基于STM32智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-家居模塊設(shè)計(jì)

1摘要隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，傳統(tǒng)的家電控制方式已經(jīng)越來越不適用現(xiàn)階段人們快速的生活節(jié)奏，傳統(tǒng)的人工控制效率低下，不夠智能化。智能家居的興起很好的解決了這個(gè)問題，智能家居可以盡可能的通過現(xiàn)代技術(shù)方便人們生活，工作，學(xué)習(xí)的需要。智能家居系統(tǒng)是在信息技術(shù)的基礎(chǔ)之上構(gòu)建的，它能夠有效提高家居的質(zhì)量，增強(qiáng)生活的方便性，提升相關(guān)設(shè)備的智能性，也因此，人們目前也針對(duì)以單片機(jī)為基礎(chǔ)的智能家居控制系統(tǒng)給予了大量的關(guān)注。在這樣的背景條件下，本項(xiàng)目在STM32單片機(jī)的基礎(chǔ)之上，有效集成了溫濕度感應(yīng)、液晶顯示、輸入、通信、LED控制以及繼電器等七大模塊，實(shí)現(xiàn)了智能家居控制系統(tǒng)的開發(fā)工作，從而讓當(dāng)前不斷增多的需求得到有效實(shí)現(xiàn)，保障群眾生活水平的穩(wěn)步提升。關(guān)鍵詞：智能家居，家居模塊，STM32，藍(lán)牙；AbstractWiththedevelopmentofadvancedscienceandtechnology,traditionalhomeappliancecontrolmethodshavebecomelessandlesssuitableforpeople'sfastpaceoflifeatthisstage.Traditionalmanualcontrolisinefficientandnotintelligentenough.Theriseofsmarthomeshassolvedthisproblemverywell.Smarthomescanmakepeople'slife,workandlearningneedsasconvenientaspossiblethroughmoderntechnology.Thecoreofsmarthomeistousecomputertechnology,communicationtechnologyandotheradvancedtechnologiestoimprovethehomeenvironment,makehomelifemorecomfortableandconvenient,homeappliancecontrolismoreintelligent,andthesmarthomecontrolsystembasedonsingle-chipmicrocomputerhasemerged.Basedontheabove,thesystemusesSTM32single-chipmicrocomputerasthecontrolcore,combinedwithtemperatureandhumidityacquisitionmodule,liquidcrystaldisplaymodule,keyinputmodule,Bluetoothcommunicationmodule,LEDlightcontrolmoduleandrelaymoduletoformasmarthomecontrolsystemdesigntosatisfyThediversifiedneedsofpeople'slives,improvepeople'squalityoflife.Keywords:Smarthome,homemodule,STM32,Bluetooth;目錄TOC\o"1-2"\h\z\u94101緒論 1106651.1研究的背景和意義 145801.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景 1211.3論文結(jié)構(gòu) 2240092系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 3135712.1功能設(shè)計(jì)要求 3252822.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 3291683硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 589853.1單片機(jī)控制模塊 5152833.2溫濕度采集模塊 7217873.3液晶顯示模塊 8268623.4按鍵輸入模塊 8123523.5LED燈控制模塊 9105183.6繼電器模塊 932344系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1121844.1軟件功能模塊 11120704.2系統(tǒng)主程序流程圖 116524.3主要模塊子程序設(shè)計(jì) 