隨著計算機技術、通信技術、網絡技術的發(fā)展及互聯(lián)網的日益普及，人們對傳統(tǒng)的家居環(huán)境也提出了新的要求，人們在信息化社會中需要的不僅僅是舒適的居家環(huán)境，更需要一個智能化、信息化的智能家居系統(tǒng)，智能家居逐漸成為未來家居生活的發(fā)展方向。然而，目前的智能家居系統(tǒng)配置較為復雜，添加設備繁瑣，普通用戶很難會使用。若能降低其操作難度，做到即插即用、提供在線升級的服務，新版本能夠完全兼容老版本，這樣極大地節(jié)約消費者的使用成本，使智能家居真正走進人們的日常生活。
本項目設計了一款智能家居環(huán)境控制器。通過家居環(huán)境控制器可以實時掌握室內環(huán)境的溫度、濕度及光照度，并可以通過手機平臺對溫度進行遠程調控，同時設計了遠程開關，可以用手機遠程控制家居中的有關設備。1設計思路(1) 家居環(huán)境控制器終端設計。系統(tǒng)采用 32 位的微處理器 STM32C8T6 作為主控制芯片，** 電路包括電源電路、串口通信電路、繼電器電路、wifi 通信電路等；程序開發(fā)基于 MDK 開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)數據采集、數據顯示及無線通信等功能。(2) 機智云系統(tǒng)的搭建。采用機智云的遠程服務器實現(xiàn)數據點的搭建，完成數據點固件的生成，虛擬服務器的搭建，實現(xiàn)局域網和遠程數據的傳輸，同時支持虛擬調試。(3) 安卓手機平臺搭建和應用開發(fā)。安卓手機應用程序的開發(fā)方案是根據實際的應用需求，設計出相應的用戶界面。2主要硬件電路設計2.1 結構框圖

圖 1 智能家居環(huán)境控制器硬件結構框圖智能家居環(huán)境控制器硬件結構框圖如圖 1 所示，主要由電源模塊、STM32 主控模塊、溫度檢測模塊、繼電器模塊和 WIFI 模塊幾個部分組成。電源模塊提供其他各模塊工作所需電源，STM32 主控模塊采用 STM32C8T6 芯片，它像大腦一樣控制著 ** 器件的運行，WIFI 模塊負責接入互聯(lián)網，溫度、濕度、光照度檢測模塊負責采集溫度值，繼電器模塊是系統(tǒng)的執(zhí)行機構，通過繼電器的通斷實現(xiàn)被控模塊的工作。2.2電源模塊為了保證產品工作穩(wěn)定，在設計電源電路的時候，采用單片機主控模塊和 WIFI 模塊分別供電的方式，通過 5V 開關電源從 220V 市電接入，經過 AMS1117 穩(wěn)壓到 3.3V, 一路給單片機系統(tǒng)供電，一路給 WIFI 模塊供電。2.3STM32 主控模塊STM32F103C8T6 系統(tǒng)電路如圖 2 所示。STM32F103C8T6 是一款基于 ARMCortex-M 內核 STM32 系列的 32 位的微控制器，程序存儲器容量是 64KB, 需要電壓 2V-3.6V, 單片機外接 8M 晶振，在內部經過 9 倍倍頻，以 72MHz 的頻率工作 [2]。WIFI 模塊采用 esp8266 芯片，如圖 3 所示。ESP8266 尺寸為 5×5mm,WIFE 模塊需要 ** 器件有 10 個電阻電容電感、1 個無源晶振、1 個 flash。工作溫度范圍:-40～125℃。在本設計中，WIFI 模塊通過與 STM32 單片機的 PA2 和 PA3 連接，保持通信。

圖 2 STM32F013C8T6 系統(tǒng)電路

2.4 傳感模塊溫度檢測傳感器模塊采用 DS18B20 芯片，濕度檢測芯片采用 DHT11 芯片，光照度檢測芯片采用 BH1750。STM32 單片機將采集到的串行的 9～12 位數字量經過換算得到溫度值、濕度值及光照度值，然后定時發(fā)送給 WIFI 模塊，然后通過網絡將這些數據發(fā)到到服務器，服務器按照協(xié)議將溫度、濕度、光照度信息通過網絡發(fā)送到用戶的 APP, 實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測功能。后期，根據需要還可以擴展其他檢測模塊，如煙霧檢測模塊、紫外線檢測模塊等。2.5繼電器模塊本設計共包含三個繼電器模塊，用于控制被控設備的通斷。3軟件設計系統(tǒng)的主程序流程圖如圖 4 所示。本項目中主程序在運行后首先完成系統(tǒng)初始化，然后調用相關的子程序來實現(xiàn)數據采集、數據顯示、無線通信及繼電器處理等功能。其中 ESP8266 模塊實現(xiàn)溫度數據和繼電器開關量數據上傳云服務器，同時接受手機 APP 的控制指令進行上傳數據的控制，圖 5 所示為手機 APP 測試界面。圖 3WiFi 模塊

圖 4 主程序流程圖

圖 5 手機 APP 測試界面4機智云服務器及手機系統(tǒng)的搭建用戶在開發(fā)者中心進行數據點的搭建，將自己所需的數據點創(chuàng)建起來通過服務器生成自己的特點的固件，每一個固件含有一個唯一的密鑰，防止別人連接自己的設備進行誤操作，同時也保護自己的信息安全。第一次進行數據連接時，需要在一個局域網的下進行數據的匹配，保證手機也是連接到局域網下面，這樣，使用機智云 APP 就可以實現(xiàn)連接了。手機 app 信息實時回傳到后臺，后臺返回控制信息，實現(xiàn)遠程數據控制和局域網控制。該設計使用獨特的配網方式，使用一鍵式配網功能，簡化了大量的繁瑣的步驟實現(xiàn)快速配網快速使用，一般的設備在斷網之后就無法實現(xiàn)遠程控制，有的設備只能實現(xiàn)局域網控制，而這款設計的采用的是分布式配網方式，及時在主網沒有信號使也可以實現(xiàn)自動搜索默認的網絡。同時支持兩個備用網絡實現(xiàn)遠程控制，防止主網斷電之后設備遠程控制無效，一般的智能家居設備都會出現(xiàn)因為使用壽命或者突發(fā)情況導致設備死機，該設計擁有獨特的看門狗設計防止設備死機 WiFi 模塊的固件擁有獨特的喂狗指令，一旦 WIFI 模塊和單片機出現(xiàn)信息交換失敗，WiFi 模塊的指令配合硬件實現(xiàn) 0.5s 重啟，從而有效的避免了因為設備死機導致的其他的問題。

5結語本設計完成的智能家居環(huán)境控制器，使用戶實時掌握室內環(huán)境的溫度、濕度及光照度，并可以通過手機平臺對溫度進行遠程調控，同時設計了遠程開關，可以用手機遠程控制家居中的有關設備。樣機經過長時間工業(yè)測試，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，具有良好的應用前景。