圖27所示。圖STYLEREF1\s圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s17繼電器實物圖繼電器在系統中用作智能開關。當系統檢測到室內環境氣體異常時，繼電器閉合，完成排風機的功能。（7）報警模塊：采用一個串口觸發，輸出的低電平達到工作的效果，模塊采用S8050三極管驅動。能夠讓用戶直觀的獲取警報的信息。圖2-8所示：圖2-8警報模塊實物圖步進窗簾電機模塊:該窗簾模塊的芯片型號一般是24byj48芯片,也可以稱之為步進電機,它主要是一種窗簾開環自動控制元件。可將電機脈沖驅動信號轉換成不同角度的驅動度數,脈沖驅動信號的輸出頻率和驅動脈沖數值可用于確定電機的脈沖運行、停止的正確位置,而角度不受電機負載頻率變化的角度影響,脈沖驅動信號是依靠電機驅動脈沖信號輸出來改變給予電機脈沖數的值,沒有驅動脈沖的信號時候,電機就會停止不再運轉,具有瞬間瞬時啟動和急速瞬時停止的優越驅動特性,改變電機脈沖的運行順序,轉動的脈沖方向也會跟著電機改變REF_Ref29451\r\h[6]。具體實物如圖2-9所示。圖2-9步進電機模塊實物圖2.5開發環境系統采用STM32系列處理器，選用keil5開發環境。首先，選擇好芯片型號，本系統采用stm32f407vet6。為了構建開發環境，這些文件包括Keil5安裝包和用于stm32f407vet6的Keil固件庫。安裝軟件后，將庫放在軟件目錄中，然后創建項目。同時，您需要配置所需的環境，添加文件路徑，添加庫文件和啟動文件，編譯C文件并將其添加到項目中。設計完成后，系統將自動運行。生成十六進制文件并下載到開發板進行調試。3.功能設計3.1總體功能基于STM32遠程智能家居控制系統設計與實現，該系統包含以下模塊：無線通信模塊、室內環境參參數采集模塊、顯示模塊、控制模塊組成。通過上述模塊提供：無線遠程通信、溫濕度和煙霧濃度數據的采集、室內的窗簾開和關（步進電機正反轉）、家里的風扇的開關、溫濕度煙霧濃度超過閾值會報警等功能，解決了用戶手動開和關室內的燈、風扇、窗簾，實現簡潔、方便功能。第一，需要選定系統的主控芯片，這里選用stm32f407vet6芯片作為系統的核心，配備環境監測、傳感器，以監控室內環境為控制器提供控制信號源、被控對象模塊對環境的變化做出相應的響應，顯示模塊顯示當前的實時數據。系統總體設計圖如REF_Ref40726596\h圖2-1所示。圖圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s11室內環境控制系統總體結構圖圖

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室內環境控制系統總體結構圖3.2子模塊功能設計3.2.1無線通訊模塊gsm通信模塊主要具有無線發送各種sms類的短信,語音視頻通話多種功能,使用一個arm或者多個單片機通過串口與多個gsm通信模塊進行通信,采用一種標準化的atarm指令或只控制一個gsm通信模塊即可實現各種類的無線通信控制功能。當溫濕度和煙霧濃度超過閾值時，單片機通過發送AT指令，GSM接上SIM卡之后就可發送短信到用戶指定的手機號碼中，用戶就能知道家里的溫濕度和煙霧濃度超標了。3.2.3顯示數據模塊OLED屏幕用于顯示室內環境數據，顯示數據模塊把隨機采集出來到一個模擬量級的數據經過一個單片機上面的接口adc轉換成一個數字顯示量，最后顯示在OLED.3.2.4控制模塊(1)風扇控制模塊:使用繼電器當作風扇的智能開關,在出現環境因素預警時會對繼電器進行驅動，當檢測模塊檢測到異常的數值，可能是室內溫度過高或者是煙霧濃度過大，那么安放在通風口的風扇將在繼電器的驅動下啟動，那么電風扇就能轉動起來對室內煙霧進行排放，降低事故的發生幾率,提高安全性。