12122975系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 16307765.1硬件調(diào)試 16234335.2軟件調(diào)試 1823747總結(jié) 206193參考文獻(xiàn) 2123684致謝 23圖表目錄TOC\h\z\t"圖表111111"\c27417圖2-1系統(tǒng)總體框圖 329270圖3-1單片機(jī)系統(tǒng)電路圖 527537圖3-2晶振電路 5893圖3-3復(fù)位電路 624468圖3-4電源電路 65035圖3-5溫濕度采集模塊電路 717029圖3-6液晶顯示模塊電路 710252圖3-7按鍵輸入模塊電路圖 826342圖3-8LED燈控制模塊電路 819193圖3-9繼電器驅(qū)動(dòng)模塊電路圖 912296圖4-1主程序流程圖 1113174圖4-2傳感器采集程序流程圖 127690圖4-3液晶顯示子程序流程圖 136564圖4-4按鍵掃描子程序流程圖 1426371圖5-1實(shí)物連接圖 1510195圖5-2液晶顯示界面圖 1628236圖5-3按鍵繼電器控制界面圖 1613591圖5-4按鍵LED燈控制界面圖 1713122表5.1硬件測(cè)試結(jié)果 171緒論1.1研究的背景和意義智能家居是以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的家居控制體系，它構(gòu)建住宅之上，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相關(guān)家居的管理、通信、自動(dòng)化、信息化等方面的工作，同時(shí)能夠?yàn)橛脩籼峁┓奖闶孢m且高效率的居住氛圍。當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)化境不斷提升，群眾的生活得到了飛躍式的發(fā)展，人們的收入水平也在逐年提高，在這樣的環(huán)境下，人們對(duì)自身家居環(huán)境也有了更多的需要，所以亟需智能家居系統(tǒng)的進(jìn)一步完善?，F(xiàn)階段，智能家居領(lǐng)域主要的業(yè)務(wù)范圍有家用電器的管理、智能照明系統(tǒng)、安保系統(tǒng)以及抄表系統(tǒng)等等，能夠借助手機(jī)、計(jì)算機(jī)等相關(guān)設(shè)備，在聯(lián)網(wǎng)的情況下對(duì)相關(guān)的家居設(shè)備開展遠(yuǎn)距離的管理工作，同時(shí)能夠?qū)Ψ块g內(nèi)的煙霧、門窗進(jìn)行監(jiān)管，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水電氣等方面的自動(dòng)化抄表和費(fèi)用管理。這些智能體系能夠有效提供用戶的生活質(zhì)量，提高用戶使用的方便性以及效率，同時(shí)能夠顯著降低家庭的能源開支，且能夠針對(duì)各個(gè)家庭的具體特點(diǎn)實(shí)施個(gè)性化的定制方案。智能家居系統(tǒng)是在信息技術(shù)的基礎(chǔ)之上構(gòu)建的，它能夠有效提高家居的質(zhì)量，增強(qiáng)生活的方便性，提升相關(guān)設(shè)備的智能性，也因此，人們目前也針對(duì)各種類型的智能家居控制系統(tǒng)給予了大量的關(guān)注，目前也市面上也推出了各種各樣的相關(guān)系統(tǒng)，也得到了許多用戶的青睞。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景世界上的首個(gè)智能建筑誕生于上世紀(jì)八十年代的美國(guó)，在這之后，有越來越多的發(fā)達(dá)國(guó)家與地區(qū)都推出了大量的智能家居設(shè)計(jì)，得到了非常普遍的使用，而我國(guó)對(duì)于這個(gè)領(lǐng)域卻名沒有提供較多的重視。但在近段時(shí)間，我國(guó)的科技能力日漸增強(qiáng)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也逐漸成熟，在這樣的基礎(chǔ)上，智能化的住宅設(shè)計(jì)也開始在國(guó)內(nèi)掀起一陣革新的浪潮，相關(guān)的智能家居系統(tǒng)猶如過江之鯽紛紛涌現(xiàn)，也催生出了一大批新型的智能家居公司?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了一大批智控系統(tǒng)，包括小米、天貓?jiān)趦?nèi)的一系列品牌的建立也標(biāo)志著我國(guó)智能家居領(lǐng)域的良好發(fā)展。現(xiàn)階段，家居領(lǐng)域已逐漸融入了各種各樣的智能技術(shù)，并且也誕生了大量的智能家居設(shè)計(jì)。在國(guó)外方面，各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的研究人員通力協(xié)作，研究得到了整套的“智能家居”體系。