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基于物联网的智能家居控制系统

发布时间:2018-05-22 01:07:00 文章来源:未来智讯    
    关键词:STM32;TFT彩屏显示;触摸屏;WIFI物联网
    中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2017)31-0201-02
    1 概述
    随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展,人们生活水平得到很大的提高,人们私有财产也不断地增多,因而也对智能家居提出了新的要求[1]。自动控制概念不断被推广,智能化信息化势在必行[2]。本设计的意图在大众可以适应的生活方式下提供一个更加方便的控制平台,平台的非固定性可以让人们自己选择所需要的功能,主体的中央控制器可以协调其他日常用惯的生活电器。在生活节奏不断加快的今天,人们需要更加方便,更加省事的智能家具来适应新的节奏[3]。目前市场上的智能家居屏幕繁多,各家公司接连推出各种智能家居设备,之前收到过几家嵌入式公司的邀请销售智能家居,对于几家的产品考察下来,主要集中于几个智能项,包括摄像头图传、感光窗帘、外来人提示等几个智能项目,就这几个功能做了一些调查,大多数的人反应主要是感觉不实用或者说需求性不大,而且大多数人第一感觉智能家居这个名词听起来就是一个相当高端价格相当贵的印象,我们需要一个让常人容易接受的介绍[4]。
    2 设备的总体构成
    (1) 以单片机STM32vet6为主控系统。
    (2) 此次设计具有显示家庭电器运作情况,并可以在任何对接设备端进行查看和控制的功能。
    (3) 数据可以通过WiFi与移动端进行联系。
    (4) 控制开关可以无限拓展,本作品的模型以6个房间,每个房间3个供电端为模型,共18个可控端。
    (5) 通过触摸屏可以进行查看与控制用电。
    (6) 具备WiFi联系功能。
    初始化先将所有继电器接上常开端,继电器常闭端连接的是正常的家用开关,所以说正常使用时家庭开关都处于闭合状态,这样是防止在运行故障等待维修时也能使用正常的开关方式控制电器,WiFi连接上后将会把运行情况发送到移动端,然后单片机会判断触摸屏的触摸情况以及WiFi接收到的信息情况,将这些信息用于控制电器的运作,并将最新的运作信息显示在彩屏上以及向移动端发送以方便人们随时可以方便查看和控制。
    3 系统硬件的选择
    控制方式使用触摸屏与移动设备终端,操作的按键与功能都在屏幕上进行直观显示,控制使用多个控制页面;显示模块根据现代人习惯使用智能手机触摸屏的操作方式,直观易懂,而且按键可以使用软件控制数量,可拓展性高,所以综合考虑使用带触摸屏的TFT彩屏显示;供电模块采用5V电源供电,使用7805或者其他更高效率的芯片来进行稳压;WiFi模块控制主要使用USART,控制方法就是使用USART向WiFi芯片发送相应的AT指令,然后芯片就会同样以USART的方式回一些信息到主控芯片,WiFi芯片在接收到指令后就会根据指令向网络发送和接收信息,并将这些信息与主控芯片交互;作为连接器件的继电器是协调各个器件的最好办法,但单片机的电流很小以至于无法直接驱动继电器,所以继电器在三极管的放大作用下使继电器开关打开,让家庭用电导通驱动电器。
    4 系统软件设计
    4.1 编程语言
    编程语言作为计算机与人们的交流语言,其重要成语不言而喻。我们需要通过编程的设定,从而实现一些功能,让计算机得以应用。交流得如何语言的掌握非常重要。C 语言作为一种方便、容易掌握的语言得到了广泛的应用,是目前单片机编程中应用最多的语言之一[5]。汇编语言也是一种计算机程序设计语言,虽然它也能够实现各种功能,而且程序运行的时间也很短,但它在编写程序方面却很复杂,给人一种很繁琐的感觉。所以对比根据需求,此次设计的编程语言C语言会比较适合。
    4.2 主程序流程
    流程较多我们将其拆分为初始化部分、页面判断部分、状态0部分以及状态非0部分。
    程序一开始先进行初始化,所有初始化函数在各个驱动.c.h文件中,在程序的开始对所有外设进行初始化设置,并做出最初的控制行为,并把最初动作行为进行显示,各个驱动在进行初始化后进入预备运行阶段,初始化中包含了定时器、中断、FSMC、USART、DMA、GPIO等外设。
    4.3 主流程页面选择
    主程序页面选择如图1所示,在最初的给予的状态0是房间选择部分,而非0状态则是进入了某一个房间,页面将根据状态显示和控制房间电器状态。
    4.4 主程序控制设计
    5 系统的调试
    检测电路前必须要在观察下电路作品的完整性。确认无误后,接上电源,初始所有继电器断开,选择一个房间所有开关都是关闭状态(开关呈现黑色),点击虚拟开关,开关打开(开关呈现绿色)继电器闭合LED点亮,再次点击其他关闭开关,开关变为开启,继电器闭合点亮灯,退出到房间显示界面选择另外一个房间,观察显示开关状态和实际继电器一致,点击关闭的开关,开关开启,实际继电器动作跟上,电脑上显示相同的开关信息,点击退出回到第一次的房间,情况和之前退出一致,点击打开的开关,开关显示关闭,继电器断开,电脑上显示情况一致,电脑发送一个情况设置信息,显示屏显示跟上,继电器动作跟上,电脑发送控制的页面上点击开关,可以控制开关和继电器,电脑实时显示。
    6 总结
    本设计使用STM32作为控制芯片,在TFT彩屏显示及触摸屏的控制下实现触屏本地控制继电器,从而控制家用电器的运作,并通过WiFi远程控制电器,并且情况进行实时显示和物联网沟通。继电器在不使用状态下电器连在常闭端,在不能运作时也可以用传统的开关方式控制电器,兼顾嵌入式化控制与传统的硬开关控制。同时预留有USART、SPI、I2C、AD等接口以及普通IO口,方便其他功能的嵌入运行。该系统经过长时间测试,运行稳定可靠,使用简便,具有很好的实用价值。
    参考文献:
    [1] 许金波.移动电子商务产业应用模式的创新研究[J].中国商贸,2014(34):79-80.
    [2] 陈根.互联网+智能家居[J].电子质量,2015(4).
    [3] 蔺淑苹.无线睡床监护仪的研制与开发[D].山东大学,硕博学位论文库,2015.
    [4] 王秀琳荆科科青宗康家林.基于STC89C52单片机的荧光舞设计[J].子技术, 2014(4):61-63.
    [5] 金波.移动电子商务产业应用模式的创新研究[J].中国商贸,2014(34):79-80.
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