一种基于STM32与Android控制的智能家居系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于STM32与Android控制的智能家居系统，包括AC?DC电源模块、WIFI串口模块、电路板固定口、核心控制模块、ULN2003模块、ASM117稳压模块、继电器模块、USART接口、TTL模块、拨码开关、外围器件模块；所述的外围器件模块包括舵机模块、电路板开关、电灯模块、插座。本发明是一种app?物联系统，以家为平台，兼备建筑、自动化、智能化于一体的便利、舒适、安全、高效的智能家居系统，通过手机端app发起指令，传给主控芯片STM32F103C8T6进行解析，实现通过网络等信息通信的技术手段实现对家居电器等的智能控制，具有实际的经济价值及现实意义。
【专利说明】
一种基于STM32与Android控制的智能家居系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种智能家居系统，具体说是一种基于STM32与Android控制的智能家居系统，属于智能控制领域。
【背景技术】
[0002]智能家居是以家为平台，兼备建筑、自动化、智能化于一体的便利、舒适、安全、高效的家居环境。自动化的智能家居已成了帮助人们合理充分利用时间的工具，使家庭更为舒适、安全、高效和节能。智能化与远程控制是智能家居的两大特点，它的目标是通过网络等信息通信的技术手段实现对家居电器等的智能控制，使其能够按照人们的设定工作运行，而不论距离的远近。目前，已经有越来越多的个人及机构开始研究智能家居。
[0003]物联网概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开，一方面是机场、公路、建筑物，另一方面是数据中心、个人电脑、宽带等。而在物联网时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球。物联网的应用已十分广泛，遍及平安家居、公共安全、智能交通、智能消防、环境保护、环境监测、工业监测等领域。随着网络技术的发展，特别是无线网络的发展，因此需要一种app-物联系统，能够对手机端app发起指令接收，传给主控芯片进行解析，进而控制外围继电器、电机，继电器可以驱动家里的电灯、风扇等，电机可以用来驱动家里的门、窗帘等的智能家居系统。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种以家为平台，兼备建筑、自动化、智能化于一体的便利、舒适、安全、高效的智能家居系统，从而实现通过网络等信息通信的技术手段实现对家居电器等的智能控制。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案为:提供一种用于日常家居的基于STM32与An droid控制的智能家居系统，包括AC-DC电源模块、WIFI串口模块、电路板固定口、核心控制模块、ULN2003模块、ASMl 17稳压模块、继电器模块、USART接口、TTL模块、拨码开关、外围器件模块;所述的外围器件模块包括舵机模块、电路板开关、电灯模块、插座，舵机模块上方设有WIFI串口模块，WIFI串口模块右方设有核心控制模块，核心控制模块一侧设有ULN2003模块;所述的电路板固定口位于右上端，电路板开关位于中上部，左上部有电灯模块、AC-DC模块、ASMl 17稳压模块，AC-DC模块下方设有继电器模块，插座位于最下方。
[0006]所述的WIFI串口模块采用ESP8266的集成芯片，外加上一个10K、一个IK电阻和一个100R的电阻，还有一个104电容。
[0007]所述的核心控制模块采用ARM处理器STM32F103C8T6，STM32与ESP8266是通过USART来通信的，它们的GP1 口的电平都是3.3V，不用预加电平转换模块。
[0008]所述的ULN2003模块是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成，ULN2003模块的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻。
[0009]所述的AC-DC电源模块采用降压电源模块HLK-PMOl，将220V转5V。
[0010]所述的ASM117稳压模块采用S0T-223封装，其内部集成过热保护和限流电路。
[0011 ] 所述的继电器模块采用4个SRD-05VDC-SL-C继电器。
[0012]所述的TTL模块采用MAX3232芯片，标准串口的单电源电平转换芯片，使用+5V单电源供电。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:以家为平台，兼备建筑、自动化、智能化于一体的便利、舒适、安全、高效的智能家居系统，通过手机端app发起指令，传给主控芯片STM32F103C8T6进行解析，实现了通过网络等信息通信的技术手段实现对家居电器等的智能控制，具有实际的经济价值及现实意义;采用了Android平台的WIFI串口无线控制程序，手机连接好ESP8266模块的WIFI热点，启动程序即可进入主程序的界面，按下界面按钮时，发出相应的指令给STM32单片机，即可对家用电器进行智能化远程控制。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的智能家居系统电路板整体结构示意图。
[0015]图2是本发明的智能家居系统整体实物示意图。
[0016]图3是本发明的智能家居系统整体原理示意图。