例如可以通過“智能沙發(fā)”對(duì)電視、電話等設(shè)備進(jìn)行控制，同時(shí)還能夠辨認(rèn)當(dāng)前沙發(fā)的使用者，并給出對(duì)應(yīng)的歡迎語音。此外，還可以通過“智能書架”對(duì)當(dāng)前架上的書籍負(fù)載進(jìn)行監(jiān)管，可以通過“智能藥品柜”對(duì)其中存儲(chǔ)的藥物有效期進(jìn)行監(jiān)測(cè)。而在美國(guó)方面，紐約現(xiàn)代博物館之中布置了智能化的桌子，其中集成了大量的芯片以及網(wǎng)絡(luò)接口，并能夠?qū)κ植啃袨檫M(jìn)行檢測(cè)，并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作。德國(guó)方面，相關(guān)的研究者開發(fā)得到了新型的智能輪椅，其中內(nèi)置了一個(gè)精度非常高的導(dǎo)航系統(tǒng)，該設(shè)備能夠根據(jù)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)附近障礙的檢測(cè)，并通過內(nèi)置的計(jì)算機(jī)得到最優(yōu)化的行動(dòng)路線。它能夠在車站等人流量較大的場(chǎng)景中良好地工作，且不會(huì)出現(xiàn)碰撞。而在國(guó)內(nèi)方面，智能技術(shù)仍舊需要進(jìn)一步發(fā)展，當(dāng)前的基礎(chǔ)底蘊(yùn)存在不足，技術(shù)實(shí)力仍有欠缺。當(dāng)前國(guó)內(nèi)的智能家居設(shè)備通常都集中于概念設(shè)計(jì)，實(shí)際的產(chǎn)品也較為簡(jiǎn)單，沒有完善的理論分析，還需要更多的改善。1.3論文結(jié)構(gòu)本文共分四部分對(duì)研究?jī)?nèi)容進(jìn)行介紹，結(jié)構(gòu)安排如下：第一部分為緒論和總體設(shè)計(jì)，主要介紹了課題研究的背景、研究現(xiàn)狀、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)和系統(tǒng)方案等內(nèi)容；第二部分主要介紹了硬件設(shè)計(jì)，包括硬件選擇和硬件功能模塊設(shè)計(jì)。第三部分主要介紹了軟件設(shè)計(jì)，包括軟件總體設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)子程序詳細(xì)設(shè)計(jì)等內(nèi)容；第四部分是系統(tǒng)測(cè)試，分別進(jìn)行了硬件測(cè)試和軟件測(cè)試，對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試設(shè)計(jì)了測(cè)試方案和測(cè)試過程，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與總結(jié)。2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1功能設(shè)計(jì)要求本文介紹一種基于stm32的家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。以滿意人們生活的多樣化需要，提升人們的生活質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)如下功能：（1）使用溫濕度傳感器DHT11實(shí)時(shí)檢測(cè)家居環(huán)境的溫濕度信息，并具有實(shí)時(shí)顯示功能；（2）使用手機(jī)APP實(shí)時(shí)查看家居環(huán)境的溫濕度信息功能；（3）通過手機(jī)APP，具有遠(yuǎn)程控制家居LED燈及家電智能控制功能。其中，家居模塊系統(tǒng)將在本次論文重點(diǎn)介紹，需要實(shí)現(xiàn)如下功能：（1）使用溫濕度傳感器DHT11實(shí)時(shí)檢測(cè)家居環(huán)境的溫濕度信息；（2）具有實(shí)時(shí)顯示家居環(huán)境的溫濕度信息功能；（3）具有手動(dòng)控制家居LED燈亮滅及家電打開和關(guān)閉功能。2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案本項(xiàng)目在STM32單片機(jī)核心的基礎(chǔ)之上，有效集成了溫濕度感應(yīng)、液晶顯示、輸入、通信、LED控制以及繼電器等七大模塊，其整體結(jié)構(gòu)可參考下圖：圖2-1系統(tǒng)總體框圖本項(xiàng)目中，DHT11傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)周圍環(huán)境里的溫濕度數(shù)據(jù)收集，STM32核心芯片能夠?qū)Λ@得的相關(guān)信息進(jìn)行對(duì)應(yīng)的分析和處置，液晶顯示模塊能夠呈現(xiàn)出具體的溫濕度數(shù)據(jù)。