基于STM32系统与互联网的智能家居控制系统

刘洪波++李旭++王立忠++段佳敏++钱思奇++王慧聪

摘要：基于互联网通信技术结合STM32控制系统实现了对智能家居的控制，系统由STM32最小系统、网络通信模块、继电器模块、显示模块、按键以及控制模块等组成。系统采用光电耦合技术，互联网通信等技术，在现有的智能家居系统上，使用继电器技术使下位机与智能家居间电气隔离，保证了安全性。使用互联网通信技术，做到超远距离通信，实验证明，该系统能对智能家居进行良好的控制，数据采集与控制相对精确。同一网络下控制无延时，通过互联网控制延时不大于5秒。

关键词：智能家居；STM32；互联网通信；光电耦合

中图分类号：TP342 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0030-01

智能家居（smart home）是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术等将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。本文的设计为一种在互联网系统上的对智能家居实时监控并对其进行控制的智能家居系统。主要解决下位机和上位机的通信问题，STM32实现对智能家居的状态读取和控制，并控制MT7681串口Wi-Fi模块将数据发送到网络节点中，手机或者电脑客户端连入网络节点即可对其进行相对应的监控和控制。智能家居与下位机间采用光电耦合进行电气隔离的控制。

1 系统的构成

系统主要的部分由微处理器、通信模块、继电器控制模块、信息显示模块、电压调控模块组成。下面对各模块进行分析说明。

微处理器通过比较STM32F103RBT6I/O口较多，能连接至多个电器和传感器。能用于各种不同的协议通信，处理性能较高。Wi-Fi方式作为已经很成熟的一种通信方式，其本身的速度和稳定性都较为高，为此选用Wi-Fi为通信模块。光电耦合器其具有线性特性，可以传输脉冲信号作为PWM（Pulse Width Modulation）控制。为此控制方式选用光电耦合器。选择TFT液晶屏作为整体系统的显示模块。

2 下位机硬件设计

STM32为广泛使用的32位微处理器，一般使用的电压为3.3V。STM32的最小系统电路图如图1所示。

供电电源模块AMS1117芯片使用起来相对较为简单，片内本身提供了较为好的过载保护和过热保护，具体电路图如图2所示。

3 下位机软件设计

根据设计需求，下位机整体程序分为两部分，即STM32F103R BT66与RT5350开发板。如图4-1所示。STM32F103RBT6作为主控机，其主要的子程序为：传感器子程序（作为附加功能，读取空间中的温湿度）、显示子程序、显示屏触摸输入子程序、双机通信子程序、继电器控制子程序；RT5350开发板作为整个系统的通信部分，主要子程序为：Wi-Fi 通信子程序、Zigbee通信子程序、双机通信子程序。图3为程序设计流程图。

4 下位机主程序设计

程序的开始与执行将一直围绕主程序进行，所以主程序在一开始需要将系统进行初始化。将STM32相关数据初始化、在显示界面放入等待图片，读取各个家用电器的状态，初始化完成后，用户界面将相关信息显示并显示出操作菜单，第一次使用时可直接只使用下位机，若选择使用上位機，需要进行连接确认操作，当前置操作完成之后，系统默认进入监控界面，显示当前日期、温湿度、家用电器使用情况等基本信息，等待外部信息传入，当使用者使用触屏操作或用上位机进行控制时，通过读取反馈回来的指令，调用相关函数进行具体操作。具体的流程图如图4所示。除了主程序外，还有通信子程序和显示子程序这里不详细说明了。

5 结语

系统采取模块化设计思路，在调试的过程中，需要对其软件部分与硬件部分开进行分析，在模块分析完成后，进行综合调试。通过以上的测试，整个设计基本达到了需要的效果，无论是PC端控制机或是Android端控制都达到了预期的效果。

参考文献

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