基于STM32智能家居系统设计（有完整资料）-编程实验室

编号：CJ-32-2022-146

设计简介：

本设计是基于STM32智能家居系统设计，主要实现以下功能：

1，OLED显示光照强度、烟雾浓度和是否摔倒；
2，通过三轴加速度传感器检测是否摔倒；
3，通过WIFI连接手机，通过手机查看数据和控制家居；
4，可通过按键设置阈值；
5，可通过语音识别模块控制家居；
6，可设置定时时间提醒吃药；

标签：STM32、烟雾、光敏电阻、WIFI、语音控制模块、三轴加速度

题目扩展：家庭安全系统，智能矿洞安全系统

基于STM32智能家居系统设计：中控部分、输入部分和输出部分。下面分别对这三部分进行概述：

一、中控部分

核心控制器：采用STM32F103C6T6单片机，作为整个智能家居系统的控制中枢，负责接收输入部分的数据，进行逻辑处理和判断，然后控制输出部分执行相应的动作。
数据处理与逻辑判断：单片机对接收到的各类传感器数据进行处理，如加速度数据、烟雾浓度数据、光照强度数据等，并根据预设的逻辑规则进行判断，如是否触发报警、是否调整电器状态等。
通信协调：单片机还需负责协调与WIFI模块的通信，将检测到的数据上传至云端或手机端，并接收来自云端或手机端的控制指令，实现远程监控和控制功能。

二、输入部分

三轴加速度传感器：用于检测人体运动状态，特别是是否发生摔倒事件，一旦检测到摔倒信号，将触发报警机制。
MQ-2烟雾传感器：检测室内烟雾浓度，当烟雾浓度超过预设阈值时，将触发报警，并可能联动其他设备如窗户、空调等进行应急处理。
光敏电阻：检测室内光照强度，根据光照强度调整窗帘或灯光等设备的状态，以实现室内光线的自动调节。
SU-03T声控模块：通过语音指令控制家电的开关，提高系统的便捷性和智能化水平。
独立按键：提供手动控制接口，用户可通过按键进行界面切换、烟雾浓度阈值设置、提醒锻炼时间设置以及电器开关等操作。
供电电路：为整个系统提供稳定可靠的电源供应，确保系统能够正常工作。

三、输出部分

OLED显示模块：实时显示烟雾浓度、光照强度、时间以及用户设置的阈值等信息，提供直观的视觉反馈。
GG90舵机：分别控制窗户和窗帘的开关，根据光照强度或用户指令调整窗户和窗帘的状态。
继电器控制输出：模拟空调等家电的控制接口，通过单片机控制继电器的通断来实现家电的开关功能。
USB灯：响应语音指令或WIFI指令，实现灯光的亮灭控制，增加系统的互动性和趣味性。
蜂鸣器：在检测到摔倒事件或烟雾浓度超标时发出报警声，提醒用户注意并采取相应措施。
WIFI模块：实现系统与手机端的通信，用户可通过手机端查看检测到的数据、设置阈值以及控制家电的开关等，实现远程监控和控制功能。同时，WIFI模块还支持数据的云端存储和分析，为用户提供更全面的智能家居体验。

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

首先将电路焊接在集成板上，共有以下部分，第一部分是电源模块，将电源插座、电源开关、10k电阻和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入DC 电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是显示模块，排针焊接好后，将OLED显示屏插入排针。第三部分是单片机模块，本次课题使用的是STM32单片机。第四部分是复位电路模块，一个复位按键、10uF极性电容、10k电阻为一个模块焊接，构成复位电路。第五部分是5V转3.3V电路焊接而成。第六部分是USB转TTL模块，焊接下载接口GND、TXD、RXD，将HEX文件下载到单片机中，查看是否能下载正常,测试验证一切正常。第七部分是独立按键模块。第八部分是烟雾浓度传感器，第九部分是语音识别模块，第十部分是WIFI模块，第十一部分是三轴加速度传感器。下图5-1为焊接完整实物图：

图5-1电路焊接总图

5.2 连接WIFI实物测试

如图5-2所示，下图为上电后，先用唤醒词唤醒语音模块，唤醒词“小爱同学/智能管家/特纳斯电子”。如何说出“配网”。连接WIFI模块，使用特纳斯电子公众号，这里我们使用的是特纳斯电子公众号，点击微信配网，进入配网模式，然后连接到自己家的无线网，在小程序上输入连接无线网密码。点击连接，成功后会弹出“配网成功”。

图5-2连接WIFI实物图

5.3 设置阈值实物测试

如图5-3所示，我们设置阈值按下按键K1进入设置阈值模式，按下按键K2阈值加一，按下按键K3阈值减一。

图5-3设置阈值实物图

5.4超过阈值报警实物测试

如图5-4所示，此设计中用打火机打火对准烟雾传感器，刺激性气体大于阈值，蜂鸣器报警，当板子倾斜模拟摔倒，当倾斜到一定角度蜂鸣器报警。

图5-4超过阈值报警实物检测

5.3 语音控制实物测试

如图5-3所示，此设计可以用语音控制，我们先用语音唤醒语音识别模块,唤醒词“小爱同学/特纳斯电子/智能管家”。然后说出命令词“打开灯光”，USB灯就会打开，同理打开窗户、窗帘和空调一样。命令词“打开窗帘/打开窗户/打开空调”。

图5-5语音控制实物测试

设计说明书部分资料如下

设计摘要：

本论文设计了一种基于STM32单片机的智能家居系统。该系统通过中控部分获取输入部分的数据，并通过内部处理控制输出部分的模块。输入部分包括三轴加速度传感器、烟雾传感器、光敏电阻、声控模块、独立按键和供电电路。输出部分包括OLED显示模块、舵机、继电器、USB灯、蜂鸣器和WIFI模块。通过这些模块的组合与控制，智能家居系统能够实现人体摔倒检测、烟雾浓度检测、光照强度检测、语音控制家电、界面切换、设置阈值和提醒锻炼等功能。同时，系统可以在手机端显示检测到的数值，并实现远程控制家电开关。该系统具有较好的实用性和扩展性，为智能家居领域的发展提供了一种有效的解决方案。未来的研究可以进一步完善系统的功能和性能，以满足用户对智能家居的不断增长的需求。

关键词：单片机；WIFI模块；光敏电阻；语音模块