按鍵輸入模塊用于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制LED燈亮滅及控制家電功能。3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件電路由STM32單片機(jī)控制模塊、溫濕度采集模塊、液晶顯示模塊、按鍵輸入模塊、藍(lán)牙通訊模塊、LED燈控制模塊及繼電器模塊組成。3.1單片機(jī)控制模塊本設(shè)計(jì)采用的是STM32F103C8T6單片機(jī)芯片，外圍電路由晶振電路和復(fù)位電路一起構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)。STM32F103C8T6是一款基于ARMCortex-M內(nèi)核STM32系列的一種低功耗、高性能的32位微控制器，最高運(yùn)行頻率達(dá)72MHZ[8]。并且內(nèi)部資源豐富，含有多路定時(shí)器可用，非常適合小型控制系統(tǒng)使用，同時(shí)集成度較高，外圍電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，是一款性價(jià)比很高的控制芯片。對(duì)于單片機(jī)部分，主要包括STM32F103C8T6芯片以及相應(yīng)的外周電路，后者主要又晶振、復(fù)位以及電源等幾個(gè)部分的電路。該模塊的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)其他模塊中相關(guān)數(shù)據(jù)的收集，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)給出對(duì)應(yīng)的控制信息。DHT11傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)周圍環(huán)境里的溫濕度數(shù)據(jù)收集，STM32核心芯片能夠?qū)Λ@得的相關(guān)信息進(jìn)行對(duì)應(yīng)的分析和處置，液晶顯示模塊能夠呈現(xiàn)出具體的溫濕度數(shù)據(jù)。單片機(jī)控制模塊接收按鍵輸入模塊的輸入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制LED燈亮滅及控制家電功能。單片機(jī)系統(tǒng)電路圖如圖3-1所示：圖3-1單片機(jī)系統(tǒng)電路圖3.1.1晶振電路 晶振電路由石英晶體和補(bǔ)償電容C9、C11構(gòu)成，產(chǎn)生時(shí)鐘頻率驅(qū)動(dòng)主控芯片工作，在進(jìn)行PCB布板時(shí)，為了減小寄生電容，晶振和電容擺放位置應(yīng)靠近芯片，同時(shí)也可以減小由外部引入的干擾電流，有助于提高振蕩器的穩(wěn)定性[9]。晶振電路如圖3-2所示：圖3-2晶振電路圖3.1.2復(fù)位電路在按下復(fù)位鍵RESET之時(shí)，其中的電容元件C8將會(huì)產(chǎn)生放電，從而會(huì)讓NRST端的信號(hào)從原本的高電位不斷減少成低電位；一旦該按鈕彈起，C8將會(huì)產(chǎn)生充電現(xiàn)象，從而讓NRST端的信號(hào)從原本的低電位不斷提高到高電位，能夠讓低電位的信號(hào)可以保持若干周期，從而能夠在軟件系統(tǒng)中對(duì)NRST的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)其點(diǎn)位變化情況來完成系統(tǒng)的復(fù)位功能[10]。電路之中配置的電容與電阻，再加上程序控制，能夠防止可能的誤操作。其電路結(jié)構(gòu)可參考下圖：圖3-3復(fù)位電路圖3.1.3電源電路本設(shè)計(jì)中，選用5V的USB電源供電，通過電源芯片轉(zhuǎn)換為3.3V電壓輸出。3.3V電壓給單片機(jī)、溫度采集模塊、液晶顯示模塊等電路供電。電源電路圖如圖3-4所示：圖3-4電源電路圖3.2溫濕度采集模塊本系統(tǒng)中，溫濕度采集模塊采用DHT11芯片，用于采集家居環(huán)境中的溫濕度信息。根據(jù)DHT11官方數(shù)據(jù)手冊(cè)可知，傳感器供電電壓范圍為3.3V到5.5V，其共有4個(gè)引腳。分別為電源，串行數(shù)據(jù)總線，空腳，接地腳。由于采用單總線方式，采用高電平時(shí)間長(zhǎng)短來區(qū)別高低電平，因此具有較長(zhǎng)的傳輸距離，非常適合應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)溫濕度監(jiān)控[11]。其電路原理如圖3-5所示，采數(shù)字接口接入單片機(jī)PA5引腳。圖3-5溫濕度采集模塊電路圖3.3液晶顯示模塊本系統(tǒng)的液晶顯示部分選擇了OLED屏幕，大小為1.3寸，能夠?qū)χ車h(huán)境的溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行呈現(xiàn)。同時(shí)通過SPI的方式進(jìn)行信息的傳輸，其引腳數(shù)為4，四個(gè)引腳分別和地相連的GND、和電源相連的VCC、和單片機(jī)的PB6相連CE以及和單片機(jī)的PB7相連的CSN。液晶顯示模塊原理圖如圖3-6所示：圖3-6液晶顯示模塊電路圖3.4按鍵輸入模塊本系統(tǒng)中，按鍵輸入模塊用于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制家居LED燈亮滅及家電打開和關(guān)閉功能，有助于提升人機(jī)交互體驗(yàn)。按鍵兩端分別于GND以及芯片的I/O端口相連，可以通過編程的方式確定各個(gè)按鍵的作用[13]。一旦按鍵按下，那么芯片就能夠從對(duì)應(yīng)的端口收到一個(gè)低電平信號(hào)，可以通過編程的方式確定該信號(hào)是來自于哪一個(gè)按鈕的，從而執(zhí)行相應(yīng)的操作，例如對(duì)溫濕度以及光照數(shù)據(jù)的修改，以及對(duì)相關(guān)閾值的設(shè)定等。而這些數(shù)據(jù)可通過OLED顯示屏呈現(xiàn)出來。該沒款的電路結(jié)構(gòu)可參考下圖：圖3-7按鍵輸入模塊電路圖3.5LED燈控制模塊本系統(tǒng)中，單片機(jī)接收按鍵輸入信息，當(dāng)LED燈按鍵被按下時(shí)，單片機(jī)控制PC13輸出低電平和高電平，從而實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制LED燈亮滅功能。LED燈控制模塊電路圖如圖3-8所示：圖3-8LED燈控制模塊電路圖3.6繼電器模塊本系統(tǒng)中，繼電器驅(qū)動(dòng)模塊用于實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的智能控制功能。本項(xiàng)目通過三極管驅(qū)動(dòng)的策略完成。下圖中二極管D7A的規(guī)格為IN4148，能夠?qū)崿F(xiàn)繼電器線圈的續(xù)流工作，由于線圈在接通以及斷開的整個(gè)過程之中，系統(tǒng)的電路不應(yīng)出現(xiàn)突變的情況，所以要設(shè)置對(duì)應(yīng)的泄放回路，該項(xiàng)功能就是通過D7A完成的。此外，R11A則是作為限流電阻，能夠讓三極管獲得恰當(dāng)?shù)幕鶚O電流。R12A與D3A共同實(shí)現(xiàn)了工作指示回路。在繼電器啟動(dòng)之時(shí)，D3A會(huì)點(diǎn)亮。此外，常開觸點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)外部220V電源的調(diào)控，能夠提供開關(guān)功能?？梢詫⒓矣秒娖鞯碾娫唇釉谕獠坎遄?，單片機(jī)控制模塊對(duì)按鍵輸入進(jìn)行分析，通過控制繼電器的打開和閉合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的控制功能。系統(tǒng)的繼電器驅(qū)動(dòng)模塊電路如圖3-9所示：圖3-9繼電器驅(qū)動(dòng)模塊電路圖4系統(tǒng)設(shè)計(jì)本項(xiàng)目的功能需要軟件以及硬件兩方面設(shè)計(jì)的共同支持，后者為前者提供基礎(chǔ)，相關(guān)的功能需要由前者來完成。因此，軟件部分的設(shè)計(jì)將和系統(tǒng)的整體功能密切相關(guān)。本項(xiàng)目的軟件設(shè)計(jì)包括初始化、傳感器采集、按鍵輸入模塊設(shè)計(jì)、液晶顯示等幾大模塊。模塊化的設(shè)計(jì)策略能夠有效減少系統(tǒng)復(fù)雜程度，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性。軟件設(shè)計(jì)的主要子程序有：傳感器采集程序、OLED液晶顯示子程序以及按鍵掃描子程序。4.1軟件功能模塊本家居控制模塊的軟件功能模塊包含實(shí)時(shí)檢測(cè)、實(shí)時(shí)顯示和手動(dòng)控制功能。1．實(shí)時(shí)檢測(cè)功能是可以對(duì)整個(gè)環(huán)境的溫度、濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，保證檢測(cè)數(shù)值準(zhǔn)確；2．實(shí)時(shí)顯示功能是可以對(duì)整個(gè)環(huán)境中溫度、濕度數(shù)值進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；3．手動(dòng)控制功能是可以通過按鍵模塊控制家居LED燈亮滅及家電打開和關(guān)閉。4.2系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)啟動(dòng)之后，主程序的第一步工作就是進(jìn)行初始化，主要由對(duì)相關(guān)的系統(tǒng)變量進(jìn)行定義以及設(shè)定初始值，為保證相關(guān)溫濕度數(shù)據(jù)的時(shí)效性，程序會(huì)對(duì)DHT11傳感器中的相關(guān)信息進(jìn)行循環(huán)地查詢。