(2)窗簾控制模塊:窗簾控制需要用到步進電機,步進電機只需要給脈沖信號可實現向左轉和向右轉，窗簾的運行模擬的是步進電機的運行狀態，滿足人們不用手動去開和關窗簾，實現智能化開和關窗簾，系統使用室內環境監測超過閾值就輸出脈沖信號控制窗簾的左右轉，智能控制窗簾給室內提供了良好的居家舒適體驗感，解決用戶遠程便能控制家庭的窗簾問題。4.硬件設計4.1主控芯片設計該系統采用的是STM32F407系列的主控芯片。stm32單片式虛擬主機系列可以被細分為三種不同基本類型,這三種不同基本類型主機系列分別為標準型、增強型和最新型的三個系列。STM32F101為標準型，其主頻最大為36MHz；STM32F407系列的為增強型其主頻最大為168MHz，其內部的資源更加豐富；除了上面介紹的兩種類型，還有一種類型比以上兩種類型多了網卡和USB接口，這種類型為最新型的。stm32系列的各個專用驅動芯片眾多,可供各個用戶自由選擇的專用芯片型號中，也有很多在實際日常使用時提供，用戶完全可以根據自己系統的實際使用需求或者情況需要來自由進行調整選擇自己所有所求都需要的各個專用芯片型號。stm32的硬件資源豐富而且又完全能夠同時具有大量低耗高功耗的商業軟件開發功能,是我們未來開發一個商業項目的首要之選REF_Ref29680\r\h[7]。stm32f407系列產品采用的內核是基于armcortex-m4內核自行開發的一款微型圖像處理器，STM32F407VET6在本系統中主要負責程序運算以及外部電路控制,如圖41所示。圖4圖41STM32F407VET64.2無線通信模塊電路設計GSM模塊與STM32中控制器的通訊方式是通過串口通訊。SIM900A的串口包含了數據信號線TX1與RX1連接主控模塊的串口三PB10、PB11，用于向主控發送接收數據。主控用戶通過短信發送一個at警告指令來報警控制室內sim900a,當如果主控用戶判斷室內有任何煙霧現象出現,或者室內溫濕度已經超出主控用戶當前設定值的閾值,就通過一個相連的串口三發送一個at報警指令給主控制器向sim900a發短信向主控用戶發出報警。GSM模塊與主控連接圖如下REF_Ref40727909\h圖4-2所示：圖圖4-2無線通信模塊與主控連接圖4.3室內環境參數采集硬件電路設計本設計最重要的一環就是在采集環境因素中，著這樣就要說到我們的采集單元了。這個采集單元主要有空氣溫濕度采集監測模塊以及室內煙霧監測采集器兩模塊，主要專門負責室內的空氣溫濕度和室內煙霧的采集監測,一旦監測的值大于原先設定好的閾值就會向主控芯片發送信號。4.3.1溫濕度檢測模塊電路設計該模塊供電電壓在3.3~5.5V之間，本設計設定溫濕度模塊供電電壓為5V。然后通過該模塊的DATA與主控芯片PA4連接實現信息交互。該模塊首先將內部芯片檢測到的電壓值數據通過DATA口傳輸給主控芯片，主控將收集到的數據取平均值然后轉化成溫濕度數據最后實現溫濕度參數的采集。主控模塊對數據進行數模轉換得出結果，最后當主控模塊中的判斷機制或檢測的溫度發生了異常也就是超過系統所設置的最高值時，那么檢測終端周圍的環境可能已經起火或者即將起火，繼電器就會被系統所驅動，進行打開抽風機或風扇進行換氣的命令操作。主控芯片通過IO口傳回的數據進行分析然后判溫濕度值是不是超出了用戶設定的閾值，如果超出了主控芯片會通過無線通信模塊發送報警短信給用戶，并且同時會對繼電器進行控制實現風扇轉動，窗簾開啟功能，使室內環境處在一個相對適合居住的溫濕度。如圖4-3所示為溫濕度模塊原理圖。圖43溫濕度檢測模塊原理圖4.3.2氣體檢測模塊電路設計本設計采用mq-2型煙霧濃度檢測模塊作為系統的煙霧濃度檢測模塊，模塊的電源電壓也設置為3.3V。MQ-2傳感器對接的AOUT引腳與主控板的PA_4引腳進行傳輸數據。首先MQ-2傳感器需要在使用前必須加熱一段時間，在環境中檢測到對應的參考電壓，通過引腳口傳輸，經過AD轉換也就是模數轉換后得到數字電壓，存儲在ADC的數據輸出接收變量，這樣就可以實現空氣中的燃氣濃度的采集，這就完成了氣體檢測模塊的電路設計。