1隨著先進科學技術水平的發(fā)展，傳統(tǒng)的家電控制方式已經越來越不適用現階段人們快速的生活節(jié)奏，傳統(tǒng)的人工控制效率低下，不夠智能化。智能家居的興起很好的解決了這個問題，智能家居可以盡可能的通過現代技術方便人們生活，工作，學習的需要。智能家居系統(tǒng)是在信息技術的基礎之上構建的，它能夠有效提高家居的質量，增強生活的方便性，提升相關設備的智能性，也因此，人們目前也針對以單片機為基礎的智能家居控制系統(tǒng)在這樣的背景條件下，本項目在STM32單片機的基礎之上，有效集成了溫 2系統(tǒng)總體設計其中，家居模塊系統(tǒng)將在本次論文重點介紹，需要實現如下功能：(1)使用溫濕度傳感器DHT11實時檢測家居環(huán)境的溫濕度信息；(2)具有實時顯示家居環(huán)境的溫濕度信息功能；(3)具有手動控制家居LED燈亮滅及家電打開和關閉功能。2.2系統(tǒng)總體設計方案本項目在STM32單片機核心的基礎之上，有效集成了溫濕度感應、液晶顯示、輸入、通信、LED控制以及繼電器等七大模塊，其整體結構可參考下圖：繼電器(控制家電)DHT11溫濕度檢測藍牙模塊6單片機本項目中，DHT11傳感器能夠實現周圍環(huán)境里的溫濕度數據收集，STM32核心芯片能夠對獲得的相關信息進行對應的分析和處置，液晶顯示模塊能夠呈現出具體的溫濕度數據。按鍵輸入模塊用于實現手動控制LED燈亮滅及控制家電功能。硬件電路由STM32單片機控制模塊、溫濕度采集模塊、液晶顯示模塊、按鍵輸入模塊、藍牙通訊模塊、LED燈控制模塊及繼電器模塊組成。3.1單片機控制模塊本設計采用的是STM32F103C8T6單片機芯片，外圍電路由晶振電路和復位電路一列的一種低功耗、高性能的32位微控制器，最高運行頻率達72MHZ[8]。并且內部資源豐富，含有多路定時器可用，非常適合小型控制系統(tǒng)使用，同時集成度較高，外圍電路設計簡單，是一款性價比很高的控制芯片。對于單片機部分，主要包括STM32F103C8T6芯片以及相應的外周電路，后者主要又晶振、復位以及電源等幾個部分的電路。該模塊的功能是實現對其他模塊中相關數據的收集，并根據這些數據給出對應的控制信息。DHT11傳感器能夠實現周圍環(huán)境里的溫濕度數據收集，STM32核心芯片能夠對獲得的相關信息進行對應的分析和處置，液晶顯示模塊能夠呈現出具體的溫濕度數據。單片機控制模塊接收按鍵輸入模塊的輸入信號，實現手動控制LED燈亮滅及控制家電功能。單片機系統(tǒng)電路圖如圖3-1所示：PAS2222 _9PA9/TXI/TIMICH2VDDA9PA10/RXI/TIMICH3VDD124PAI2/TIMITR/CANTX/USBDPVDD348__PA13.JTMS/SWDIOR4PA14/JTCK/SWCLKPA?5JTD]7NRSTNRST PB1/AN9/TIM3CH4PB2/BOOT1_BOOT044B00T0PB5/I2C1SMHAL/TIM3CH2SPIISCKPB6/I2C1_SCL/TIM4CH_PD0/OSCINPD0PB9TIM4CH4 PB1012C2SCL/TX3PDL/OSCOUT6PD1 _ PBI3/SPI2SCK/TIMICHINVSSA8PB14/SPI2MISO/TIM1CH2NVSS123____35PBIS/SPI2MOSI/TIMICH3NVSS2__VSS347圖3-1單片機系統(tǒng)電路圖晶振電路由石英晶體和補償電容C9、C11構成，產生時鐘頻率驅動主控芯片工作，在進行PCB布板時，為了減小寄生電容，晶振和電容擺放位置應靠近芯片，同時也可以減小由外部引入的干擾電流，有助于提高振蕩器的穩(wěn)定性[9]。晶振電路如圖3-2所示：77圖3-2晶振電路圖3.1.2復位電路在按下復位鍵RESET之時，其中的電容元件C8將會產生放電，從而會讓NRST端的讓NRST端的信號從原本的低電位不斷提高到高電位，能夠讓低電位的信號可以保持若干周期，從而能夠在軟件系統(tǒng)中對NRST的信號進行檢測，并根據其點位變化情況來完成系統(tǒng)的復位功能[10]。電路之中配置的電容與電阻，再加上程序控制，能夠防止可能的誤操作。其電路結構可參考下圖：48 VDD3 圖3-3復位電路圖3.1.3電源電路壓給單片機、溫度采集模塊、液晶顯示模塊等電路供電。電源電路圖如圖3-4所示：3.2溫濕度采集模塊本系統(tǒng)中，溫濕度采集模塊采用DHT11芯片，用于采集家居環(huán)境中的溫濕度信息。根據DHT11官方數據手冊可知，傳感器供電電壓范圍為3.3V到5.5V,其共有4個引腳。分別為電源，串行數據總線，空腳，接地腳。由于采用單總線方式，采用高電平時間長短來區(qū)別高低電平，因此具有較長的傳輸距離，非常適合應用于現場溫濕度監(jiān)控[11]。其電路原理如圖3-5所示，采數字接口接入單片機PA5引腳。