程序啟動(dòng)之后的初始化工作中還會(huì)對(duì)I/O模塊進(jìn)行設(shè)定，對(duì)顯示屏、串口以及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。初始化后，程序進(jìn)入循環(huán)掃描，程序首先讀取DHT11傳感器的溫度、濕度數(shù)據(jù)，然后程序調(diào)用OLED顯示函數(shù)，刷新當(dāng)前溫度、濕度值。然后程序?qū)Π存I掃描，并響應(yīng)其操作，程序設(shè)置有兩個(gè)按鍵輸入，用于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制家居LED燈亮滅及家電打開和關(guān)閉功能。系統(tǒng)主程序流程圖如圖4-1所示：圖4-1主程序流程圖4.3主要模塊子程序設(shè)計(jì)4.3.1傳感器采集程序本設(shè)計(jì)中，傳感器采集程序流程圖如圖4-2所示。圖中先進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)初始化，然后初始化傳感器配置，溫濕度傳感器DHT11采集環(huán)境中的溫濕度信息，并傳輸給單片機(jī)控制模塊。圖4-2傳感器采集程序流程圖4.3.2OLED液晶顯示子程序液晶顯示子程序主要是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)室內(nèi)環(huán)境溫度、濕度信息進(jìn)行顯示。主程序完成初始化程序后，OLED液晶顯示初始化界面。溫濕度傳感器DHT11采集環(huán)境中的溫濕度信息，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)顯示模塊顯示對(duì)應(yīng)位數(shù)的數(shù)值。液晶顯示子程序流程圖如圖4-3所示：圖4-3液晶顯示子程序流程圖4.3.3按鍵掃描子程序按鍵模塊能夠?qū)ED燈以及相關(guān)家電設(shè)備的開關(guān)過程進(jìn)行控制，在主程序中將會(huì)循環(huán)運(yùn)行對(duì)按鍵進(jìn)行監(jiān)測(cè)的子程序，該程序能夠確定各個(gè)按鍵的先后順序，同時(shí)能夠根據(jù)對(duì)應(yīng)的按鍵執(zhí)行相應(yīng)的功能。首先需要針對(duì)每個(gè)按鍵的功能進(jìn)行編程，然后將各個(gè)按鈕對(duì)應(yīng)的值傳輸至對(duì)應(yīng)內(nèi)存中，單片機(jī)就能夠確定按下的按鍵編號(hào)，執(zhí)行相關(guān)過程。其整體流程可參考下圖：圖4-4按鍵掃描子程序流程圖5系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在硬件制作和軟件設(shè)計(jì)過程中遇到很多疑點(diǎn)，針對(duì)各種問題需要查閱足夠詳細(xì)的資料。在硬件制作中，了解各元器件的功能特性和引腳后再進(jìn)行焊接，確保焊接正確。軟件設(shè)計(jì)中，需要注意函數(shù)的用法和主程序中各模塊函數(shù)的調(diào)用，應(yīng)在編程前設(shè)計(jì)好流程圖。5.1硬件調(diào)試根據(jù)電路圖，將STM32單片機(jī)控制模塊、溫濕度采集模塊、液晶顯示模塊、按鍵輸入模塊、藍(lán)牙通訊模塊、LED燈控制模塊及繼電器模塊焊接在電路板上，系統(tǒng)實(shí)物連接圖如下圖5-1系統(tǒng)實(shí)物圖。圖5-1實(shí)物連接圖實(shí)物焊接完后，進(jìn)行硬件調(diào)試工作。本系統(tǒng)并不復(fù)雜，系統(tǒng)硬件調(diào)試工作相對(duì)簡(jiǎn)單，首先根據(jù)電路圖檢查電路的焊接及管腳連接是否正確，電路板是否存在短路或者斷路的現(xiàn)象，單片機(jī)控制模塊是否可以正常上電，使用萬用表檢測(cè)下電源部分的各個(gè)輸出電壓值是否正常，經(jīng)調(diào)試正常后方可接到各部分電路。用電吹風(fēng)在溫濕度傳感器DHT11上方加熱，觀察液晶顯示上當(dāng)前溫度的數(shù)值會(huì)升高。液晶顯示界面圖如下圖5.2所示。圖5-2液晶顯示界面圖按下繼電器控制按鍵，可以觀察到繼電器能夠?qū)崿F(xiàn)打開和閉合。按鍵繼電器控制界面圖如下圖5-3所示。圖5-3按鍵繼電器控制界面圖按下LED燈控制按鍵，可以觀察到LED燈能夠?qū)崿F(xiàn)亮滅。按鍵LED燈控制界面圖如下圖5-4所示。圖5-4按鍵LED燈控制界面圖對(duì)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)接收和單片機(jī)控制模塊的功能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表5.1所示。