摘 要目前市面上大多数智能家居系统产品的功能单一且缺点较多，针对这一现象制订实现智能家居系统产品功能多样化、性价比高的目标，最终成功设计一款智能家居控制系统，选用中低端定位的微型处理器芯片STM32作为主控核心，并结合LCD1602点阵屏幕、DS18B20温测器件、以太网通信模块、光敏传感器和热释电红外传感器等一系列元器件，设计一款能够实现对家居环境中的温度值、室外光线强弱、是否发生盗贼入侵等信息进行实时检测，检测结果将通过TCP/IP协议进行发送，并最终通过WEB网页前端显示在监控电脑屏幕上，以便监控人员进行远程查看。成功实现一款工作性能稳定且高性价比的智能家居系统，值得推广与应用。
目录
一、 引言 1
（一） 智能家居的发展背景 1
（二） 智能家居的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 2
（一） 智能家居的方案设计 2
（二） STM32微处理器简介 2
（三） LCD1602液晶屏简介 2
（四） DS18B20温度传感器简介 3
（五） ENC28J60以太网模块简介 4
（六） 光敏传感器简介 5
（七） 热释电红外传感器简介 5
（八） 烟雾传感器简介 6
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路 7
（二） 参数显示电路 7
（三） 以太网通信电路 8
（四） 室内光线采集电路 9
（五） 盗贼检测电路 9
（六） 室温检测电路 10
（七） 室温控制电路 10
（八） 家居烟雾是否超标检测电路 11
四、 系统软件设计 12
（一） 智能家居的主程序流程 12
（二） 显示屏驱动子程序流程 13
（三） 温度采集子程序 13
（四） 以太网模块驱动子程序 14
（五） LS5V传感器子程序流程 15
（六） 红外检测子程序流程 15
五、 仿真系统设计 17
总结 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072^ 
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参考文献 25
致 谢 26
附录一 原理图 27
附录二 PCB图 28
附录三 元件列表 29
附录四 程序 30
引言
智能家居的发展背景
本课题将要设计的这款智能家居系统经过多年的发展后，普遍都能实现点阵显示、温度检测、产生报警、网络通信、光强检测和人体信号捕捉等功能，智能家居系统的性能优劣与其内部的主控器件的性能息息相关，在现在市场上，往往一些中高端的产品大多数都采用了全数字化微处理器芯片进行信号采集和处理，DSP处理器或微处理器和FPGA联合构建的架构等中高端产品最青睐的方案，由于DSP和FPGA芯片的内部硬件乘法器模块能够实现对信号快速的运算能力，尤其是需要一些卷积的算法，而大多数信号处理都需要这个运算过程，所以相比于微处理器芯片，这种微处理器能够将数据运算过程表现的非常轻松。智能家居系统要想实现更多更复杂的智能化功能，必须要借助传感器模块，通过高性能的传感器将外部的非电量信号（磁场、压力等）转换成电量信号（电压、电流、电阻等）。
智能家居系统在架构方面不单单是一种硬件架构或者纯软件代码，而是一种将微处理器芯片、LCD1602液晶屏、DS18B20传感器、以太网通信模块、光强检测器和热释电红外传感器等巧妙的连接在一起构成硬件系统后，随后通过C语言等程序语言编写出用于控制微处理器芯片的代码，通过编译器对C语言代码的编译功能将人机语言转换成机器代码后，通过特殊的烧录连接器将机器代码文件下载到微处理器芯片中进行执行，最终使得系统能够按照设计师所设计的动作进行执行，表现出各项智能功能，将硬件电路和软件代码统一起来的系统。
智能家居的国内外发展现状
智能家居系统的发展主要表现在设计人员能够从市面上众多优秀的主控微处理器中选择出自己所需的型号，在32位微处理器领域，ARM7、ARM9以及意法半导体公司推出的STM32都是现如今国内外大多数嵌入式系统所青睐的主控芯片，而在智能家居系统的设计方案方面，由于有较高质量的硬件设备作为基础，所以绝大多数的智能家居产品都能够表现出非常高的稳定性。（最后一句删掉了和性能三个字）
本文主要研究内容
本课题的主要内容是成功实现了一款具有多项智能功能的智能家居系统，经过多项测试，这款智能家居系统表现出很高的稳定性和实用性，结合当前市面上的大多数智能家居系统产品来看，本文设计的这款系统具备多项优秀特点，超出大多数产品的平均性能。
方案设计及元器件选择
智能家居的方案设计
为了能更清晰的阐述这个系统在内部结构框架方面的构建，从而对这款智能家居系统的整体方案进行设计，下面通过Visio软件绘制一个硬件结构框图，从这个系统结构框图中可以看出整个系统被划分成多个功能模块，其中STM32微处理器最小系统部分最为重要，它是整个系统的控制部分，实现对各个功能电路的控制。


图1 物联网智能家居系统框图
STM32微处理器简介
本智能家居系统所要使用的主控微处理器芯片具有如下要求，首先其性能能满足本智能家居系统的需求，对数据的处理器速度较高且用户能够自由分配的GPIO管脚资源要丰富，能够对多个模块进行同时驱动，其次其内部存储空间的选择性要较为灵活，本系统所要实现的这款智能家居系统属于中小型系统，主控微处理器芯片内部的Flash要较大。综合了这些前提要求后，本课题最终决定采用STM32微处理器芯片来完成主控需求，下图是这款高性能微处理器芯片的外形图，可以看到它的集成度较高并且对外的GPIO管脚数量非常多。


图2 STM32微处理器
LCD1602液晶屏简介
在初期设计目标中由于智能家居系统需要具备显示参数的功能，所以本课题必须考虑要在STM32微处理器芯片外配置一个能够实现这种重要参数的显示功能的模块电路，在对目前市面上多种常用的重要参数的显示模块进行资料查阅后发现，LCD1602显示器是一个非常不错的选择。

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