233.3液晶顯示模塊本系統(tǒng)的液晶顯示部分選擇了OLED屏幕，大小為1.3寸，能夠對周圍環(huán)境的溫濕度數據進行呈現。同時通過SPI的方式進行信息的傳輸，其引腳數為4,四個引腳分別和地相連的GND、和電源相連的VCC、和單片機的PB6相連CE以及和單片機的PB7相連的CSN。液晶顯示模塊原理圖如圖3-6所示：3.4按鍵輸入模塊本系統(tǒng)中，按鍵輸入模塊用于實現手動控制家居LED燈亮滅及家電打開和關閉功能，有助于提升人機交互體驗。按鍵兩端分別于GND以及芯片的I/0端口相連，可以通過編一個低電平信號，可以通過編程的方式確定該信號是來自于哪一個按鈕的，從而執(zhí)行相應的操作，例如對溫濕度以及光照數據的修改，以及對相關閾值的設定等。而這些數據可通過OLED顯示屏呈現出來。該沒款的電路結構可參考下圖：圖3-7按鍵輸入模塊電路圖3.5LED燈控制模塊本系統(tǒng)中，單片機接收按鍵輸入信息，當LED燈按鍵被按下時，單片機控制PC13輸出低電平和高電平，從而實現手動控制LED燈亮滅功能。LED燈控制模塊電路圖如圖pci3圖3-8LED燈控制模塊電路圖3.6繼電器模塊本系統(tǒng)中，繼電器驅動模塊用于實現對家電的智能控制功能。本項目通過三極管驅動的策略完成。下圖中二極管D7A的規(guī)格為IN4148,能夠實現繼電器線圈的續(xù)流工作，由于線圈在接通以及斷開的整個過程之中，系統(tǒng)的電路不應出現突變的情況，所以要設能夠讓三極管獲得恰當的基極電流。R12A與D3A共同實現了工作指示回路。在繼電器路如圖3-9所示：b3APB14R11AN=圖3-9繼電器驅動模塊電路圖1.實時檢測功能是可以對整個環(huán)境的溫度、濕度進行實時檢測，保證檢3.手動控制功能是可以通過按鍵模塊控制家居LED燈亮滅及家電打開和關閉。4.2系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)啟動之后，主程序的第一步工作就是進行初始化，主要由對相關的系統(tǒng)變量進行定義以及設定初始值，為保證相關溫濕度數據的時效性，程序會對DHT11傳感器中的相關信息進行循環(huán)地查詢。程序啟動之后的初始化工作中還會對I/0模塊進行設定，對顯示屏、串口以及相關參數進行設置。初始化后，程序進入循環(huán)掃描，程序首先讀取DHT11傳感器的溫度、濕度數據，然后程序調用OLED顯示函數，刷新當前溫度、濕度值。然后程序對按鍵掃描，并響應其操作，程序設置有兩個按鍵輸入，用于實現手動控制家居LED燈亮滅及家電打開和關閉功能。系統(tǒng)主程序流程圖如圖4-1所示：開始開始系統(tǒng)參數初始化OLED模塊初始化采集溫度、濕度數據刷新OLED顯示N按鍵是否被按下?Y控制家居LED燈亮滅及家刷新OLED顯示結束圖4-1主程序流程圖4.3.1傳感器采集程序本設計中，傳感器采集程序流程圖如圖4-2所示。圖中先進行系統(tǒng)參數初始化，然圖4-2傳感器采集程序流程圖圖4-3液晶顯示子程序流程圖開始開始NY結束圖4-4按鍵掃描子程序流程圖在硬件制作和軟件設計過程中遇到很多疑點，針對各種問題需要查閱足夠詳細的資料。在硬件制作中，了解各元器件的功能特性和引腳后再進行焊接，確保焊接正確。軟件設計中，需要注意函數的用法和主程序中各模塊函數的調用，應在編程前設計好流程5.1硬件調試根據電路圖，將STM32單片機控制模塊、溫濕度采集模塊、液晶顯示模塊、按鍵輸入模塊、藍牙通訊模塊、LED燈控制模塊及繼電器模塊焊接在電路板上，系統(tǒng)實物連接圖如下圖5-1系統(tǒng)實物圖。實物焊接完后，進行硬件調試工作。本系統(tǒng)并不復雜，系統(tǒng)硬件調試工作相對簡單，首先根據電路圖檢查電路的焊接及管腳連接是否正確，電路板是否存在短路或者斷路的現象，單片機控制模塊是否可以正常上電，使用萬用表檢測下電源部分的各個輸出電壓值是否正常，經調試正常后方可接到各部分電路。用電吹風在溫濕度傳感器DHT11上方加熱，觀察液晶顯示上當前溫度的數值會升高。液晶顯示界面圖如下圖5.2所示。按下繼電器控制按鍵，可以觀察到繼電器能夠實現打開和閉合。按鍵繼電器控制界面圖如下圖5-3所示。按下LED燈控制按鍵，可以觀察到LED燈能夠實現亮滅。按鍵LED燈控制界面圖如下圖5-4所示。測試功能預期結果實際結果測試是否成功實時檢測可以正確檢測環(huán)境的溫度、濕度可以顯示檢測環(huán)境的溫度、可以正確檢測環(huán)境的溫度、濕度可以顯示檢測環(huán)境的溫度、成功實時顯示濕度數值可以通過按鍵模塊控制家居LED燈亮濕度數值可以通過按鍵模塊控制家居成功手動控制滅及家電打開和關閉LED燈亮滅及家電打開和關閉成功(1)使用Keil軟件進行軟件代碼編寫，打開基于STM32的家居控制系統(tǒng)的設計與()打開按鍵掃描程序，觀察是否能夠實現手動控制家居LED燈亮滅及家電打開1]孔育琴.基于STC89C52的家庭智能安防系統(tǒng)設計