嵌入式以太网的智能家电开关设计
目录
一、 引言 1
（一） 智能以太网家电开关的发展背景 1
（二） 智能以太网家电开关的发展现状 1
（三） 主要内容 2
二、 智能以太网家电开关的方案设计 4
三、 系统硬件设计 6
（一） 智能以太网家电开关的主控电路设计 6
1. STM32F103微处理器简介 6
2. 最小系统电路设计 6
（二） 家电开关控制电路设计 7
（三） 液晶显示电路设计 8
（四） 家庭环境温度检测电路设计 8
（五） 以太网通信模块电路设计 9
（六） 光照参数检测电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 智能以太网家电开关的主程序流程设计 11
（二） 家电开关控制流程设计 12
（三） 家庭温度数据采集流程设计 13
（四） 以太网模块流程设计 14
五、 仿真系统设计 16
总结与展望 21
参考文献 22
致 谢 23
附录一 原理图 24
附录二 PCB图 25
附录三 元件列表 26
附录四 程序 27
引言
智能以太网家电开关的发展背景
本课题将主要设计一款智能型的以太网家电开关 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: &351916072&
控制系统，本部分将对这种家电开关系统的发展背景作简要介绍，如今市面上的家电开关控制系统内部把STM32F103最小系统作为硬件电路中最为关键的一部分，在最小系统电路周围布置了各类传感器、人机交互模块、液晶显示器以及其它必要电路，通过C程序代码的配置，把最高效的程序执行流程来对家电开关控制系统的功效进行控制，下图是目前市面上较为流行的一种基于苹果系统的智能家电开关控制系统。
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图1 基于手机平台的智能家电开关系统
本课题将对家电开关控制系统作为研究目标并且使用了STM32F103来当作这款系统的主控核心部分，通过软硬件系统的配置完成了一种含有一切预期功能指标的电子系统，本论文配置的这种型号的家电开关控制系统是对如今市面上现有产品成果的一次或多或少的增加，本次论文从课题确立到器材选取、从硬件设计再到软件设计，处处体现出了对现如今相关家电开关控制系统研究现状的改进和增加。因为老式家电开关控制系统在多年的使用过程中出现了众多无法避免的问题，设计人员正在持续积极探究解决这些存在问题的有效措施和可行办法，其中使用微处理器来作为控制器的家电开关控制系统是最为妥善的一套措施，由于主控处理器是对代码程序的一种执行器件，因此它将全数按照研发人员的思想进行工作。
智能以太网家电开关的发展现状
2016年的行业研究报告显示，以微处理器芯片当作主控的家电开关在此行业的市场占有率实现50%以上，相比去年上涨近10%，此信号强有力的表示通过微处理器构建实现的家电开关控制系统正在被越发多的人所接受，它所表现出来的高性价比是其它产品所无法比拟的，亦正因为如此愈来愈多的人开始了对家电开关系统的研发和制造。对国内的家电开关产品市场进行调研后发现现如今六成以上的家电开关产品出自进口，而国产的品牌优势却不是很明显，这主要与我国国内对家电开关控制系统的研发起步较晚有较大关系，而作为后起之秀，我国的科研人员加大了对家电开关的研究力度，每隔一段时间他们都会发布他们最新的研究成果。
主要内容
查阅STM32F103系列微处理器的资料，在这些高性能的微处理器芯片中选择出一款是用于本课题的控制器，对于芯片的要求是具有丰富的GPIO管脚资源并且具备较大的FLASH和RAM容量，能够对IP/uip协议进行快速的运行，并且能够通过SPI接口实现对以太网模块的灵活驱动，实现系统的以太网通信功能。
能够利用网络上提供的关于嵌入式以太网控制系统资料，从中提取处对于系统构建有利的信息，能够快速的对这款嵌入式以太网智能家电开关控制系统进行硬件电路布局和软件代码的编写。
配置STM32F103微处理器最小系统电路，了解这种类型的微处理器的复位电路构建方法，对于复位电路中的电容和电阻的参数进行合理的配置，使得最小系统能够在工作过程中有效完成上电自复位和手动复位等功能，同时能够配置合理的时钟电路，为系统提供较高精度的时钟信号源，使得系统有条不紊的执行各条控制指令。
配置ENC28J60以太网模块电路，能够通过STM32微处理器的SPI2接口实现对这个高集成度以太网模块的驱动，实现TCP协议和HTTP协议数据包的快速、低误码率发送效果，能够将用户所要获取的网页数据进行快速发送。
配置继电器开关驱动电路，能够通过STM32微处理器GPIO管脚的驱动，实现继电器内部触点的有效闭合和断开，从而实现对家电的开关控制，与此同时为了实现对主控微处理器的保护，继电器和微处理器之间的连接需要通过光耦合连接方式进行信号传输，防止继电器中的高电压对微处理器GPIO管脚的破坏。
配置DS18B20温度传感器电路，能够通过STM32微处理器的普通GPIO管脚构建单总线，实现对这款温度传感器的驱动，实现对家庭环境中的温度参数进行快速获取，并将检测到的温度数据转换为数字信号送入STM32微处理器中进行使用。
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