目录

1. 引言
2. 硬件设计与系统构成
   • 硬件设计
   • 传感器与执行器
3. 软件设计
   • 开发环境与编程语言
   • 系统架构
4. 系统功能模块
   • 温湿度控制模块
   • 照明控制模块
   • 安全监控模块
   • 智能语音助手模块
5. 代码实现
   • 5.1 温湿度控制模块
   • 5.2 照明控制模块
   • 5.3 安全监控模块
   • 5.4 智能语音助手模块
6. 系统调试与优化
7. 结论与未来工作

---

1. 引言

随着物联网技术的发展，智能家居已逐渐进入普通家庭，为用户提供更加便捷、舒适的生活体验。智能家居系统通过控制家中的各类设备，如灯光、空调、安防等，实现远程监控与自动化控制。本文设计了一款基于STM32的智能家居控制系统，系统能够根据环境参数自动调节家居设备，并通过无线通信实现远程控制和状态反馈。

---

2. 硬件设计与系统构成

硬件设计

系统硬件主要包括以下几个部分：

• 主控芯片：STM32F103C8T6微控制器，负责控制和数据处理。
• 传感器模块：
  • DHT11温湿度传感器：用于实时监控室内温度和湿度。
  • PIR传感器：用于检测人体运动，确保安全性。
  • 光照传感器：用于测量室内的光照强度。
• 执行器模块：
  • 继电器控制模块：用于控制灯光和空调的开关。
  • 电机驱动模块：用于控制窗帘的开关。
• 无线通信模块：
  • ESP8266 Wi-Fi模块：用于远程控制和数据上传。
• 显示模块：OLED显示屏，实时显示温湿度、光照强度等信息。

系统构成

• 主控模块：STM32F103C8T6微控制器
• 传感器模块：温湿度传感器、PIR传感器、光照传感器
• 执行器模块：继电器控制灯光和空调，电机控制窗帘
• 无线模块：ESP8266 Wi-Fi模块，用于远程控制
• 显示模块：OLED显示屏，用于显示实时数据

---

3. 软件设计

开发环境与编程语言

• 开发环境：STM32CubeIDE
• 编程语言：C语言
• 中间件：FreeRTOS（用于任务调度和多任务处理）

系统架构

系统架构分为三个主要模块：

1. 数据采集模块：负责读取传感器数据（温湿度、光照、运动等）。
2. 控制模块：根据传感器数据决定执行器的动作，如控制灯光、空调和窗帘。
3. 通信模块：使用ESP8266模块将数据上传至云平台，并接收来自手机App或网页的控制指令。

---

4. 系统功能模块

温湿度控制模块

该模块用于根据室内温度和湿度调节空调和加湿器的工作状态。

• 温湿度调节：当温度超过设定范围时，启动空调进行调节；当湿度过低时，启动加湿器。

照明控制模块

根据光照传感器的输出信号，自动控制室内灯光的开关。

• 自动亮度调节：当光照强度低于设定值时，自动打开灯光；当光照强度高时，自动关闭灯光。

安全监控模块

通过PIR传感器检测是否有人在家。当检测到运动时，系统会自动开启报警设备并上传状态。

智能语音助手模块

集成语音识别系统，用户通过语音控制家居设备，如开关空调、调整灯光亮度等。

---

5. 代码实现

5.1 温湿度控制模块

温湿度控制模块根据DHT11传感器的数据控制空调和加湿器的状态。

代码实现

#include "dht11.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"

#define TEMP_SENSOR_PIN GPIO_PIN_5
#define TEMP_SENSOR_PORT GPIOB

void DHT11_Init(void) {
    // 初始化DHT11传感器
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    GPIO_InitStruct.Pin = TEMP_SENSOR_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(TEMP_SENSOR_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

void DHT11_Read(uint8_t *temperature, uint8_t *humidity) {
    if (DHT11_Get_Data(temperature, humidity) == DHT11_OK) {
        printf("Temperature: %d C, Humidity: %d %%\n", *temperature, *humidity);
    }
}

void Control_AC(uint8_t temperature) {
    if (temperature > 28) {
        // 启动空调
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);
    } else {
        // 关闭空调
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);
    }
}

5.2 照明控制模块

使用光照传感器（如BH1750）来测量光照强度，并根据测量值控制灯光。

代码实现

#include "bh1750.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"

#define LIGHT_SENSOR_ADDR 0x23

void Light_Sensor_Init(void) {
    // 初始化光照传感器
    BH1750_Init();
}

void Control_Lights(uint16_t light_intensity) {
    if (light_intensity < 100) {
        // 光照强度低，打开灯光
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET);
    } else {
        // 光照强度高，关闭灯光
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);
    }
}

5.3 安全监控模块

当PIR传感器检测到运动时，系统会发出警报。

代码实现

#include "stm32f1xx_hal.h"

#define PIR_SENSOR_PIN GPIO_PIN_8
#define PIR_SENSOR_PORT GPIOB

void PIR_Sensor_Init(void) {
    // 初始化PIR传感器
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    GPIO_InitStruct.Pin = PIR_SENSOR_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    HAL_GPIO_Init(PIR_SENSOR_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

void Security_Alarm(void) {
    if (HAL_GPIO_ReadPin(PIR_SENSOR_PORT, PIR_SENSOR_PIN) == GPIO_PIN_SET) {
        // 检测到运动，开启报警
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);
    } else {
        // 无人，关闭报警
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET);
    }
}

5.4 智能语音助手模块

使用ESP8266 Wi-Fi模块与语音助手进行通信，接收语音指令并执行控制。

代码实现

#include "esp8266.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"

#define WIFI_MODULE_TX_PIN GPIO_PIN_10
#define WIFI_MODULE_RX_PIN GPIO_PIN_11

void WiFi_Init(void) {
    // 初始化Wi-Fi模块
    ESP8266_Init();
}

void Voice_Control(uint8_t command) {
    if (command == 1) {
        // 开启空调
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);
    } else if (command == 2) {
        // 开启灯光
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET);
    }
}

⬇帮大家整理了单片机的资料

包括stm32的项目合集【源码+开发文档】

点击下方蓝字即可领取，感谢支持！⬇

点击领取更多嵌入式详细资料

问题讨论，stm32的资料领取可以私信！

 

6. 系统调试与优化

1. 无线通信稳定性：优化ESP8266通信协议，确保数据上传和接收的稳定性。
2. 响应速度：调整各个模块的响应时间，确保控制的实时性。
3. 功耗优化：采用低功耗模式优化系统的电池使用寿命，特别是在传感器和无线模块的使用上。