基於STM32單片機的智能家居模塊設計論文

0 引 言

在人類科技發展的歷史上，互聯網的出現促使人們的生活向着信息化、網絡化發展，電子信息技術的進步更加推動了社會的信息化，也使人們的日常生活、學習不再侷限於傳統的方式。隨着生活方式的逐步改變，人們對家居環境的追求也在不斷提高，對傳統家居提出了新的挑戰。智能家居是在通信技術、電子技術、自動化技術的基礎上進行研究，從而實現智能化操作與管理家庭設備，這樣一個舒適、便捷、智能、人性化的生活環境才是人類生活舒適化的最大追求，最初是由美國人提出。與傳統的家居環境相比，智能家居無疑將會使人們的生活質量有很大的提高，家庭內的設備將會被賦予智能，他們能夠主動監測家庭環境的變化，並同其他設備合作共同完成對家庭設備狀態的改變，以使家庭環境對人體更加適宜，使人們生活在一個更加藝術、更加人性化的環境中。

在人類經濟不斷正常的過程中，人們掌握了越來越多的經濟與社會資源。由於越來越多的資金積累，人們對生活的舒適性，便捷化、智能化、和人性化等方面提出了要求，出於對豐富的社會資源和先進的科學技術的利用，人們在通信技術、電子技術和計算機網絡技術的基礎上，研究了一套解決家庭生活智能化的統籌系統。系統通過人這一核心對家庭的各種小系統進行有機整合，從而促使生活環境更加舒適、便捷、安全。

採用了智能家居系統後，人們對家電產品的控制不再侷限於傳統的近距離的控制方式，不論主人身處何地，只需一部手機或一台電腦就能隨時隨地查看家用設備的狀態並能對其進行遠程控制。

1 家 居 系 統 的 構 成

家居系統通過互聯網與家庭成員之間的聯繫，合理安排了人、網絡、硬件結構和家庭設備之間的相互關係，雖然由於個人的差異性導致結構的複雜程度大小不一，但是從大的方面來説，家居系統的目的和整體結構是一致的。都是為了建立一個集家庭安全防護系統、網絡反饋系統和家庭可調系統於一體的家庭綜合服務系統，為家庭提供可調節、可控制和自動化的人性化家居服務。在圖1中，將家居系統分為以下幾個方面：電源模塊部分、信息採集部分、人機互動部分、開關控制部分、安防報警部分、信息存儲部分和控制器控制管理部分。這7個部分以控制器為核心相互聯繫，實現了信息採集、處理、存儲的一體化過程，滿足了家庭對安全、舒適、便捷的需求，方便了後續產品的升級更新。圖1為家居系統結構示意圖。

2 智 能 家 居 模 塊 設計

智能家居系統的模塊組成主要有控制器模塊、電源供給模塊、開關控制模塊和人機互動模塊。圖2中控制器模塊是核心模塊，負責信息的採集、處理、交換以及和人之前的互動。整個家居系統進行正常工作需要電源模塊提供所需的對應電壓。開關模塊有助於控制模塊實現家庭電器的通斷，保證了主人在外時家庭的電力安全問題。人機互動是家居系統極為重要的一部分，它是家居系統智能的體現。

2.1控制器模塊

控制器能夠實現外部數據的採集、處理、存儲和通信交換等功能，是整個系統中最為關鍵的一環，它是系統智能化的決定性因素。為了更好地統籌資源與優化電路，控制器的型號選擇也極為重要。STM32F103C8T6是32位嵌入式微控制器，工作頻率打到72MHz,電源要求是2-3.6V,內部的FLASH程 序 存 儲 空 間 為512KB, 運 行 內 存RAM的 容 量 為160KB. STM32F103C8T6強大的功能為家居系統的設計提供了高性能、高效率、低功耗的便利。

2.2電源供給模塊

各個模塊的工作正常和維持都依靠電源模塊有效的電源輸入，這是家居系統有序工作的基礎部分。電源供給電路的設計是模塊高效、低干擾、低損耗的最佳保證。圖2為電源輸入部分。

2.3開關控制模塊

開關控制模塊在整體系統中相當於人的四肢與大腦的延伸和支持，模塊會根據來自控制器STM32F1038T6給出的信息命令進行家庭電器的導通和關斷操作。開關控制模塊需要對控制器傳輸的高低電平有極高的辨識度，設計了以三極管為響應的開始部分。當低電平信號輸入時，三極管T1截止導致三極管T2截止，所以DO11、DO12都處於斷開狀態；當高電平信號輸入時，三極管T1飽和導致三極管T2導通，這樣DO11、DO12將處於通電狀態。

2.4人機互動模塊

為了讓主 人 能 夠 對 家 庭 的 電 器 使 用 狀 況 進 行 詳 細 地了 解 ,在 家 居 系 統 中 添 加 了 互 動 功 能。通 過GSM無 線 傳輸 技 術（全球移動通信技術）與信號接收器來幫助個人或者 多 人 了 解 即 時 家 庭 電 源 通 斷 信 息 和 更 進 一 步 的 命 令 輸入通斷控 制。 GSM無 線 通 信 技 術 作 為 第 二 代 移 動 通 信 技術 , 研 發 的 目 的` 是 讓 全 球 共 同 分 享 一 個 移 動 電 話 網 絡 標準，避免不同差異 的移動通話標準 之 間 的 有 差 對 接 ,增 強了了通信信息的正確性和信息對接的方便性。這樣只要用户擁有一部可插入GSM卡的移動手機就可以在全球範圍內進行信息的交流溝通。我國最早是在20世紀90年代引用了GSM無線通信技術標準，並在2001年關閉了之前一直 使 用 的 模 擬 移 動 網 絡 , 進 入 了 數 字 移 動 網 絡 的 大 家 庭中。GSM無線通信技術的廣泛應用，加強了人們在對遙遠的家庭的控制管理。

3 結 論

本文所設計的家庭智能安防控制系統，成功地應用了STM32F1038T6微 處 理 器 的 強 大 功 能、2 . 4GHz射 頻 通 信 和GPRS移動通信的優質傳輸性能，充分利用了計算機網絡技術、GSM無線通信技術和自動化控制技術，具有實時性好、可靠性高、功耗低、擴展方便等優點。該控制系統實現了家庭門禁控制、室內環境參數檢測、防盜報警、家用電器控制等功能，為普通家庭的安全防護控制提供了有效途徑。智能家居系統的不斷髮展是人類對生活環境優越性的追求，是對科學技術的完美應用。隨着社會生活的發展和科學技術的發展，有理由相信家居系統會越來越智能化、舒適化和便捷化。

　　參 考 文 獻

[1]李偉強。物聯網技術成引擎為智能家居添動力[J].中國公共安全（綜合版），2012.

[2]楊偉。基於STM32F103C8T6單片機的LCD顯示系統設計[J].微型機與應用，2014.

[3]王芳。基於GSM短消息無線通信系統的研究[D].河海大學，2006.