檢測到的電壓值可以顯示給用戶觀察，當檢測到的電壓值超過所設定的閾值就會觸發報警。MQ-2型傳感器具體電路如圖4-4所示。圖44氣體檢測模塊電路4.4顯示數據模塊電路設計本設計用到的OLED模塊具有4個外接引腳，他們分別是1引腳是GND電源地、2引腳是VCC電源正、3引腳是SCL的OLED的D0腳，在IIC通信中為時鐘管腳4引腳SDA的OLED的D1腳，在IIC通信中為數據管腳。如圖4-5所示為OLED模塊原理圖。主控芯片與顯示模塊之間通過IIC協議進行通信。顯示模塊的SCL引腳與主控芯片PB0引腳連接。開始信號由SCL為高電平，SDA由高電平變為低電平（即下降沿觸發），開始傳輸數據；停止信號由SCL為高電平，SDA由低電平變為高電平（即上升沿觸發），傳輸數據停止。根據原理圖可以很容易地理解每個引腳的功能。OLED顯示模塊電路圖如下圖4-6所示。圖4圖45OLED模塊原理圖圖46OLED顯示模塊電路圖4.5控制模塊電路設計（1）風扇控制：繼電器的通電和斷電是模擬風扇的開關，可以通過把左下角LED1的陰級與控制器引腳相連（與單片機PE11引腳相連，配置為推挽輸出模式），從而可以通過控制引腳的高低電平來驅動繼電器的開合，從而達到控風扇開和關的目的REF_Ref29980\r\h[10]。繼電器電路圖如下REF_Ref40729552\h圖4-7所示。圖4-7繼電器模塊電路圖（2）模擬窗簾運行控制：步進電機的運行過程是模擬窗簾開和關閉，想要驅動步進電機，需要把引腳U1的IN1、IN2、IN3、IN4分別連接到單片機的PA4、PA5、PA6、PA7引腳，在單片機發送脈沖信號到步進電機驅動里。想要窗簾的轉動，把模塊的引腳U1的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4分別連接到步進電機的驅動的J2的對應的4個引腳，將脈沖信號傳到步進電機中，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。加載驅動之后步進電機才能運行，并外接一個5v的電壓供電，通過閾值判斷發送指令到單片機，單片機成功識別指令就發送一個脈沖信號傳給電機，給出指令做相對應的動作，控制窗簾的開和關。步進電機電路圖如下REF_Ref40729552\h圖4-8所示。圖4-8步進電機電路圖5.軟件設計5.1主控電路程序設計本軟件設計主要是關于構建室內環境管理控系統，主要的基本軟件設計主要有五個組成方面,主控制器控制電路系統軟件設計、無線通信軟件設計、室內環境控制數據采集模塊、顯示數據模塊、控制模塊以及軟件設計這五個組成部分。首先，點擊keil軟件的下載按鈕，主函數main通過初始化單片機與各個模塊。主芯片通過I/O口發出所需的激勵信號，溫濕度、煙霧濃度傳感器獲得數據線的控制權，主芯片通過while連續循環檢測I/O口的高低電平分析數據。獲取數據的主控芯片對數據進行處理，比較設定的閾值，然后執行相應的功能任務。其他模塊也是如此，系統工作總體流程圖如下REF_Ref40802091\h圖51所示。圖5圖5SEQ圖\*ARABIC\s11系統軟件總體流程圖5.2無線通信模塊報警設計無線通信模塊的應用是通過GASM模塊按指令向用戶發送ASCII碼，并在編譯后形成用戶想要的格式和內容。例如，如果用戶需要打電話或發送信息，他必須通過at指令發送短消息或打電話。本系統主要利用無線通信的短消息發送功能。下面是無線通信設計部分的設計代碼。voidSend_cmd(void){ Usart3SendPackage("AT\r\n",5); delay_ms(500); Usart3SendPackage("AT+CMGF=1\r\n",12); delay_ms(500); Usart3SendPackage("AT+CMGS=\"\r\n",24); delay_ms(500); Usart3SendPackage("warning!warning!\r\n",21); delay_ms(500); Usart_SendHalfWord(USART3,0x1a); }模塊完成上網供電后,主控板通過模塊調用命令send_cmd()命令函數向其發送一個命令,來檢測這個模塊信號是否正確存在,然后通過調用主控板的命令usart_3發送命令at中的指令參數發送戶，最終用戶將收到"warning!warning!"報警信息。5.3室內環境參數采集軟件設計本章重點介紹了室內環境參數采集模塊的軟件設計。室內環境因素的采集需要由采集模塊采集環境變化信息，然后傳回主控芯片進行處理。主控芯片對室內環境參數采集模塊傳輸的參數進行分析。超過閾值后，會通過無線通信模塊向用戶手機發送短消息。同時，用戶知道室內環境參數已經達到警戒值。5.3.1溫濕度采集程序設計相對溫濕度實時采集主控模塊主要實現系統室內環境相對溫濕度的實時采集，每次采集后獲得的溫度信息通過I/O口實時傳輸給系統主控芯片。本系統的設計只使用了一個簡單的DHT11溫濕度實時數字溫度傳感器模塊，實現了對室內環境各種溫濕度相關參數的實時采集。DHT11溫濕度傳感器系統能實時感知物體溫度和空氣濕度。NTC可以直接測量室內溫度，電阻式濕度傳感器也可以直接測量室內濕度。傳感器模塊與8位處理器連接。傳感器檢測到的電信號將被轉換成數字信號并存儲在寄存器中。DHT11將采集到的電信號轉換成一個四字節的二進制數字模型，存儲在寄存器中。同時，另一個字節用于檢查和存儲數據。當用戶向傳感器發送啟動信號時，傳感器會立即改變功耗模式，然后開始采集環境信息。先將整條總線向下拉18ms，再由電機通過總線上拉電阻將整條總線向上拉。單片機可以通過延時20us來判斷整個傳感器總線中是否有其它低電平信號響應。響應采集完成后，80us數據傳感器自動發出額定高電平80us，然后自動進入整個數據包采集的結束狀態。最后，對測試數據的質量進行了跟蹤分析。采集流程圖如下REF_Ref40443075\h圖52所示。圖5圖5SEQ圖\*ARABIC\s12DHT11采集溫、濕度框圖模塊上電后，主控芯片首先調用DHT11_Init(void)函數用初始化DHT11模塊，然后通過調用DHT11_Rst(void)復位函數檢測模塊是否存在，通u8DHT11_Check(void)函數檢測DHT11模塊是否響應（返回1:未檢測到DHT11的存在，返回0:存在），完成檢測后，主控板就可以通過以下DHT11_Read_Bit(void)函數和DHT11_Read_Byte(void)函數進行進行數據的讀取，最后主控芯片的main函數調用DHT11_Read_Data(float*temp,float*humi)函數就可以讀取溫濕度有的數據。u8DHT11_Init(void)//初始化函數

voidDHT11_Rst(void)//復位DHT11u8DHT11_Check(void)//等待DHT11的回應返回0:存在，返回1:未檢測到DHT11的存在u8DHT11_Read_Bit(void)//從DHT11讀取一個位u8DHT11_Read_Byte(void)//從DHT11讀取一個字節floatDHT11_Read_Data(float*temp,float*humi)//從DHT11讀取一次數據5.3.2煙霧采集程序設計煙霧采集模塊的主要功能是采集室內煙霧濃度的模擬信號，然后通過PA2引腳將信息傳回主控芯片進行處理。MQ-2型煙霧傳感器將采集到的環境信息轉換為電壓信號。Mq-2煙霧傳感器連續檢測室內氣體濃度。當該值超過設定的閾值濃度時，MCU將接收來自mq-2的改變后的低電平信號。當MCU檢測到該端口電平變化時，會調用控件開啟風扇，并調用短消息功能通知用戶。煙霧采集模塊工作流程圖如REF_Ref40443309\h圖53所示。圖圖5SEQ圖\*ARABIC\s13煙霧采集模塊程序流程圖首先對ADC進行設置后啟動Adc_Init()初始化，然后煙霧你的模塊進行硬件初始化，接著調用u16ADC1_ReadData(u8ch)設定采集通道和周期，這里設定MQ2的ADC1通道號為通道2，序列號為2。然后調用Get_Adc_Average獲得ADC平均值，將收集到采集的電壓變化值讓MQ2_GetPPM()函數進行轉化為數字量數據，定義一個變量ppm用作存儲氣體檢測數據，然后對數據進行處理，最后輸出，所用的具體函數代碼如下：Adc_Init();//初始化ADC1_ReadData();//設定采集通道和周期Get_Adc_Average();//收集電壓變化值MQ2_GetPPM();//獲取電壓值Sensor_GetData(SENSOR_TypeDef*sensor)//傳感器數據采集5.4顯示數據模塊設計本設計采用C語言編寫程序，實現溫濕度數據的實時顯示。上電時，程序完成整個硬件系統數據的初始化、上電后各I/O口的定義和初始化、串口的初始化、各參數的默認顯示設置。接收上電數據完成顯示功能，這個模塊顯示程序流程圖如REF_Ref40994766\h圖44所示。圖圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s14OLED顯示程序流程圖第一步main.c文件調用OLED_Init()函數進行OLED屏幕的初始化，初始化的時候一定要先使用delay_ms(100)函數進行延時；第二步調用OLED_SetPos()設置起始點坐標；第三步，調用OLED_Fill()進行全屏填充，這里填充黑色背景；第四步，在main函數調用OLED_ShowGB3212_16FLASH()函數，從flash中讀取字模并顯示中英文。具體使用函數如下顯示：voidOLED_Init()//初始化voidOLED_SetPos()//設置起始點坐標voidOLED_showString()//從flash中讀取字模并顯示字符串VoidOLED_ShowCH()//從flash中讀取字模并顯示漢字voidOLED_ShowGB3212_16FLASH()//從flash中讀取字模并顯示中英文5.6控制模塊設計（1）風扇控制由作為開關的繼電器控制。數據由采集模塊反饋給主控芯片進行判斷。主控芯片控制繼電器實現風扇的開、關，風扇控制流程圖如REF_Ref40811574\h圖45所示。圖圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s15風扇控制程序流程圖模塊上電之后，第一步調用Relay_Init（）函數進行初始化，主控芯片給IO提供口一個高電平，繼電器模塊處于斷開狀態，相當于風扇沒有打開開關，當溫濕度和煙霧濃度超過設置的閾值是，主控芯片與模塊連接的PE11引腳提供低電平，繼電器閉合，風扇通電，開始轉動。調用的函數如下：voidRelay_Init(void)//初始化繼電器（2）窗簾控制：該模塊上電之后，調用Step_Motor_Init（void）函數初始化，使能GPIOB時鐘線，對窗簾模塊的GPIOA4、GPIOA5、GPIOA6、GPIOA7這4個引腳的工作模塊配置為通用推挽輸出模式，并把這4個引腳設置為低電平，根據開窗簾的運行狀態（正轉），這里使用的是四相八拍模式，運行的流程是A-A、A-B、B-B、B-C、C-C、C-D、D-D、D-A，步進角為5.625/64度。窗簾正轉1圈，需要360/5.625*64=4096個脈沖信號。調用tep_Motor_Run（uint8_trun_mode）函數，如果參數為正，則步進電機為正向，如果參數為負，則步進電機為反向。實現打開窗簾的功能。調用的函數如下：voidStep_Motor_Init(void)//步進電機初始化。staticvoidStep_Motor_Run(uint8_trun_mode)//步進電機模式選擇函數6.軟硬件集成測試6.1總體實物框架在OLED顯示界面會顯所采集到的環境檢測值，如果檢測到異常的環境參數，如燃氣泄漏，溫度過高等，在測試中可以使用打火機以達到模擬燃氣值或者溫度值過高時發生的場景，方便檢測。環境參數值檢測到參數超過所設定的閾值時，報警模塊會進行提示蜂鳴器會響起，無線通信模塊會發送信息到用戶說設定的手機上進行報警。具體測試硬件實物圖圖如下圖6-1所示。圖6SEQ圖\*ARABIC\s11最終測試硬件實物圖圖6-2為環境參數超過閾值之后，手機收到報警短信。圖6-3為采集的室內環境參數顯示在OLED屏幕上。圖6-3采集到的室內環境參數7總結通過走訪和網上調查國內與西方發達國家智能家居控制系統的相關信息，再結合市場和需求進行分析，設計了一款基于STM32的遠程智能家居控制系統。該系統可以檢測室內溫度、濕度、煙氣濃度等狀況，以及環境中相應參數的變化REF_Ref31087\r\h[15]，系統能夠實現開啟室內窗簾和風扇并發送或短信報警。通過遠程智能家居控制系統可以保護用戶的工作環境和生活環境，降低室內環境安全威脅。按照初步設計要求，已實現并基本完成四項重要功能。實現室內環境參數采集、無線通訊模塊、顯示數據模塊、控制模塊。該遠程智能家居控制軟硬件結合，用C語言編程驅動模塊，實現室內環境數據采集，采集到的數據顯示在0.9寸的OLED屏幕上，更直觀的看見溫濕度、煙霧濃度，主控芯片設定閾值，如果室內環境數據超過閾值就觸發繼電器、步進電機、無線通信模塊，繼電器閉合風扇開啟，步進電機轉動開啟窗簾，無線通信模塊發送短信給用戶實現報警功能，要有效的保證了室內的空氣質量和提示用戶，對于室內安全問題有著極大的幫助，為用戶的室內生活提供了安全保障。設計過程時間緊迫、相對應的知識欠缺，個人能力有限，但在從今往后的的學習和生活中我會更加努力學習、會更完美的完成工作任務。遠程智能家居控制系統具有廣闊的應用前景，現在人們希望生活在一個良好的環境中，追求更好的生活質量。如果能夠降低成本，打造一個人人都能負擔得起的智能家居環境檢測系統，將會對國內外市場產生很大的影響。參考文獻馮波.基于STM32的室內有害氣體檢測裝置研究[J].電子設計工程,2021,29(09):51-54+60.蘇鑫淼,樊潞源.基于STM32的智能家居的門控設計[J].集成電路應用,2021,38(04):25-29.張津瑜.智能家居控制系統設計和應用[J].自動化技術與應用,2021,40(03):141-143+165.錢烺,羅小娟,宋璐璐,張欣然.基于物聯網的智能家居安防監控系統設計[J].物聯網技術,2021,11(03):28-30.董榮偉,成恩,王麗麗,羅棟梁,李明杭.基于STM32單片機的畜禽糞便傳送帶清洗系統設計[J].畜禽業,2021,32(03):11-14.程翔,許正榮,張昆明.基于物聯網的智能家居控制系統設計[J].傳感器與微系統,2021,40(03):106-108+111.華厚強,戴奎.基于STM32的智能家居控制器設計[J].數字技術與應用,2021,39(02):31-34.李毅.智能家居系統能耗分析及節能策略研究[J].建筑電氣,2021,40(02):13-18.康劍萍,卞志華,何曙.智能家居信息安全風險與防御[J].自動化儀表,2021,42(02):78-83.滕德虎.基于單片機的家居智能配電系統設計與實現[J].物聯網技術,2021,11(02):78-80.虞慧嵐,陳琪,宋明亮.面向智能家居的新零售服務體驗研究[J].設計,2021,34(03):93-95.趙東升,劉忠富,張笑彤.基于STM32單片機的智能家庭電控系統設計[J].山西電子技術,2021(01):3-5+7.[13]黃旭彬,張金霜.基于運動想象腦電控制的智能家居系統[J].計算機與現代化,2021(02):68-72.Lia