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基于STM32單片機的智能家居模塊設計論文
0 引 言
在人類(lèi)科技發(fā)展的歷史上，互聯(lián)網(wǎng)的出現促使人們的生活向著(zhù)信息化、網(wǎng)絡(luò )化發(fā)展，電子信息技術(shù)的進(jìn)步更加推動(dòng)了社會(huì )的信息化，也使人們的日常生活、學(xué)習不再局限于傳統的方式。隨著(zhù)生活方式的逐步改變，人們對家居環(huán)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(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的基礎上進(jìn)行研究，從而實(shí)現智能化操作與管理家庭設備，這樣一個(gè)舒適、便捷、智能、人性化的生活環(huán)境才是人類(lèi)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(huán)境相比，智能家居無(wú)疑將會(huì )使人們的生活質(zhì)量有很大的提高，家庭內的設備將會(huì )被賦予智能，他們能夠主動(dòng)監測家庭環(huán)境的變化，并同其他設備合作共同完成對家庭設備狀態(tài)的改變，以使家庭環(huán)境對人體更加適宜，使人們生活在一個(gè)更加藝術(shù)、更加人性化的環(huán)境中。
在人類(lèi)經(jīng)濟不斷正常的過(guò)程中，人們掌握了越來(lái)越多的經(jīng)濟與社會(huì )資源。由于越來(lái)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，出于對豐富的社會(huì )資源和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)的利用，人們在通信技術(shù)、電子技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)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(guò)人這一核心對家庭的各種小系統進(jìn)行有機整合，從而促使生活環(huán)境更加舒適、便捷、安全。
采用了智能家居系統后，人們對家電產(chǎn)品的控制不再局限于傳統的近距離的控制方式，不論主人身處何地，只需一部手機或一臺電腦就能隨時(shí)隨地查看家用設備的狀態(tài)并能對其進(jìn)行遠程控制。
1 家 居 系 統 的 構 成
家居系統通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與家庭成員之間的聯(lián)系，合理安排了人、網(wǎng)絡(luò )、硬件結構和家庭設備之間的相互關(guān)系，雖然由于個(gè)人的差異性導致結構的復雜程度大小不一，但是從大的方面來(lái)說(shuō)，家居系統的目的和整體結構是一致的。都是為了建立一個(gè)集家庭安全防護系統、網(wǎng)絡(luò )反饋系統和家庭可調系統于一體的家庭綜合服務(wù)系統，為家庭提供可調節、可控制和自動(dòng)化的人性化家居服務(wù)。在圖1中，將家居系統分為以下幾個(gè)方面：電源模塊部分、信息采集部分、人機互動(dòng)部分、開(kāi)關(guān)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(gè)部分以控制器為核心相互聯(lián)系，實(shí)現了信息采集、處理、存儲的一體化過(guò)程，滿(mǎn)足了家庭對安全、舒適、便捷的需求，方便了后續產(chǎn)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(kāi)關(guān)控制模塊和人機互動(dòng)模塊。圖2中控制器模塊是核心模塊，負責信息的采集、處理、交換以及和人之前的互動(dòng)。整個(gè)家居系統進(jìn)行正常工作需要電源模塊提供所需的對應電壓。開(kāi)關(guān)模塊有助于控制模塊實(shí)現家庭電器的通斷，保證了主人在外時(shí)家庭的電力安全問(wèn)題。人機互動(dòng)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(shí)現外部數據的采集、處理、存儲和通信交換等功能，是整個(gè)系統中最為關(guān)鍵的一環(huán)，它是系統智能化的決定性因素。為了更好地統籌資源與優(yōu)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(gè)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(kāi)關(guān)控制模塊
開(kāi)關(guān)控制模塊在整體系統中相當于人的四肢與大腦的延伸和支持，模塊會(huì )根據來(lái)自控制器STM32F1038T6給出的信息命令進(jìn)行家庭電器的導通和關(guān)斷操作。開(kāi)關(guān)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(kāi)始部分。當低電平信號輸入時(shí)，三極管T1截止導致三極管T2截止，所以DO11、DO12都處于斷開(kāi)狀態(tài)；當高電平信號輸入時(shí)，三極管T1飽和導致三極管T2導通，這樣DO11、DO12將處于通電狀態(tài)。
2.4人機互動(dòng)模塊
為了讓主 人 能 夠 對 家 庭 的 電 器 使 用 狀 況 進(jìn) 行 詳 細 地了 解 ,在 家 居 系 統 中 添 加 了 互 動(dòng) 功 能。通 過(guò)GSM無(wú) 線(xiàn) 傳輸 技 術(shù)（全球移動(dòng)通信技術(shù)）與信號接收器來(lái)幫助個(gè)人或者 多 人 了 解 即 時(shí) 家 庭 電 源 通 斷 信 息 和 更 進(jìn) 一 步 的 命 令 輸入通斷控 制。 GSM無(wú) 線(xiàn) 通 信 技 術(shù) 作 為 第 二 代 移 動(dòng) 通 信 技術(shù) , 研 發(fā) 的 目 的 是 讓 全 球 共 同 分 享 一 個(gè) 移 動(dòng) 電 話(huà) 網(wǎng) 絡(luò ) 標準，避免不同差異 的移動(dòng)通話(huà)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。這樣只要用戶(hù)擁有一部可插入GSM卡的移動(dòng)手機就可以在全球范圍內進(jìn)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(wú)線(xiàn)通信技術(shù)標準，并在2001年關(guān)閉了之前一直 使 用 的 模 擬 移 動(dòng) 網(wǎng) 絡(luò ) , 進(jìn) 入 了 數 字 移 動(dòng) 網(wǎng) 絡(luò ) 的 大 家 庭中。GSM無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)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(dòng)通信的優(yōu)質(zhì)傳輸性能，充分利用了計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、GSM無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)，具有實(shí)時(shí)性好、可靠性高、功耗低、擴展方便等優(yōu)點(diǎn)。該控制系統實(shí)現了家庭門(mén)禁控制、室內環(huán)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發(fā)展是人類(lèi)對生活環(huán)境優(yōu)越性的追求，是對科學(xué)技術(shù)的完美應用。隨著(zhù)社會(huì )生活的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有理由相信家居系統會(huì )越來(lái)越智能化、舒適化和便捷化。
參 考 文 獻
[1]李偉強。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成引擎為智能家居添動(dòng)力[J].中國公共安全（綜合版），2012.
[2]楊偉�；赟TM32F103C8T6單片機的LCD顯示系統設計[J].微型機與應用，2014.
[3]王芳�；贕SM短消息無(wú)線(xiàn)通信系統的研究[D].河海大學(xué)，2006.
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