未来智讯 > 智能家居论文 > 基于STM32智能家居体系的硬件设计

基于STM32智能家居体系的硬件设计

发布时间:2020-04-06 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    基于STM32智能家居体系的硬件设计作者:未知  摘要:本文首要先容智能家居体系的硬件设计局部。本设计以STM32F429IG为焦点,硬件体系设计局部充分行使直流电机、步进电机、传感器以及外部开关,使用各异LDO对各局部电路电压进行稳压。凭据设计要求画出对应的PCB设计图,并使用SMD精准焊接,搭建电路后,联机调试,确保硬件可以安好运行,再议决步骤的编写,最后兑现主动报警、灯光照明把握、温湿度把握、氛围质量勘测、家用电器按时、窗帘主动把握等功能。
  Abstract: This article mainly introduces the hardware design part of the smart home system. This design uses STM32F429IG as the core. The hardware system design part makes full use of the DC motor, stepper motor, sensor and external switch, and uses different LDOs to regulate the voltage of each part of the circuit. It draws the corresponding PCB design drawing according to the design requirements, and uses SMD to accurately weld. After the circuit is built, it makes debug online to ensure that the hardware can operate safely. Then, through programming, the automatic alarm, lighting control, temperature and humidity control, air Quality measurement, home appliance timing and automatic curtain control are achieved.
  關键词:STM32;智能家居;硬件设计
  Key words: STM32;smart home;hardware design
   中图分类号:TP273;TU855                            文献标识码:A                                  文章编号:1006-4311(2020)02-0164-02
  1  硬件体系设计
  1.1 整体方案设计
  本设计使用了STM32F4单片机作为主控,行使24G无线通讯与STM32F1单片机通讯,令STM32F1单片机议决驱动步进电机时限门窗窗帘等的开关,同时使用MQ-2烟雾气敏传感器监测可燃气走漏、火灾,议决蜂鸣器报警;使用MQ-135气体传感器、DHT11温湿度传感器、AP3216C光照传感器等监测室内栖身情况;使用热释电传感器、蜂鸣器兑现防盗功能;选择安信可的乐鑫ESP8266串口WIFI模块,行使机警云和谈兑现联网的功能,使用户能在移动端随时随地明白家中栖身情况质量以及长途把握窗帘、窗户、灯光、插座等等。
  1.2 体系功能
  本体系的开辟设计能够兑现以下几种功能:
  ①家用电器按时、窗帘自控等功能;
  ②行使MQ-2传感器检测甲烷等可燃气体、防盗报警器兑现防盗报警的功能;
  ③行使WI-FI智能插座把握灯的开关,以兑现灯光照明把握的功能;
  ④行使DHT11传感器勘测温湿度,调度温度和湿度,以兑现温湿度把握的功能;
  ⑤行使MQ-135传感器作为氛围质量检测模块,监测氛围质量等等。
  1.3 硬件体系框图
  2  硬件电路设计先容
  2.1 嵌入式微处置器选择
  本设计选择STM32F429IG作为主控。STM32F429IG是Cortex-M4内核的微处置器,主频可到达180MHz,超频可到达220MHz,拥有图1中所必要的种种外接模块接口,而且有6路USART串口,个中一路USART串口可共同使用485旌旗灯号转换芯片形成485通信接口,F4的Flash存储空间有1M。
