智能家居控制系统的设计
摘 要本文将要研究的是一款实现通过红外遥控对电视、空调以及微波炉的无线启闭，并能够通过红外遥控实现启闭状态等功能的智能家居控制系统，这款系统是基于STM32微处理器开发平台而设计实现的，在软件系统设计方面采用了C语言构建程序代码并将其分为主程序、LCD1602液晶显示子程序、继电器控制子程序红外遥控收发子程序等。在硬件系统的设计方面本课题选用了LCD1602液晶屏幕、继电器、AT24C02存储芯片和HX1838接收头等一些主要器件，最终通过硬软件系统两部分的联合调试，实现了预期设计的功能指标，通过系统的多方测试结果表明，这款系统能够稳定工作，综合选用的器件和开发时间成本来看，这款系统的性价比非常高。
目 录
一、 引言 1
（一） 研究背景 1
（二） 国内外研究现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 2
（一） 方案设计 2
（二） STM32微处理器简介 3
（三） HX1838红外一体接收头简介 4
（四） LCD1602液晶显示屏简介 4
（五） 继电器简介 5
（六） AT24C02型EEPROM简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 家电控制电路设计 7
（三） 数据存储电路设计 8
（四） 参数显示电路设计 9
（五） 数据接收电路设计 10
（六） 按键电路设计 10
四、 系统软件设计 10
（一） 主程序设计 10
（二） 家电控制子程序设计 11
（三） 数据存储子程序设计 13
（四） 数据显示子程序设计 14
（五） 数据接收子程序设计 14
五、 实物制作与调试 15
（一） 实物的制作 15
（二） 实物的调试 16
结束语 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
录三 元件列表 21
附录四 实物图 22
附录五 源程序 23
引言
研究背景
纵观目前智能家居控制系统的市场来看，要想实现对当前市面上相关产品平均性能的提升，只有选用性能更加强大的微处理器来作为内部核心控制器，并且开发出效率更加流畅、算法更为智能的程序代码，将两者之间进行结合才能够实现，另外在对目前市面上相关产品进行调研的同时，可以发现大多数产品的性价比参数还没有达到最优情况，要对智能家居控制系统产品的性价比进行提升首先需要在硬件电路方面进行着手，在对主控微处理器以及重要传感器的选型上，一定要在保证性能最大化的同时尽量选择价格比较低的产品，同时对于微处理器以及传感器等功能电路的资源浪费现象也要得到重视，尽量避免选择那些性能远远超过本系统需求的器件，经过这些优化和改进才能够使得智能家居控制系统产品的竞争力进行提升。
通过对智能家居控制系统的发展历程进行整理和各个阶段的高性能产品来看，采用STM32微处理器来作为这种系统的主控是一种较佳的选择，得出这个观点的主要原因是考虑到智能家居控制系统在微处理器控制系统中属于一种中小型的控制系统，它不需要非常复杂的算法流程以及微处理器内部模块资源来作为铺垫，它所实现的功能也较为常见，因此一些市面上常用的微处理器芯片就能够实现对这种系统的灵活控制，再结合一些性能优秀的传感器模块就能够实现较为出色的智能家居控制系统，然而这也需要编程者自身资质较为出色，而STM32微处理器作为当今市面上一款最为常用的芯片来说，不但内部功能模块丰富，并且其CPU的运算速度也非常快速，能够将智能家居控制系统中产生的数据进行快速处理和运算并得到准确结果，并且目前网络上关于STM32微处理器的开发资料非常丰富，尤其是开发智能家居控制系统过程中所遇到的常见问题和故障都能够查找到，这对于开发性能高端的智能家居控制系统来说非常具有帮助意义。
考虑到智能家居控制系统的发展现状来看，本课题要实现一款性价比更高的控制系统只有在硬件基础方面选择最大性价比的功能模块来进行电路搭建，才能够使得智能家居控制系统的性价比达到最大，为此本课题将采用STM32微处理器来作为主控并结合性能优秀的传感器来实现一款高性能的智能家居控制系统。
国内外研究现状
通过对市场上大多数的智能家居控制系统产品的发展现状来看，大多数高性能产品的核心技术都来自于国外进口，少部分的国内产品也能够实现较为高端的性能，与此同时国内技术在这段时间处于飞速发展的状态，国内外大多数的研发厂家和爱好者都越来越喜欢采用32位微处理器（STM32、ARM7以及ARM9等）芯片来作为主控部分，并且选用性能更加强大的传感器来采集信号，从而实现性能更为强大的智能家居控制系统。根据前不久的一份调查报告显示，市面上的智能家居控制系统相关产品的研发成本和市场售价正在呈现出逐渐下降的趋势，而整体的性能正在不断上升，这对于使用者或者购买者来说是受益的。国内的相关研发团队表示，他们正在对智能家居控制系统的核心研发技术进行攻坚克难，在掌握越来越多的核心技术后，使得他们的研发成本不再受限于国外的专利权所限制，这就使得国内产品的竞争力越来越强。
本文主要研究内容
本文以“智能家居控制系统设计”作为研究课题，设计了一款能够实现对系统参数的显示、继电器驱动、数据存储和红外遥控操作的智能型STM32微处理器控制系统，所有的预期功能指标都得到了实现，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
1.能够实现非常清晰的液晶显示效果，并且可以实现快速的显示内容更新速度，从而实现对电视、空调和微波炉三种家电的启闭状态进行高清显示；
2.设计继电器驱动子电路，能够通过MOSFET管的植入使得STM32微处理器普通GPIO管脚的微弱功率足够使得继电器内部线圈实现闭合，从而能够实现对电视、空调和微波炉三种家电电源的灵活启闭控制；
3.能够通过STM32微处理器对AT24C02型号的EEPROM芯片的驱动，实现将智能家居控制系统产生的重要参数进行掉电保存，从而对电视、空调和微波炉三种家电的启闭记录进行保存；
