基于STM32的家居环境检测和智能家电控制系统

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　　摘要：随着物质生活水平的不断提升，人们对家居的智能化要求也在不断提升。而设计一套基于STM32的家居环境检测和智能家电控制系统，则能够帮助人们更好的进行家居环境的调节，从而满足人们对家居环境的要求。基于这种认识，本文对该种智能家居系统进行了构思，并且对其设计问题展开了探讨，从而为关注这一话题的人们提供参考。
　　关键词：STM32 家居环境检测 智能家电控制 系统设计
　　中图分类号：TP273.4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）08-0025-01
　　随着科学技术的发展，人们的居住环境也逐渐实现了舒适化和智能化的发展。以住宅为平台，并以智能家居系统设计为核心，则能够利用现代通信技术、计算机技术和控制技术实现家居环境检测和智能家电控制，从而为用户远程监控自己的家居状态提供便利。因此，相信随着相关技术的发展，智能家居系统也将得到广泛的应用。
　　1 家居环境检测和智能家电控制系统分析
　　从系统网络结构上来看，智能家居系统的中间主机将起到重要的连接作用，不仅需要利用外部网络与客户端连接，还要利用物联网与智能家电连接。所以，想要设计家居环境检测与家电控制系统，还要做好控制主机的设计。而系统远程控制的实现，则能够利用有线或无线方法实现客户端与主机的连接，因此也将关系到系统能否成功实现通信。所以在设计家居检测和家电控制系统时，需要将其划分成控制主机和远程客户端两部分。利用系统客户端，可以帮助客户随时随地进行家庭环境和家电的监控。就目前来看，可以利用手机APP实现智能家居远端控制。在家电控制方面，需要将各个智能家电进行联网。具体来讲，就是将家电连接到物联网中，从而使系统客户端利用物联网实现智能家电数据的采集，然后通过继电器输出控制对智能开关和相应家电进行控制。此外，在环境监测方面，可以利用传感器进行家居环境温湿度的检测，然后将数据传输至云端存储，以便为客户进行家电控制提供依据。
　　2 基于STM32的家居环境检测和家电控制系统设计
　　2.1 系统芯片选择
　　在系统设计之处，还要做好主控制器芯片的选择，以确保系统功能能够实现。而STM32单片机具有32位处理器，具有较强的抗干扰能力和执行速度，同时也拥有着丰富的接口资源，可以较好的实现系统通信。STM32F107VCT6为互联型单片机产品，其具有Cortex-M3内核，能够支持JTAG调试和串行接口调试，并且拥有以太网功能。使用该型号单片机作为系统主控芯片，能够达到72MHz工作频率，并且拥有256K内存和64K静态存储器[1]。此外，该芯片拥有丰富的接口，并且拥有80个输入输出接口，也能够支持低功耗省电模式。
　　2.2 最小系统设计
　　根据系统设计构思，可以为系统主控芯片最小系统配备复位电路、电源和外部晶振。而系统的VBAT引脚将用于接入外部蓄电池，可以直接连接电容，然后连接到3.3V稳压源上。最小系统的启动模式则由BOOT0和BOOT1决定，可以实现多种模式的调试。为简化系统设计，可以将最小系统启动模式直接设定为闪存启动模式。在该模式下，系统BOOT1将为0或1。在进行系统引脚连接时，需确保系统引脚悬空。
　　2.3 以太网模块设计
　　为实现系统通信，需要选择RMII接口进行以太网模块设计。而STM32F107自带以太网介质访问控制器，为减少系统数据线连接，可以将6脚置低，39脚置高。利用电阻，则可以将39脚与6脚连接[2]。为节省系统成本，可以在芯片上设计频率输出。为确保系统数据传输的可靠性，可以使用外部晶振为电路提供时钟。而该晶振需要与DP83848C的34脚和STM32F107的24脚连接，以便使PHY和MAC的时钟得到统一，继而确保以太网能够正常工作。
　　2.4 检测模块设计
　　在设计系统检测模块时，需要进行温度传感器、湿度传感器和光照度传感器的使用。使用DS18B20温度传感器，可以直接与系统主控芯片连接，并且对引脚无特殊要求。使用HONEYWELL湿度传感器，能够获得良好的线性，并且传感器本身灵敏度较高。在对该传感器的数据进行采集时，还需要使用ADC进行数据采样，并且选择可以映射的ADC引脚进行硬件连接。此外，可以选择BH1750FVI光强度基层电路作为光照传感器，需要利用I2C接口与其数据线和时钟线连接起来。
　　2.5 控制模块设计
　　想要系统的进行智能家电的控制，需要利用WiFi收发电路与控制终端APP进行数据交换[3]。利用该模块，可以将智能家电与家庭路由器连接，然后利用广域网或局域网实现系统通信。而为实现对电器开关的自动切换，还要使用继电器控制开关进行家电控制。针对智能开关、电动窗帘和智能插座等智能家电，需要使用继电器为核心执行节点实现家电控制。通过将手机中APP的开关按键与智能家电的开关按钮对应起来，用户就可以进行智能家电的遥控。在点击相应按键后，系统将完成信息的检测，然后将信息传递到服务器中，并且进行相应控制指令的发送。
　　3 结语
　　总之，将STM32当成是主控芯片进行智能家居系统的设计，将能使系统获得易控制、成本低和抗干扰的优点。在此基础上，通过进行系统的最小系统、以太网模块、检测模块和控制模块的设计，则能够实现对家居环境检测和智能家电控制，从而更好的为人们提供服务。
　　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，2013，08：37-40.
　　[3]孙慧芳，莫淳栋.基于STM32智能家居系统的设计与实现[J].电子设计工程，2014，19：82-85.
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