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基于STM32單片機(jī)的智能家居模塊設(shè)計論文
0 引 言
在人類科技發(fā)展的歷史上，互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)促使人們的生活向著信息化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，電子信息技術(shù)的進(jìn)步更加推動了社會的信息化，也使人們的日常生活、學(xué)習(xí)不再局限于傳統(tǒng)的方式。隨著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(tǒng)家居提出了新的挑戰(zhàn)。智能家居是在通信技術(shù)、電子技術(shù)、自動化技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，從而實現(xiàn)智能化操作與管理家庭設(shè)備，這樣一個舒適、便捷、智能、人性化的生活環(huán)境才是人類生活舒適化的最大追求，最初是由美國人提出。與傳統(tǒng)的家居環(huán)境相比，智能家居無疑將會使人們的生活質(zhì)量有很大的提高，家庭內(nèi)的設(shè)備將會被賦予智能，他們能夠主動監(jiān)測家庭環(huán)境的變化，并同其他設(shè)備合作共同完成對家庭設(shè)備狀態(tài)的改變，以使家庭環(huán)境對人體更加適宜，使人們生活在一個更加藝術(shù)、更加人性化的環(huán)境中。
在人類經(jīng)濟(jì)不斷正常的過程中，人們掌握了越來越多的經(jīng)濟(jì)與社會資源。由于越來越多的資金積累，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(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究了一套解決家庭生活智能化的統(tǒng)籌系統(tǒng)。系統(tǒng)通過人這一核心對家庭的各種小系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)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(tǒng)后，人們對家電產(chǎn)品的控制不再局限于傳統(tǒng)的近距離的控制方式，不論主人身處何地，只需一部手機(jī)或一臺電腦就能隨時隨地查看家用設(shè)備的狀態(tài)并能對其進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
1 家 居 系 統(tǒng) 的 構(gòu) 成
家居系統(tǒng)通過互聯(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(jié)構(gòu)和家庭設(shè)備之間的相互關(guān)系，雖然由于個人的差異性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度大小不一，但是從大的方面來說，家居系統(tǒng)的目的和整體結(jié)構(gòu)是一致的。都是為了建立一個集家庭安全防護(hù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)反饋系統(tǒng)和家庭可調(diào)系統(tǒng)于一體的家庭綜合服務(wù)系統(tǒng)，為家庭提供可調(diào)節(jié)、可控制和自動化的人性化家居服務(wù)。在圖1中，將家居系統(tǒng)分為以下幾個方面：電源模塊部分、信息采集部分、人機(jī)互動部分、開關(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個部分以控制器為核心相互聯(lián)系，實現(xiàn)了信息采集、處理、存儲的一體化過程，滿足了家庭對安全、舒適、便捷的需求，方便了后續(xù)產(chǎn)品的升級更新。圖1為家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
2 智 能 家 居 模 塊 設(shè)計
智能家居系統(tǒng)的模塊組成主要有控制器模塊、電源供給模塊、開關(guān)控制模塊和人機(jī)互動模塊。圖2中控制器模塊是核心模塊，負(fù)責(zé)信息的采集、處理、交換以及和人之前的互動。整個家居系統(tǒng)進(jìn)行正常工作需要電源模塊提供所需的對應(yīng)電壓。開關(guān)模塊有助于控制模塊實現(xiàn)家庭電器的通斷，保證了主人在外時家庭的電力安全問題。人機(jī)互動是家居系統(tǒng)極為重要的一部分，它是家居系統(tǒng)智能的體現(xiàn)。
2.1控制器模塊
控制器能夠?qū)崿F(xiàn)外部數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲和通信交換等功能，是整個系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的一環(huán)，它是系統(tǒng)智能化的決定性因素。為了更好地統(tǒng)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(nèi)部的FLASH程 序 存 儲 空 間 為512KB, 運 行 內(nèi) 存RAM的 容 量 為160KB. STM32F103C8T6強(qiáng)大的功能為家居系統(tǒng)的設(shè)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(tǒng)有序工作的基礎(chǔ)部分。電源供給電路的設(shè)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開關(guān)控制模塊
開關(guān)控制模塊在整體系統(tǒng)中相當(dāng)于人的四肢與大腦的延伸和支持，模塊會根據(jù)來自控制器STM32F1038T6給出的信息命令進(jìn)行家庭電器的導(dǎo)通和關(guān)斷操作。開關(guān)控制模塊需要對控制器傳輸?shù)母叩碗娖接袠O高的辨識度，設(shè)計了以三極管為響應(yīng)的開始部分。當(dāng)?shù)碗娖叫盘栞斎霑r，三極管T1截止導(dǎo)致三極管T2截止，所以DO11、DO12都處于斷開狀態(tài)；當(dāng)高電平信號輸入時，三極管T1飽和導(dǎo)致三極管T2導(dǎo)通，這樣DO11、DO12將處于通電狀態(tài)。
2.4人機(jī)互動模塊
為了讓主 人 能 夠 對 家 庭 的 電 器 使 用 狀 況 進(jìn) 行 詳 細(xì) 地了 解 ,在 家 居 系 統(tǒng) 中 添 加 了 互 動 功 能。通 過GSM無 線 傳輸 技 術(shù)（全球移動通信技術(shù)）與信號接收器來幫助個人或者 多 人 了 解 即 時 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 線 通 信 技 術(shù) 作 為 第 二 代 移 動 通 信 技術(shù) , 研 發(fā) 的 目 的 是 讓 全 球 共 同 分 享 一 個 移 動 電 話 網(wǎng) 絡(luò) 標(biāo)準(zhǔn)，避免不同差異 的移動通話標(biāo)準(zhǔn) 之 間 的 有 差 對 接 ,增 強(qiáng)了了通信信息的正確性和信息對接的方便性。這樣只要用戶擁有一部可插入GSM卡的移動手機(jī)就可以在全球范圍內(nèi)進(jìn)行信息的交流溝通。我國最早是在20世紀(jì)90年代引用了GSM無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并在2001年關(guān)閉了之前一直 使 用 的 模 擬 移 動 網(wǎng) 絡(luò) , 進(jìn) 入 了 數(shù) 字 移 動 網(wǎng) 絡(luò) 的 大 家 庭中。GSM無線通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，加強(qiáng)了人們在對遙遠(yuǎn)的家庭的控制管理。
3 結(jié) 論
本文所設(shè)計的家庭智能安防控制系統(tǒng)，成功地應(yīng)用了STM32F1038T6微 處 理 器 的 強(qiáng) 大 功 能、2 . 4GHz射 頻 通 信 和GPRS移動通信的優(yōu)質(zhì)傳輸性能，充分利用了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GSM無線通信技術(shù)和自動化控制技術(shù)，具有實時性好、可靠性高、功耗低、擴(kuò)展方便等優(yōu)點。該控制系統(tǒng)實現(xiàn)了家庭門禁控制、室內(nèi)環(huán)境參數(shù)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(hù)控制提供了有效途徑。智能家居系統(tǒng)的不斷發(fā)展是人類對生活環(huán)境優(yōu)越性的追求，是對科學(xué)技術(shù)的完美應(yīng)用。隨著社會生活的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有理由相信家居系統(tǒng)會越來越智能化、舒適化和便捷化。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]李偉強(qiáng)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成引擎為智能家居添動力[J].中國公共安全（綜合版），2012.
[2]楊偉�；赟TM32F103C8T6單片機(jī)的LCD顯示系統(tǒng)設(shè)計[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2014.
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