  2.2 DHT11温湿度传感器
  在设计中,我们使用5V电源对DHT11温湿度传感器进行供电,而不使用3.3V进行供电,是由于它在3.3V供电的情况下,进行勘测一次后,必要期待2.5S(经测试得出的)后,才气再次进行下一次的数据读取,而在使用5V对其进行供电的环境下,进行勘测一次之后,只必要期待1S就能够进行下一次的读取,如许,对应的效果将会高许多,对实时性要求也能相对餍足。它有以下几点特征:
  ①能够勘测相对湿度和温度,不必要分外的组件。
  ②所有校准,数字输出,具有极好的持久的不变性。
  ③旌旗灯号传输的距离很长,能耗很低。
  2.3 MQ-2烟雾气敏传感器
  MQ-2烟雾气敏传感器模块使用ADC读取,若是有可燃气呈现,则在对应的温度下,各异的可燃气会输出各异的电压,此时使用MCU的ADC功能,对输入的电压模仿量进行转换,将其转换成数字量,并对对应的数据进行处置,当再ADC读取数据的时辰,必要进行滤波处置,我们使用的滤波要领是FIR滤波器滤波,用的是软件模仿FIR滤波器进行滤波,将个中的杂波过滤掉。
         在設计中,使用的是5V对其进行供电。初次使用时,务必要先预热,预热时间一般不少于48小时,预热一般是由厂家进行处置。为了削减压降,应在MQ-2串联一个电阻RL,预防过压,再并联一个精度为5%的0.1uf陶瓷电容,作为旁路电容(退耦电容),在MQ-2的供电口加退耦电容,旌旗灯号路则接MCU的IO口,而RL作为上拉电阻,一般为4.7-10kΩ。
  2.4 28BYJ-48步进电机
  本设计选择的是直径为28mm、能够四拍和八拍运行的四相八拍电机,也叫做28BYJ48步进电机。在设计中,对其使用的是DC5V—DC12V电源供电。
  当步进电机监测到一系列的不中断的把握脉冲旌旗灯号时,它能够一直重复地扭转。其步距角为5.625度。电机的转子扭转完成一圈务必要有64个脉冲旌旗灯号,但转子的放慢比为64,颠末详细的谋略得出,转子完成64圈,输出轴才扭转一圈。以是,务必有64的平方(即4096)个脉冲旌旗灯号,输出转轴才气转一圈。两相电机的基本步距角为1.8°。一般来说,1个脉冲能走一步,则200个脉冲能走360°。
  由于单片机的接口旌旗灯号稍小,以是,在联贯到响应的电机接口前必要用ULN2003对其进行放大。其电路原理图如图2所示。
  2.5 蜂鸣器电路设计
  多见的蜂鸣器电路设计对电流进行放大选取的是PNP三极管,而本设计的蜂鸣器电路的电流放大则使用的是NPN三极管。能够使用PNP三极管的电路,基本上都能被NPN来取代使用,可是,因为PNP的造价比NPN的要高,并且使用起来的效率并异国NPN的好,要调的参数许多。是以,在进行硬件电路设计时,使用NPN三极管对电路进行放大使用。
  3  小结
  本设计在确定体系的总体功能后,更详尽划分多个局部,确定各构成模块的功能,从而凭据各模块的功能选出最优的硬件型号,再进行拼装,并联合响应的步骤进行软硬联调,我们对换试过程中的问题进行记载,并不息优化步骤,使体系的功能兑现到达最抱负化。但因为我们才力和时间有限,局部功能还无法到达预期效率。例如:体系功能不及,对付局部功能异国进行深入的剖析。
  参考文献:
  [1]卢有亮.基于STM32的嵌入式体系原理与设计[M].北京:机器工业出书社,2013:1-164.
  [2]刘火良.STM32库开辟实战指南[M].北京:机器工业出书社,2015:78-110.
  [3]孟立凡,蓝金辉.传感器原理与应用[M].北京:电子工业出书社,2013.
  [4]姜宇航.基于物联网的智能家居把握体系设计[D].吉林大学,2014.
  [5]李泉华.基于CAN总线的温室把握体系切磋[D].青岛科技大学,2009.
  [6]闫海发,闫楠,郭亚川,孟圣钧,臧洪颖,刘新宇,于泳,吴海洋.基于机警云物联网智能家居体系[J].电子天下,2018(02):8-10.
  [7]罗永贵,蓝剑锋.基于机警云的智能WiFi插座[J].电子天下,2019(06):142-143.
  [8]陈海华,邹红艳,李玉荣.基于stm32的伶俐空调体系[J].信息记载质料,2018,19(11):72-73.
转载请注明来源。原文地址:https://www.7428.cn/page/2020/0406/87658/
 与本篇相关的热门内容: