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基于机智云的智能家居系统设计与实现

dql2016

2017-9-15 15:42:47 5389

0 【摘要】设计并实现了一种基于云平台的智能家居系统，该系统以STM32作为下位机的控制核心，通过传感器搜集家庭环境信息并上传之云服务器，手机APP端通过云服务器实现对下位机各用电器的状态监控。该系统通过云平台对家居环境实现智能化，提高人们日常家居生活的生活质量。【关键词】机智云；智能家居系统设计；智能化 0 引言智能家居以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。该智能家居系统分为移动控制终端模块和硬件模块。软件模块作为移动控制端，系统选择android操作系统实现实时监控和反馈、以及远程操控等功能。系统的硬件模块采用了STM32F103C8T6主控芯片、esp8266WI-FI模块和功能外设实现了网络通信、自动控制等功能。云端选取的是机智云。 1 智能家居系统总体的设计整体设计以机智云为中心。移动控制端可以透过机智云与下位机进行双向通信。移动控制端通过云端对下位机所有设备的状态进行监视，并对部分用电器进行控制。下位机以STM32F103C8T6为核心对所有用电器进行数据的读取与控制，并将数据整合后通过ESP8266WI-FI模组与云进行双向通信，云服务器在整个数据传输的过程中充当着一个中继器的角色。下位机共包括个7部分，分别为LED驱动模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、温湿度感应器模块、红外传感器模块、烟雾感应器模块和WIFI模块。LED灯驱动模块用于模拟现实中可调亮度LED灯。电机驱动模块用于控制窗帘的开关，通过控制电机的正反转及工作时间实现窗帘的开关。舵机驱动模块用于控制门的开关，当接收到MCU命令时，实现正反转90°从而实现门的自动开关。温湿度数据通过温湿度传感器进行收集。红外传感器模块用于防盗系统，当监测到警报信号时，发出警报并向云上报警报信息。烟雾感应器模块用于对厨房气体的监测，当出现异常状态时，及时进行警报和向云端发送警报信息。WIFI模组用于STM32F103C8T6主控芯片与云之间通讯。 2 移动终端设计移动终端的设计要取决于数据类型和指令的执行方式。在对需求分析之后，移动端采用当前广泛流行的开放的Android系统进行移动控制终端的设计，配合机智云的开放数据库，使该终端具有良好的扩展性。然后设计出各个功能的模块的界面，包括图标、电灯的开关功能、反馈的设备状态数据的显示方式、以房间为单位对家电设备进行分组控制以及烟雾和红外的报警功能。主要工作流程：应用程序启动后，后台服务启动，与机智云取得连接，输入用户名密码登录进入主界面，主界面后以房间为单位选取需要操作的设备，云会定时发送当前设备信息到移动控制端，达到实时监测的要求，设计界面图如图1所示。 3 硬件模块结构及功能硬件模块的设计采用了STM32F103C8T6芯片为主控制芯片实现对设备控制和设备状态信息的获取、通过与ESP8266WI-FI模块通信实现与云端的数据传输。外设设备包括各类传感器和家居应用设备，其硬件模型图如图2所示。 3.1 环境监测模块环境监测模块主要依靠多种传感器进行数据搜集，主要包括有光电红外开关、烟雾感应器、温度感应器。系统通过对传感器状态信息的获取，实现对家居环境的监测。烟雾感应器可以对厨房气体进行有效的监测，烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，电离产生的正、负离子，在电场的作用下各自向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。干扰了带电粒子的正常运动，电流，电压就会有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，烟雾感应器向STM32发送警报信息，STM32接收到警报信息后进行警报并向云端发送警报信息，从而防止火灾的发生。在对门控制中，可以对光电感应器状态信息的获取实现门的自动开关，当检测到门内用红外信息时，STM32向舵机发送开门信息并将当前门的状态上报到云，从而实现门的自动感应。在阳台装置的红外感应器可以实现防盗功能，当获取到异常信息时，自动触发报警装置和上报警报信息。温湿度感应器采用的是DHT11温湿度传感器，STM32向温湿度传感器发送一次开始信号后，DHT11从低功耗模式转换到高速模式，等待主机开始信号结束后，DHT11发送响应信号，送出40bit的数据，并触发一次信号采集，将采集的温度高8位数据和湿度高8位数据上传到云，实现对环境温湿度的有效控制。 3.2 家居应用设备家居应用设备包括：可调亮度LED灯、排气扇、可调节转速风扇、智能窗帘等。这些设备均与STM32F103C8T6芯片进行连接，从而实现对设备的远程控制。通过STM32F103C8T6芯片向控制LED和风扇的串口发送PWM信号可实现对LED亮度和风扇转速的控制。通过对控制电机电流的方向、大小的及工作时间的实现的控制，能够准确的移动窗帘的位置，从而实现窗帘的智能化。当然，在实际应用中也可以根据用户的需求进行设备的增减。 4 智能家居系统的测试分析该智能家居系统通过一个智能家居模型进行调试分析，通过对各个模块的分别调试，使得设备上传的数据能准确上传到云，云下发的指令能准确的控制各个对应的模块，各个模块都能够实现自己对应的功能。之后将所有的模块进行整合，整合后设备也能够实现与之对应的功能，基本上实现了设计的初衷。在软件部分，通过应用使用机智云开放的数据库，进行对界面、功能的设计。开发的软件访问系统后台服务器，进入机智云开发者中心进行调试，通过调试虚拟设备与手机软件之间的数据传输，使之实现了准确数据传输。将云、手机软件、硬件设备整合后，能实现准确的数据下发和上传，从而实现了智能家居的远程控制。 5 总结智能家居系统是近年来比较热门的研究课题，对居民的生活方式也造成了很大的影响，越来越多的家庭采用智能家居系统。该系统还存在不足之处，系统的稳定性、网络的安全性、数据传输实时性等方面还是需要进一步研究。 0
2017-9-15 15:42:47　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 【IoT毕业设计】基于机智云平台的智能家居系统 11277 • 基于机智云的智能家居控制系统设计 11709 • STM32项目分享：智能家居（机智云）系统 1821 • 基于机智云物联网智能家居系统 878 • 【IoT毕业设计】基于机智云平台的智能家居系统 906 • 【云智易申请】智能家居系统 3094 • 如何实现智能家居系统的设计？ 2398 • 深入探讨机智云物联网智能家居系统的优化方案 7542 • 机智云AIoT+arduino单片机+智能家居系统及安防控制 14456 • Android开发SDK接入机智云，智能家居实现APP远程控制多设备 4030 1 个讨论