4.能够实现红外遥控对智能家居控制系统的无线控制需求，在硬件电路上配置HX1838接收头电路，在软件上通过NEC协议实现指令解码，从而实现对电视、空调和微波炉三种家电的启闭进行无线遥控。
目 录
一、 引言 1
（一） 研究背景 1
（二） 国内外研究现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 2
（一） 方案设计 2
（二） STM32微处理器简介 3
（三） HX1838红外一体接收头简介 4
（四） LCD1602液晶显示屏简介 4
（五） 继电器简介 5
（六） AT24C02型EEPROM简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 家电控制电路设计 7
（三） 数据存储电路设计 8
（四） 参数显示电路设计 9
（五） 数据接收电路设计 10
（六） 按键电路设计 10
四、 系统软件设计 10
（一） 主程序设计 10
（二） 家电控制子程序设计 11
（三） 数据存储子程序设计 13
（四） 数据显示子程序设计 14
（五） 数据接收子程序设计 14
五、 实物制作与调试 15
（一） 实物的制作 15
（二） 实物的调试 16
结束语 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
录三 元件列表 21
附录四 实物图 22
附录五 源程序 23
引言
研究背景
纵观目前智能家居控制系统的市场来看，要想实现对当前市面上相关产品平均性能的提升，只有选用性能更加强大的微处理器来作为内部核心控制器，并且开发出效率更加流畅、算法更为智能的程序代码，将两者之间进行结合才能够实现，另外在对目前市面上相关产品进行调研的同时，可以发现大多数产品的性价比参数还没有达到最优情况，要对智能家居控制系统产品的性价比进行提升首先需要在硬件电路方面进行着手，在对主控微处理器以及重要传感器的选型上，一定要在保证性能最大化的同时尽量选择价格比较低的产品，同时对于微处理器以及传感器等功能电路的资源浪费现象也要得到重视，尽量避免选择那些性能远远超过本系统需求的器件，经过这些优化和改进才能够使得智能家居控制系统产品的竞争力进行提升。
通过对智能家居控制系统的发展历程进行整理和各个阶段的高性能产品来看，采用STM32微处理器来作为这种系统的主控是一种较佳的选择，得出这个观点的主要原因是考虑到智能家居控制系统在微处理器控制系统中属于一种中小型的控制系统，它不需要非常复杂的算法流程以及微处理器内部模块资源来作为铺垫，它所实现的功能也较为常见，因此一些市面上常用的微处理器芯片就能够实现对这种系统的灵活控制，再结合一些性能优秀的传感器模块就能够实现较为出色的智能家居控制系统，然而这也需要编程者自身资质较为出色，而STM32微处理器作为当今市面上一款最为常用的芯片来说，不但内部功能模块丰富，并且其CPU的运算速度也非常快速，能够将智能家居控制系统中产生的数据进行快速处理和运算并得到准确结果，并且目前网络上关于STM32微处理器的开发资料非常丰富，尤其是开发智能家居控制系统过程中所遇到的常见问题和故障都能够查找到，这对于开发性能高端的智能家居控制系统来说非常具有帮助意义。
考虑到智能家居控制系统的发展现状来看，本课题要实现一款性价比更高的控制系统只有在硬件基础方面选择最大性价比的功能模块来进行电路搭建，才能够使得智能家居控制系统的性价比达到最大，为此本课题将采用STM32微处理器来作为主控并结合性能优秀的传感器来实现一款高性能的智能家居控制系统。
国内外研究现状
通过对市场上大多数的智能家居控制系统产品的发展现状来看，大多数高性能产品的核心技术都来自于国外进口，少部分的国内产品也能够实现较为高端的性能，与此同时国内技术在这段时间处于飞速发展的状态，国内外大多数的研发厂家和爱好者都越来越喜欢采用32位微处理器（STM32、ARM7以及ARM9等）芯片来作为主控部分，并且选用性能更加强大的传感器来采集信号，从而实现性能更为强大的智能家居控制系统。根据前不久的一份调查报告显示，市面上的智能家居控制系统相关产品的研发成本和市场售价正在呈现出逐渐下降的趋势，而整体的性能正在不断上升，这对于使用者或者购买者来说是受益的。国内的相关研发团队表示，他们正在对智能家居控制系统的核心研发技术进行攻坚克难，在掌握越来越多的核心技术后，使得他们的研发成本不再受限于国外的专利权所限制，这就使得国内产品的竞争力越来越强。
本文主要研究内容
本文以“智能家居控制系统设计”作为研究课题，设计了一款能够实现对系统参数的显示、继电器驱动、数据存储和红外遥控操作的智能型STM32微处理器控制系统，所有的预期功能指标都得到了实现，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
1.能够实现非常清晰的液晶显示效果，并且可以实现快速的显示内容更新速度，从而实现对电视、空调和微波炉三种家电的启闭状态进行高清显示；
2.设计继电器驱动子电路，能够通过MOSFET管的植入使得STM32微处理器普通GPIO管脚的微弱功率足够使得继电器内部线圈实现闭合，从而能够实现对电视、空调和微波炉三种家电电源的灵活启闭控制；
3.能够通过STM32微处理器对AT24C02型号的EEPROM芯片的驱动，实现将智能家居控制系统产生的重要参数进行掉电保存，从而对电视、空调和微波炉三种家电的启闭记录进行保存；
4.能够实现红外遥控对智能家居控制系统的无线控制需求，在硬件电路上配置HX1838接收头电路，在软件上通过NEC协议实现指令解码，从而实现对电视、空调和微波炉三种家电的启闭进行无线遥控。
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