過(guò)讀卡器寫(xiě)入音樂(lè)至TF卡，然后通過(guò)本系統(tǒng)播放你喜愛(ài)的音樂(lè)，并支持上一曲、下一曲切換，及音量的調(diào)節(jié)（支持6級(jí)）。

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(fù)性和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。為了電阻和電壓輸出準(zhǔn)確，使用之前需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)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(shù)據(jù)輸出的是未編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)（濕度、溫度、整數(shù)、小數(shù)）之間應(yīng)該分開(kāi)處理。例如，某次從DHT11讀到的數(shù)據(jù)如圖4所示。

由以上數(shù)據(jù)就可得到濕度和溫度的值，計(jì)算方法：

濕度=byte4.byte3= 45.0（%RH）。

溫度=byte2. byte1= 28.0（℃）。

校驗(yàn)= byte4+ byte3+ bvte2+bytel。=73（=濕度+溫度）（校驗(yàn)正確）。

具體的電路原理圖如圖5所示。

2.4藍(lán)牙模塊

藍(lán)牙模塊的具體電路原理圖如圖6所示。

本系統(tǒng)采用的DX-BT05 4.0藍(lán)牙模塊，遵循V4.0 BLE藍(lán)牙規(guī)范，最高傳輸速率可達(dá)3K Bytes/杪，傳輸距離超過(guò)20米。

2.5液晶顯示模塊

深圳勤創(chuàng)嘉12864顯示屏所用的控制器為ST7920，支持串口與并口兩種驅(qū)動(dòng)方式。由于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)所用STM32引腳有限，加之并口模式IO口占有較多，對(duì)屏幕刷新率，即速度要求不高，因此本次系統(tǒng)沒(méi)計(jì)采用串口驅(qū)動(dòng)方式（PSB腳接GND），原理圖如圖7所示。

3軟件設(shè)計(jì)

本沒(méi)計(jì)的主控部分軟件沒(méi)計(jì)流程圖如圖8所示。開(kāi)始后對(duì)各模塊進(jìn)行初始化處理，然后讀取Flasf中的數(shù)據(jù)，進(jìn)入主界面后，根據(jù)判斷是否有健被按下或藍(lán)牙是否讀取到了數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)的操作。

4實(shí)驗(yàn)測(cè)試

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，完成測(cè)試，相關(guān)功能測(cè)試結(jié)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(dāng)前狀態(tài)，而且可以通過(guò)點(diǎn)開(kāi)后，設(shè)置需要家具的使用狀態(tài)，此外還可以查看當(dāng)前的環(huán)境狀態(tài)，包含溫度、濕度、煙霧和光強(qiáng)度等，同時(shí)，可以查看音樂(lè)播放情況，可以通過(guò)超聲波測(cè)量相關(guān)距離，還有WiFi的和藍(lán)牙的連接狀態(tài)等。現(xiàn)實(shí)的效果圖如圖10所示。

5結(jié)論

經(jīng)過(guò)軟硬件的設(shè)計(jì)和反復(fù)實(shí)驗(yàn)，該裝置除了簡(jiǎn)單等時(shí)間、日期和星期等顯示外，還可以實(shí)現(xiàn)家用電器的遠(yuǎn)程控制，可以監(jiān)控家具環(huán)境狀態(tài)，包括溫度、濕度、光強(qiáng)度、煙霧指數(shù)等，此外可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙連網(wǎng)、人體紅外監(jiān)測(cè)、煙霧報(bào)警、娛樂(lè)音樂(lè)播放功能，可以為正式等智能家具系統(tǒng)等設(shè)計(jì)提供很好等借鑒。

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【通聯(lián)編輯：梁書(shū)】

收稿日期：2020-03-24

作者簡(jiǎn)介：肖素華（1983-），男，碩士，講師、工程師，主要研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)集成、教育信息化。