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编号：
T1102410M
设计简介：
本设计是基于STM32单片机的智能家居语音控制系统，主要实现以下功能：
1、检测温湿度、光照强度、PM2.5，参数可以设置。
2、当光照低于设定的参数值的时候，灯光启动，进行照明
3、当湿度低于参数值的时候，可以启动加湿器，温度高于参数值的时候，可以启动风扇
4、PM2.5超过设定参数的时候，可启动通风系统了，OLED显示，参数可以设置
5、语音模块和按键模块可以实现灯光的开关控制、灯光的亮度调节、加湿器开关、门窗的开关控制、通风开关控制
6、通过WiFi模块联网，通过app查看和远程操控。
电源： 5V
传感器：温湿度传感器（DHT11）、光敏电阻、PM2.5检测（PM2.5）、舵机（SG90）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：继电器、USB灯
人机交互：独立按键
串口通信：WiFi模块、语音识别模块
标签：STM32、OLED12864、DHT11、PM2.5、SG90、USB灯、SU-03T、WIFI
题目扩展：基于单片机的语音交互系统设计、基于STM32的家居环境监测系统
基于 STM32 的智能家居语音控制系统设计
一、主控部分
核心：STM32 单片机
功能：获取输入数据、内部处理、控制输出
二、输入部分
- 光敏电阻模块：检测室内环境的光照强度值
- 时钟模块：获取实时时间，用于时间同步及定时控制
- 温湿度传感器模块：获取室内环境的温湿度值
- PM2.5 检测模块：获取室内 PM2.5 浓度值
- 独立按键：用于切换系统界面、调节灯光亮度、设置温湿度 / PM2.5 / 光照强度等参数阈值、修改时间及控制执行器开关
- 供电电路：为整个智能家居语音控制系统供电
三、输出部分
- OLED 显示模块：显示实时时间、温湿度、光照强度、PM2.5 浓度及各项参数阈值设置界面
- USB 灯模块：当光照强度小于设定阈值时自动开灯，也可通过手动控制灯光开关状态
- 舵机模块：模拟门窗开关动作，支持手动控制门窗启闭
- 继电器模块（通风风扇）：当 PM2.5 浓度超过设定阈值时，自动启动通风风扇
- 继电器模块（加湿器）：当环境湿度小于设定阈值时，自动启动加湿器
- 继电器模块（降温风扇）：当环境温度超过设定阈值时，自动启动降温风扇
- WIFI 模块：上传室内温湿度、光照强度、PM2.5 浓度等数据，同时支持远程控制灯光、风扇、加湿器等设备工作
- 语音模块：支持语音控制执行器开关、调节灯光亮度，同时播报实时时间及各项采集到的环境参数数据
第 5 章 实物调试
5.1 整体实物构成
该设计主要硬件包含 STM32F103C8T6 单片机、复位电路（电阻、电容、按键）、晶振电路（晶振、电容）、DHT11 温湿度传感器、GP2Y1014AU PM2.5 传感器、OLED 显示屏、ESP8266 WIFI 模块、继电器及控制设备、语音识别模块等。焊接流程为：先准备好电烙铁、焊锡丝、助焊剂等工具，清理电路板焊盘及元件引脚氧化层；从低矮、耐热元件开始，如电阻、电容，将引脚插入焊盘孔，用电烙铁加热焊盘与引脚，送焊锡丝形成焊点；接着焊接单片机、传感器、模块等，注意对齐引脚，控制焊接时间防损坏；最后焊接电源、接口等元件。注意事项有：电烙铁温度适中，避免烫坏元件；焊接时保持焊点圆润、无虚焊短路；静电敏感元件（如单片机）需采取防静电措施；焊接后清理焊渣，检查焊点质量，确保硬件连接可靠，保障系统稳定运行。整体实物如图 5-1 所示：
图 5-1 整体实物图
5.2 按键设置阈值功能
按键 2 与按键 3 针对不同界面的阈值调节分工明确：在界面 1（温度上限设置）、界面 2（湿度下限设置）、界面 3（PM2.5 阈值设置）、界面 4（光强阈值设置）场景下，按键 2 按下对应阈值 + 1 ，按键 3 按下对应阈值 - 1。按键设置阈值功能图如下图 5-2 所示。
图 5-2 按键设置阈值获取图
5.3 按键控制设备功能测试
