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编号：
HJJ-32-2021-016
设计简介：
本设计是基于物联网智能家居系统的设计，主要实现以下功能：
- 可采集空气湿度，实现自动加湿器开关；
- 可采集空气温度，实现自动空调开关；
- 可检测风速，实现自动窗开关；
- 可检测光照强度，实现灯自动开关；
- 可实现灯光报警以及GSM远程短信提示；
- 主从机通过ZigBee无线通讯；
- 从机最多可设置四个从机。
标签：STM32单片机、LCD1602、ZigBee、DHT11、光敏电阻、风速检测
题目扩展：家居安防、智能家居
1. 中控部分
- 核心控制器：采用STM32F103单片机，负责获取输入数据、进行数据处理，并控制输出部分的操作。
- 功能：实现数据的采集、处理、逻辑判断及控制指令的发送，确保系统各模块协同工作。
2. 输入部分
- 主机输入：
- 独立按键：三个按键用于切换界面和调整温度、湿度、风速、光照强度等阈值。
- 供电电路：为整个主机系统提供稳定电源。
- 从机输入：
- 温湿度检测：DHT11模块实时检测环境温湿度。
- 光照检测：光敏电阻检测当前光照强度。
- 风速检测：风速检测模块监测当前风速。
- ZigBee模块：实现主从机之间的数据传输。
- 供电电路：为从机系统提供电源。
3. 输出部分
- 主机输出：
- 显示模块：LCD1602显示当前环境参数及修改界面。
- GSM模块：当温湿度超出阈值时，向手机发送“Warning”警告信息。
- ZigBee模块：实现主从机之间的信息传输。
- 蜂鸣器：当温湿度异常时，蜂鸣器报警。
- 从机输出：
- 加热继电器：温度低于下限时，闭合加热继电器进行加热。
- 制冷继电器：温度高于上限时，闭合制冷继电器进行制冷。
- 加湿继电器：湿度低于阈值时，闭合加湿继电器进行加湿。
- 步进电机驱动模块：风速超过阈值时，模拟关闭窗户。
- LED指示灯：光照强度低于阈值时，开启LED灯。
5 实物调试
5.1 实物总体设计
首先要做的是电路的焊接，共分为十七个模块，分别是电源模块、显示模块、两个单片机模块、复位电路模块、晶振电路模块、下载模块、独立按键模块、两个ZigBee模块、温湿度检测模块、风速检测模块、光照检测模块、三个继电器带动负载模块和蜂鸣器。显示模块采用的是LCD1602显示屏来显示温度、湿度、光照强度、风速等测量值；三个独立按键进行切换界面和调整温度、湿度、风速、光照强度阈值；ZigBee模块进行主从机间数据的发送与接收；温湿度检测模块采用的是DHT11；光照检测模块采用光敏电阻；当温度或湿度不在设置的范围值内时，蜂鸣器进行报警。下图5-1为焊接完整实物图：
图5-1 完整焊接实物图
5.2 设置温度阈值实物测试
如图5-2-1所示，接入电源，测试一切正常后，此时显示初始的温度、湿度、光照强度、风速。通过按键中的S1“设置”键可切换设置温度阈值界面，如图5-2-2所示为设置温度最大值实物测试图，可通过S2“加”键和S3“减”键设置；如图5-2-3所示为设置温度最小值实物测试图，可通过S2“加”键和S3“减”键设置。
图5-2-1 初始实物测试图
图5-2-2 设置温度最大值实物测试图
图5-2-3 设置温度最小值实物测试图
5.3 设置湿度阈值实物测试
如图5-3所示为设置湿度阈值实物测试图，可通过S2“加”键和S3“减”键设置。
图5-3 设置湿度阈值实物测试图
5.4 设置光照阈值实物测试
如图5-4所示为设置光照阈值实物测试图，可通过S2“加”键和S3“减”键设置。
图5-4 设置光照阈值实物测试图
5.5 设置风速阈值实物测试
如图5-5所示为设置风速阈值实物测试图，可通过S2“加”键和S3“减”键设置。
图5-5 设置风速阈值实物测试图
5.6 制冷和加热实物测试
如图5-6-1所示为制冷实物测试图，用手指按压来模拟外界温度，当温度大于温度最大值时，制冷继电器闭合，显示灯亮，开始制冷，同时蜂鸣器报警；如图5-6-2所示为加热实物测试图，当温度小于温度最小值时，加热继电器闭合显示灯亮，开始加热，同时蜂鸣器报警。
图5-6-1 制冷实物测试图
图5-6-2 加热实物测试图
5.7 加湿、开窗和开灯实物测试
如图5-7-1所示为加湿实物测试图，当湿度不在设定的范围值内时，加湿继电器闭合开始加湿，同时显示灯亮，蜂鸣器报警；如图5-7-2所示为开窗实物测试图，当风速大于风速阈值时，步进电机及驱动模块使电机转动，模拟开窗，同时蜂鸣器报警。如图5-7-3所示为开灯实物测试图，当光照强度小于光照阈值时，灯亮，同时蜂鸣器报警。
图5-7-1 加湿实物测试图
图5-7-2 开窗实物测试图
图5-7-3 开灯实物测试图
设计摘要：
本设计是基于物联网的智能家居控制系统以家居为研究对象，用STM32F103C8T6单片机为核心运算模块，以Zigbee模块自组网模块实现短距离无线通信，用GSM模块实现远程通信控制最后加上外围电路构成了本系统。当出现特殊情况时可以通过GSM模块远程报告家里的相关信息。实现更简单、更方便的远距离控制家居，满足了人们的生活需求。
关键词 单片机，蓝牙模块，红外遥控，GSM，Zigbee
字数：10000+
内容预览：
1 前言
1.1 研究目的和意义
1.2 国内外研究现状
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 微控制芯片的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 通讯方案的选择
3 系统设计与分析
3.1 整体设计分析
3.2 电源电路分析
3.3 控制电路分析
3.3.1 单片机的最小系统
3.3.2 STM32F103C8T6单片机
3.3.3 复位电路和晶振电路
3.4 温湿度传感器
3.4 继电器电路
3.4 通讯电路分析
3.4.1 Zigbee电路
3.4.2 GSM电路
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 实物总体设计
5.2 设置温度阈值实物测试
5.3 设置湿度阈值实物测试
5.4 设置光照阈值实物测试
5.5 设置风速阈值实物测试
5.6 制冷和加热实物测试
5.7 加湿、开窗和开灯实物测试
结 论
致 谢
参考文献
附录
附录一：主机原理图
附录二：从机原理图
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