基于STM32单片机的智能家居控制系统设计与实现研究

基于STM32单片机的智能家居控制系统设计与实现研究

作者：李伟 张秀娟

来源：《科技创新与应用》2016年第03期

摘 要：随着科学技术的不断进步，人们的生活中也出现了越来越多的现代化设备，这些设备极大的方便了人们的日常生活，STM32单片机和智能家居的出现就让人们的生活向更加现代化的方向发展。文章对STM单片机技术对智能家居控制系统的总体设计和模块设计做出分析，并研究这一控制系统的实现。

关键词：STM32单机片；智能家居；控制系统 前言

智能家居这一概念是在智能化发展中衍生出来的，它是利用网络通信技术、自动控制技术、综合布线技术、音视频技术、安全防范技术，并以家庭住宅为平台的系统。这一系统具有科技性、便利性、艺术性、安全性和舒适性等优势，给人们带来非常健康安全的住宅环境，还可以让住户通过远程操作的方式对家中设备进行有效的控制。 1 智能家居控制系统的总体设计

智能家居系统的总体设计上是比较复杂的，它可以通过各种带有网络的设备访问STM32单片机，来对家中的家用电器、门禁系统进行实时的智能监控。这一智能系统平台设计上是通过很多子系统进行的，他们之间还会进行信息的采集和交换，并且监控系统还会对出现的问题进行及时的解决，用户也可以通过电脑或手机收集到这些信息，再进行远程的遥控，对智能家居这一系统进行指令的发出，可以有效的对系统进行控制。这一控制系统的总体系统结构如图1所示。这一系统主要采用红外遥控模式直接控制家中的电视、空调、窗户窗帘和门禁系统，采用RF射频控制家中的电器和照明电路，提升了系统的稳定性和可靠性[1]。 2 智能家居控制系统的模块设计

2.1 12V电机驱动的电动窗户、电动窗帘模块

这一模块的设计是通过TSL230B对环境周围的光感强度做出详细的测量，其测量的方式没有通过元件的外接就能够进行光硅光电频率和照度的高分辨转换。具体操作上是把光源转化成为电流，再用频率或电流转换器对脉冲频率进行快速的转换。每个季节和白天夜晚的转换方法不同，所以传感器根据不同情况进行数据的采集对窗帘的打开面积进行自动的调节。

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2.2 红外遥控模块

在红外遥控模块的设计上，要将电视、空调和风扇进行红外的控制。在家中设置红外接收器，对家中电气的遥控信号进行解码，同时还要设置一个红外发送器，远程的对这些电器进行红外指令的发送，通过PhilipsRC一5Protoeol的PPM或者NECProtocol的PWM方法有效的除去编码协议，红外信号的按键信息能够更好的贮存。用户在进行红外遥控中的上机位操作的时候，上位机就会通过红外的方式输送到下位机当中，下位机会将所接收到的信号进行重新的编码，在通过红外发射头输出。设计中会有一个设置的界面，用户可以通过这个设置界面进行适合的方法进行调节[2]。 2.3 市电220V电器控制模块

在这一模块的设计中，是对智能电器中的电冰箱、电灯等有关电气的家具设备进行设计。其遥控编码专用电路使用的是CS5211和CS5212两种，在电路中使用RF射频的方式发射无线编码信号，运用STM32单片主机对CS5211电路进行调节和控制，并在插座另一端接入另一个专用电路CS5212，要注意在设计时一定要将这两个专用电路进行配套使用，才能够让指令进行有效的接受，继电器的开关插座电路才能正常的运行，通过这种配合的方法有效的实现了对220V电器智能控制。 2.4 门禁系统ID卡模块

门禁系统模块的设置是利用串口来进行信息的接收的。首先，门禁系统的信息包括用户个人的基本信息和ID卡的卡号，串口对这些信息进行接受，上位机将门禁系统中的指令进行接收，再将用户的门禁信息输送到下位机的系统当中，下位机接到指令之后就可以对信息进行快速的反应，通过反应结果对住宅内部的电子门的开关进行准确的控制。这种设计充分的保障了住宅的安全性，还具有防盗的功能。 3 智能家居控制系统的实现

首先，在智能家居系统的控制上，有三种方式可以进行控制。第一种是可以通过WEB服务器上的控制按钮控制家庭电器。第二种方法是用户在家通过触摸屏的点击来进行控制。第三种是通过手机的方式进行控制，短信邮件等。这三种方式可以通过远程或者直接的方式进行设备的控制。

红外控制的实现是通过红外的函数进行运作的。首先红外可以将家中电器的遥控信号进行接收，解析完成之后就可以对红外发送器进行输送，用红外函数计算之后，就要对所控制的电器发出相应的信号进行红外的控制。实现了家居的红外智能化。

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电路的控制上一般会运用传感器，这一模块的实现是用电压的方式对电路程序进行编写，对ADC部分程序进行实时的检测，保证其输出口的电压达到规定的标准之内。当ADC的电压值出现问题的时候，就会及时的报警，保证住宅的安全性[3]。 4 结束语

基于STM32单片机的智能家居系统在设计和实现上都具有很强的科学性，家具设备的智能化让用户在家中的生活更加安全便利，在功能上也更加的齐全，安装过程也比较简单，所以这种智能化的家居系统应该得到广泛的运用，并且设计人员也应该对其技术进行进一步的改革和优化，从而组成一个更加完善优质的智能家居控制系统。 参考文献

[1]韩晓英，张方樱，朱静.基于STM32单片机的智能家居控制系统设计与实现[J].硅谷，2013，12：14-15.

[2]蔡红娟，翟晟，蔡苗.基于STM32的GSM智能家居控制系统设计[J].自动化技术与应用，2013，8：37-40.

[3]王铭明.基于无线传感器网络的智能家居系统设计[D].中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所），2013.

作者简介：李伟（1988，3-），男，汉族，籍贯：山东省潍坊市青州市人，单位：山东科技大学，研究方向：嵌入式系统及应用。

张秀娟（1962，8-），女，汉族，博士，教授，硕士生导师，山东省青岛市人，单位：山东科技大学，现主要从事嵌入式系统及应用、计算机应用、电子电路的设计等方面专业的教学与研究工作。

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