开关设备功能通过按键与语音指令协同实现：按键方面，界面 0 中按键 3 可直接开启灯光，按键 2 能手动增加灯光亮度；语音模块接收指令后，可控制灯光开关及亮度调节、加湿器启停、门窗开关、通风系统启停，并伴随语音反馈（如 “加湿器已开启”“通风系统已关闭”）。同时，系统会依据环境参数自动触发设备开关，如光照低于设定值时灯光自动启动，湿度低于阈值时加湿器开启，温度过高时风扇运行，PM2.5 超标时通风系统启动，形成手动控制与自动联动结合的开关逻辑，满足智能家居场景下设备的灵活调控需求。按键控制设备功能如下图 5-3 所示：
图 5-3 按键控制设备测试图
5.4 手机通信功能
手机 APP 实现远程功能。在该 APP 界面上，能实时显示硬件系统采集到的环境数据，如温度（图中显示为 17.0℃）、湿度（51%）、PM2.5 浓度（41）、光照强度（60）。同时，用户可在 APP 上远程操控相关设备，像对灯光、降温风扇、加湿风扇、通风风扇以及门窗等设备进行开关操作，突破空间限制，让用户无论身处何地，都能便捷地管理家中设备，实时掌握家居环境状况，实现智能家居的远程控制与环境监测功能。其手机通信功能如下图 5-4 所示：
图 5-4 手机通信功能测试图
第 6 章 软件调试
6.1 软件介绍
Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件界面如图 6-1 所示：
图 6-1 软件界面图
6.2 按键设置阈值功能
按键 2 与按键 3 针对不同界面的阈值调节分工明确，在界面 1（温度上限设置）、界面 2（湿度下限设置）、界面 3（PM2.5 阈值设置）、界面 4（光强阈值设置）中，按下按键 2 对应阈值加 1，按下按键 3 对应阈值减 1。按键设置阈值功能图如下图 6-2 所示。
图 6-2 按键设置阈值获取图
6.3 通风功能测试
当检测到 PM2.5 浓度超过预先设定的阈值，即判定为 PM2.5 超标，此时系统会自动触发通风系统启动，驱动风扇运转，将外界新鲜空气引入，保障设备的正常运行以及人员的健康工作环境。通风功能如下图 6-3 所示：
图 6-3 通风设备测试图
设计说明书部分资料如下
设计摘要：
随着物联网、人工智能技术的快速发展，智能家居逐渐成为提升生活品质的重要方向，其核心在于通过智能化控制实现家居环境的便捷化、舒适化与节能化。当前市场上的智能家居产品存在诸多不足：部分系统依赖单一控制方式（如仅支持APP操作），交互体验欠佳；环境监测与设备联动的智能化程度较低，多为简单开关控制，缺乏参数自定义与动态调节功能；语音交互模块识别率不高，反馈机制生硬，难以满足用户自然交互需求。
针对上述问题，本设计基于STM32单片机构建智能家居语音控制系统，整合多维度环境监测、多模态控制与智能联动功能，具有重要研究价值。系统通过传感器实时采集温湿度、光照、PM2.5等参数，结合OLED显示、APP远程监控实现信息可视化；通过语音、按键、APP多渠道控制设备，优化语音交互逻辑与反馈机制，提升操作便捷性；同时支持环境参数自定义设置与设备智能联动，如光照、温湿度等超标时自动触发对应设备（灯光、加湿器等）。该研究不仅弥补了现有产品在交互性与智能化方面的短板，更推动智能家居向“感知-决策-执行-反馈”闭环系统发展，为用户提供更自然、高效、个性化的家居体验，对智能家居的普及与技术优化具有实践意义。
关键词：智能家居；语音控制；单片机
字数：12000+
目录：
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容与方法
1.4 论文章节安排
第2章 系统总体分析
2.1 系统总体框图
2.2系统主控方案选型
2.3显示屏选择
2.4 PM2.5模块选择
2.5通信模块选择
第3章 系统电路设计
3.1 系统总体电路组成
3.2 主控电路设计
3.3 电源电路设计
3.4温湿度传感器电路设计
3.5 PM2.5传感器电路设计
第4章 系统软件设计
4.1 系统软件介绍
4.2 主程序流程图
4.3按键函数流程设计
4.4显示函数流程设计
4.5处理函数流程图
第5章 实物调试
5.1 整体实物构成
5.2 按键设置阈值功能
5.3 按键控制设备功能测试
5.4 手机通信功能
第6章 软件调试
6.1 软件介绍
6.2 按键设置阈值功能
6.3 通风功能测试
第7章 总结
参考文献
致谢