[0017]图4是本发明的智能家居系统PCB电路示意图。
[0018]图5是本发明的TTL串口模块MAX3232原理示意图。
[0019]图6是本发明的封装后的TTL模块实物示意图。
[0020]图7是本发明的WIFI串口模块焊接后实物示意图。
[0021]图8是本发明的手机app开启界面示意图。
[0022]图9是本发明的智能家居系统电路板平面结构示意图。
[0023]图中:1-舵机模块、2-WIFI串口模块、3_电路板固定口、4_核心控制模块、5_电路板开关、6-ULN2003模块、7-电灯模块、8-AC-DC模块、9-ASM117稳压模块、10-继电器模块、11-插座、12-TTL模块、13-手机app端口设置、14-开所有设备、15-开门、16( 17、18)-开电灯3(2、I)、19(20、21)-关电灯1(2、3)、22-关门、23-关闭所有设备。
【具体实施方式】
[0024]为了详细说明本发明基于STM32与Android控制的智能家居系统的技术内容、构造特征、以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。
[0025]如图1、2、3、4、5、6、7、8、9所示，基于3了]\02与411(^0丨(1控制的智能家居系统，包括AC-DC电源模块8、WIFI串口模块2、电路板固定口 3、核心控制模块4、ULN2003模块6,ASMl 17稳压模块9、继电器模块1、USART接口、TTL模块12、拨码开关、外围器件模块;所述的外围器件模块包括舵机模块1、电路板开关5、电灯模块7、插座11，舵机模块I上方设有WIFI串口模块2，WIFI串口模块2右方设有核心控制模块4，核心控制模块4一侧设有ULN2003模块6;所述的电路板固定口 3位于右上端，电路板开关5位于中上部，左上部有电灯模块7、AC-DC模块8、ASMl 17稳压模块9，AC-DC模块8下方设有继电器模块10，插座11位于最下方。
[0026]所述的WIFI串口模块2采用ESP8266的集成芯片，外加上一个10K、一个IK电阻和一个100R的电阻，还有一个104电容。
[0027]所述的核心控制模块4采用ARM处理器STM32F103C8T6，STM32与ESP8266是通过USART来通信的，它们的GP1 口的电平都是3.3V，不用预加电平转换模块。
[0028]所述的ULN2003模块6是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成，ULN2003模块的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻。
[0029]所述的AC-DC电源模块8采用降压电源模块HLK-PMOl，将220V转5V。
[0030]所述的ASM117稳压模块9采用S0T-223封装，其内部集成过热保护和限流电路。
[0031 ] 所述的继电器模块10采用4个SRD-05VDC-SL-C继电器。
[0032]所述的TTL模块12采用MAX3232芯片，标准串口的单电源电平转换芯片，使用+5V单电源供电。
[0033]以STM32F103C8T6芯片为控制核心，继电器模块10作为转换电路，以手机端app发起指令，硬件部分WIFI串口模块2接收到指令，传给主控芯片STM32F103C8T6，主控芯片对指令进行解析，把解析出来的指令和对方协议好的指令进行对比，最后主控芯片就可以根据这个指令控制外围继电器、电机，继电器模块1可以驱动家里的电灯、风扇等，电机可以用来驱动家里的门、窗帘。合理的机械封装，即可实现app-物联系统。手工制作PCB板，见图4是智能家居系统PCB电路示意图。PCB用转印纸打印后，用熨斗转印到铜板上，用转印后的铜板，放到腐蚀剂(三氯化铁)加温水腐蚀，用砂纸打磨后即可。
[0034]软件是Android平台的WIFI串口无限控制程序，首先手机要连接好ESP8266模块的WIFI热点，启动程序即可进入主程序的界面，连接ESP8266的IP和端口。程序的界面有IP地址设置的框，还有端口号，接着就是控制家用电器的8个按钮控件，每个控件上都有相应的监听器，当按下按钮时，发出相应的指令给STM32单片机。所以软件的功能是首先能连接到ESP8266的IP和端口，其次就是能够打开和关闭对应的设备。设备开关有3个电灯的开关，还有一个风扇(插座)开关，还有就是门的开关，它们可以分别控制相应的继电器通断。手机和WIFI串口的通信是通过TCP/IP的协议来完成的。用户界面采用咨询软件框架结构，提供直观的交互操作，五个用户界面操作简便。ULN2003模块的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻，在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。
[0035]当基于STM32与Android控制的智能家居系统工作时:
开启电路板开关5，然后打开手机WIFI设置，连接热点(WILDFIRE)，初始密码是E12345678;打开“物联家居”，启动程序即可进入主程序的界面，连接ESP8266的IP和端口13，点击界面右上角的叉号，就会变成勾号，表示连接成功;这就是控制家用电器的8个按钮控件(14-23)，每个控件上都有相应的监听器，当按下按钮时，发出相应的指令给STM32单片机4，硬件部分WIFI串口 2接收到指令，传给主控芯片STM32F103C8T6，主控芯片4对指令进行解析，把解析出来的指令和对方协议好的指令进行对比，最后主控芯片4就可以根据这个指令控制外围器件。然后可以点亮第一个灯18;点亮第二个电灯17。关闭第一个灯19，再打开第二个灯20。首先可以关闭所有的设备23，然后点击开门按钮15，或几秒后再点击关门按钮22，就会舵机I正转和反转，转动的角度可以在程序里面自己设置。点击开启所有设备14，所有的电灯7都亮起来、电机I转动、还有插座11也自动上电；点击关闭所有设备，所有的电灯7都灭了、电机I停止转动、还有插座11也自动断电。
