基于STM32的智能家居控制系统设计

孙洪骞 朱陈海 董嘉良 杨功德

摘要：随着人们对物质生活的需求也不断提高，许多的智能产品孕育而生，以STM32智能家居为代表的高科技产品极大的方便了我们的生活，让我们的生活向着简单、方便、快捷的方向发展。

关键词：STM32;智能家居;控制系统

1 智能家居控制系统的整体设计

本文介绍的智能家居系统设计上主要依靠STM32单片机为主要控制模块，它具备接收和发送数据的双重身份，通过网络通信、自动控制等一系列技术来实现对家居的控制。该智能家居控制系统具体设计流程为：首先利用用户的手机连接家里的WiFi，通过WiFi将接收到的DHT11测试的周围环境的温湿度数值，然后用户手机设置阈值将其发送到STM32单片机，STM32接收到数据后就会在LCD上显示出来。这时，只要到了用户设定的时间，智能家居控制系统就能指挥电器、门禁系统按设定要求开始工作。

2 智能家居控制系统的硬件设计

由许多的子系统共同协调配合完成信息的采集、交換，用户依靠互联网络就可以同时对家里的电器、门禁开关等系统遥控指挥，如果系统出现了问题还能及时的进行处理，以实现用户对家用设备的远程控制为目的。系统的红外遥控模式能够有效的监控家中的电器以及窗户、窗帘等，随时可以安全、可靠的通过RF射频实现遥控电器以及照明。它主要以STM32为核心，运用WiFi模块和其他几种模块发送数据，DHT11测试周围环境的温湿度数值，通过手机模块设置阈值然后输送到STM32上面，最后LCD液晶显示屏上就会实时出现测试的温湿度和发送到用户手机上的阈值。

3 智能家居控制系统的软件设计

主要包括电脑端对智能家电的详细设置，以及能体现出手机便捷性对家电基本控制需求的Android客户端应用程序。其主要软件设计流程如图1所示。系统任务的实现由两个不同的线程实现：网络通信用的NetStream程序和本地数据处理的程序。

（1）本地数据处理程序。根据任务又分为以下两部分：用户操作响应部分，视频流数据处理部分。前者主要负责采集用户对上位机软件按下的按钮、输入的命令等数据，并将这些采集到的数据进行运算和处理，得到结果后再进行加密并编码，最后加载到网络流上，自动通过网络发送到下位机。后者则是智能家居安防监控功能的承载，上位机的软件定时器产生一定时间间隔的溢出中断后，通过TCP连接到路由器，账号和密码验证无误后，即可获取监控摄像头每一帧JPEG格式的图像信息，经过处理，可将这些JPEG图像信息合成24帧每秒显示在上位机界面上，由于人眼的视觉暂留效益（Persistence of vision），这些连续的图像可以被看成是达到了流畅的视频效果。

（2）NetStream部分则主要是解决上位机与下位机通信的问题。本系统采用一种SSL加密的TCP/IP协议。SSL又叫“安全套接层（Secure Sockets Layer）协议”，是一种在客户端和服务器端之间建立安全通道的协议，充分保证了系统通信过程的安全。

（3）STM32接收端软件设计。主要设计流程是单片机通过ESP8266网络模块实现对TCP/IP协议族的ARP、IP、ICMP、TCP、UDP、DHCP协议按次序进行指定配置。

4 智能家居控制系统的模块设计

（1）12V电机驱动的电动窗户、窗帘的模块。它的设计原理采用TSL230B这个电子元件，利用元件感知所处环境的光源强弱来仔细测试得出结论的模块设计方式。

（2）红外遥控模块。主要是针对电视、空调以及电扇进行的远程红外监控采用的红外遥控模块，先安装红外发送器，对家里的电气设置编码，远程发送电气设置编码，通过philipsRC-5Protoeol的PPM或NEC-Protocol的PWM去除上面的编码，再安放一个红外接收器，就可以解码家里电气的遥控信号，从而实现对家里的电视、空调以及电扇的远程遥控。因此，在红外遥控模块的设计里用户可以通过自行设置界面来转换适合自家的监控模式。

（3）市电220V电器电器控制模块。这个模块的设计控制的是家里的电冰箱、电灯等电气设备，它适用的遥控电路编码主要有CS5211、CS5212两种。设计中两种电路编码必须配套的使用才能保证模块的正常运行， 首先STM32电气元件远程监控CS5211专用电路，用RF射频发射无线编码信号，同时电气插座的另外一端插入CS5212，通过模块里的继电器开关插座电路对220V电器设备实现远程遥控。