基于STM32的智能家居远程监控系统

罗杰

摘要设计以STM32单片机为核心的智能家居远程监控系统。此系统以传感器技术和3G通讯技术为基础，完成设备数据的采集和服务器端的通讯，实现对室内电器的远程监控。实验结果表明：该系统运行稳定，且具有很强的可扩展性，市场前景广阔。

关键词远程监控；STM32单片机；3G通讯；传感器技术

智能家居（smart home，home automation）是以住宅为平台，融合了建筑、网络通讯、信息家电、设备自动化、传感器等技术，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。

近年来，随着人们生活水平的提高和传感器技术、通讯技术、网络技术的发展。智能家居逐渐成为了未来居家生活的发展方向。与此同时，开发一款实用且廉价的智能家居系统便显得迫在眉睫。

本文以STM32开发板作为核心设计出一套为智能家居准备的监测系统。该系统以传感器，3G通讯等技术为基础。通过传感器采集室内数据，达到监测目的，再通过3G通讯完成数据的发送。用户通过任意网络设备（手机、电脑、智能手表等）登录服务器，均可获得室内各种实时数据变化，必要时，可直接对设备下达任意数据采集指令，达到实时监控的目的。

1智能家居硬件平台

对于一个嵌入式系统，硬件显得尤为重要，它直接决定了整个系统的稳定性、数据采集的准确性、节能性。此系统选择以下硬件设备：

1）控制器，STM32F103ZET6微处理器。STM32F103ZET6是一款基于ARId Cortex M3 32bit的RISC的内核，工作频率可达72MHz，内置高速存储器（64K内存），丰富的外置接口（I/0，A/D，D/A，SPI...）。

2）通讯模块，GPRS sim808。SIM808模块是一个完整的四频段GSM/GPRS模块相结合GPS卫星导航技术。可实现低功耗语音、DTMF、短信、GPRS数据传输，更将GSM、GPS、蓝牙三合一。

3）摄像头模块，0V7670。0V7670 CAMERACHIP图像传感器模块，通过SCCB总线控制，可以输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率8位影响数据。该模块VGA图像最高达到30帧/秒。设备可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、饱和度、色度等都可以通过SCCB接口编程。

4）湿度传感器DHT11。DHT11是一款湿温度一体化的数字传感器。DHT11输入信号来自于模块内的电阻式测湿元件和NTC测温元件，自带数据校验，仅通过一个I/0与控制器通讯。

5）烟雾传感器MQ-2。MQ-2传感器是一款可用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等探测的搞性价比传感器，具有DO开关信号（TTL）输出和AO模拟信号输出两种输出方式。

2智能家居系统设计及实现

此系统通过网络在服务器远程登录并完成身份認证，查看服务器中属于自己的设备上传的实时状态信息，实现远程监控。通过服务器向设备下达各种指令，从而达到控制的目的。

本系统的工作方式如下：1）身份验证。用户可通过任意网络设备登录服务器登录界面，输入信息。而后右服务器将信息穿向后台进行验证。2）数据采集。设备端默认执行的主循环，不断的采集数据，根据用户的设定，将对应的状态信息传递给控制器。3）指令接受。由服务器发起的链接，根据制定的Modbus协议，发送对应的指令。并由设备端解析并执行且返回回复桢。4）短信控制。当采集数据联系低于阈值时，系统将自动通知用户，起到预防作用。

3智能居家系统模块设计

整个智能家居系统以STM32微处理器为核心，使用c语言进行裸机开发，使用中断在各个子模块进行切换。

3.10V7670模块软件设计

摄像是本系统重要的功能之一，0V7670模块程序参考0V7670开发手册，采用SCCB协议进行通讯。1）初始化。初始化时钟，配置SCCB总线，复位SCCB总线，配置0V7670存储器，初始化FIFO等。2）开始摄像。通过相关寄存器配置，开始摄像。讲数据线拉高，进行数据采集，没一次时钟跳变，读取一次数据，讲两次数据（每次数据均为8位数据）按先后顺序合为一个16位的像素点，存入SRAM。3）相应中断。当系统发出发送照片的请求时，拉低数据线，停止接受数据，讲一张完整的照片从SRAM中读取到发送缓存区，等待发送。4）发送照片。通讯模块根据MODBUS协议中的不定长桢进行发送。

3.2SIM808通讯模块软件设计

SIM808集成了AT指令控制，控制器可以通过AT指令对模块进行连接服务器，发送信息（检测信息和要求信息）。

4结论

本文基于STM32设计的智能家居系统，将底层设备，服务器，数据库，用户，有机的联系在一起。该系统具有高性能，稳定性强、低功耗、环保、成本低等一系列优点。系统实验阶段运行稳定，其实验结果将为以后的智能家居提供一个新的方向。