[0036]电灯7控制:家里的电灯7—般都是220V电压，为了能够控制220V家电，本系统采用继电器10，使用继电器10的常开和常闭触点即可实现。
[0037]插座11控制:传统的家用插座，就是简单的实现电源输送，而插座11可以实现手机来断开或闭合插座的电源，实现无线控制。
[0038]门窗控制:精确地控制舵机I的转角，采用HVM脉宽控制，达到精准定位点的目的，把舵机I安装在家里的门窗上，用舵机I来控制家里的门窗。舵机模块I，小型舵机I的工作电压一般为4.8V或6V，转速也不是很快，其工作原理是控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片4，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机I驱动芯片决定电机I的正反转。当电机I转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为零，电机I停止转动。舵机I的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms-2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。
[0039]程序部分主要分为:单片机程序及APP设计程序:
1.单片机主程序: int main ( void )
{
PffM_Init();//PWM舵机脉宽输出初始化
USARTx_Config();//初始化串口
SysTick_Init();//初始化滴答定时器
ESP8266_Init();//初始化 ESP8266
LED_Init O;//初始化LED
ESP8266_StaTcpClient_UnvarnishTest O; //等待指令令while(I);
}
2.APP设计部分主程序
//打包指令的程序//入参id是指定哪个按钮opt是指选择的功能 public byte[] packageCmd(byte id,byte opt) { byte[] cmd=new byte[]
{0x43,0x4D,0x44,0x5F,0x4C,0x45,0x44,0x5F, id,0x5F, opt}; return cmd;
}
上述为单片机主程序和APP设计部分主程序。
[0040]以上所述的仅为本发明的较佳实施例，但是不能以此来限定本发明之权利范围，因此本发明权利要求所做的等效替换、修改及改进等，仍属于本发明所涵盖的范围。
【主权项】
1.一种基于STM32与Android控制的智能家居系统，其特征在于，包括AC-DC电源模块、WIFI串口模块、电路板固定口、核心控制模块、ULN2003模块、ASMl 17稳压模块、继电器模块、USART接口、TTL模块、拨码开关、外围器件模块;所述的外围器件模块包括舵机模块、电路板开关、电灯模块、插座，舵机模块上方设有WIFI串口模块，WIFI串口模块右方设有核心控制丰旲块，核心控制t旲块一侧设有ULN2003|^块;所述的电路板固定口位于右上端，电路板开关位于中上部，左上部有电灯模块、AC-DC模块、ASMl 17稳压模块，AC-DC模块下方设有继电器模块，插座位于最下方。2.如权利要求1所述的基于STM32与Android控制的智能家居系统，其特征在于:所述的WIFI串口模块采用ESP8266的集成芯片，外加上一个10K、一个IK电阻和一个10R的电阻，还有一个104电容。3.如权利要求1所述的基于STM32与Android控制的智能家居系统，其特征在于:所述的核心控制模块采用ARM处理器STM32F103C8T6，STM32与ESP8266是通过USART来通信的，它们的GP1 口的电平都是3.3V，不用预加电平转换模块。4.如权利要求1所述的基于STM32与Android控制的智能家居系统，其特征在于:所述的ULN2003模块是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成，ULN2003模块的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻。5.如权利要求1所述的基于STM32与Android控制的智能家居系统，其特征在于:所述的AC-DC电源模块采用降压电源模块HLK-PMOI，将220V转5V。6.如权利要求1所述的基于STM32与Android控制的智能家居系统，其特征在于:所述的ASMl 17稳压模块采用S0T-223封装，其内部集成过热保护和限流电路。7.如权利要求1所述的基于STM32与Android控制的智能家居系统，其特征在于:所述的继电器模块采用4个SRD-O 5 VDC-SL-C继电器。8.如权利要求1所述的基于STM32与Android控制的智能家居系统，其特征在于:所述的TTL模块采用MAX3232芯片，标准串口的单电源电平转换芯片，使用+5V单电源供电。
【文档编号】G05B15/02GK106019974SQ201610620627
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月2日
【发明人】张燕, 任喜宝, 黄耀明
【申请人】海南大学