表5.1硬件測(cè)試結(jié)果測(cè)試功能預(yù)期結(jié)果實(shí)際結(jié)果測(cè)試是否成功實(shí)時(shí)檢測(cè)可以正確檢測(cè)環(huán)境的溫度、濕度可以正確檢測(cè)環(huán)境的溫度、濕度成功實(shí)時(shí)顯示可以顯示檢測(cè)環(huán)境的溫度、濕度數(shù)值可以顯示檢測(cè)環(huán)境的溫度、濕度數(shù)值成功手動(dòng)控制可以通過按鍵模塊控制家居LED燈亮滅及家電打開和關(guān)閉可以通過按鍵模塊控制家居LED燈亮滅及家電打開和關(guān)閉成功硬件測(cè)試結(jié)果分析：本系統(tǒng)在測(cè)試時(shí)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)具備的功能。5.2軟件調(diào)試（1）使用Keil軟件進(jìn)行軟件代碼編寫，打開基于STM32的家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)代碼；（2）編譯調(diào)試程序，若調(diào)試出錯(cuò)，修改對(duì)應(yīng)的代碼語句，直到程序OK；（3）調(diào)試通過后，把編譯好的HEX文件下載到STM32F103C8T6單片機(jī)中；（4）將調(diào)試好的代碼程序燒錄，觀察OLED液晶顯示情況。 （5）打開傳感器采集程序，觀察OLED液晶顯示情況，是否顯示溫度、濕度數(shù)據(jù)。（6）打開按鍵掃描程序，觀察是否能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)控制家居LED燈亮滅及家電打開和關(guān)閉。軟件測(cè)試結(jié)果分析：軟件平臺(tái)提供了實(shí)時(shí)檢測(cè)及實(shí)時(shí)顯示家居環(huán)境溫度、濕度數(shù)值功能，以及實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制家居LED燈亮滅及家電打開和關(guān)閉功能，完全能夠達(dá)到預(yù)期效果?？偨Y(jié)通過對(duì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能要求，制定了與其相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，并且由這個(gè)設(shè)計(jì)方案編寫出相應(yīng)的代碼和對(duì)其進(jìn)行各模塊的實(shí)現(xiàn)和調(diào)試，終于實(shí)現(xiàn)了基于STM32的家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，對(duì)家居控制系統(tǒng)的構(gòu)建以及單片機(jī)技術(shù)的運(yùn)用有了更深入的了解，對(duì)傳感器技術(shù)的運(yùn)用有了很大的認(rèn)知和幫助。本家居控制模塊實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）使用溫濕度傳感器DHT11實(shí)時(shí)檢測(cè)家居環(huán)境的溫濕度信息；（2）具有實(shí)時(shí)顯示家居環(huán)境的溫濕度信息功能；（3）具有手動(dòng)控制家居LED燈亮滅及家電打開和關(guān)閉功能。綜上所述，本系統(tǒng)完成了系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)要求。但仍存在不足之處，其中，傳感器使用的是集成模塊DHT11，雖然外圍電路設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單，但是整個(gè)系統(tǒng)成本也提高了，采集的溫度和濕度的精確度還有待進(jìn)一步改善。本人從對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程中也受益匪淺，今后的日子里，將進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)單片機(jī)技術(shù)的認(rèn)識(shí)、理解和運(yùn)用，以及在控制系統(tǒng)中的運(yùn)用。今后將在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能上，考慮增加更多的家居環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)，如光照強(qiáng)度、煙霧濃度信息，同時(shí)考慮增加蜂鳴器報(bào)警模塊，使整個(gè)系統(tǒng)更加完整，進(jìn)一步充分了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使整個(gè)系統(tǒng)更加智能化，更符合當(dāng)代的發(fā)展潮流。

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