基于嵌入式的智能家居系统设计.docx

摘 要

本文基于 STM32 控制进行的智能家居软件系统开发，通过对硬件的智能管理和通过

esp8266 Wi-Fi 模块接收到的控制指令对门禁、客厅卧室灯、窗帘、晾衣架等控制，或

通过 esp8266 Wi-Fi 模块获取相应的温湿度、可燃气体、火焰检测等信息。通过需求分

析以及查阅相关书籍，选取使用 STM32F407 作为硬件控制芯片、选取 SG90 作为晾衣架、

门控和窗帘控制的动力源、SW2812 作为客厅智能灯、esp8266 作为 Wi-Fi 通信模块。

采用模块化编程的思想，基于 C 语言编写的开源微控制实时操作系统 UCOSIII 编写

系统软件，每一个模块都会编写一个对应任务进行自我管理，任务与任务之间通过消息

队列、互斥锁等方法进行同步互斥或者数据交换，使得系统有效的运行。

hardware management and the control instructions received through esp8266 wi-fi module, or

it obtains the corresponding temperature and humidity, combustible gas, flame detection and

other information through esp8266 wi-fi module. Through demand analysis and consulting

relevant books, STM32F407 was selected as the hardware control chip, SG90 as the power

source of drying rack, door control and curtain control, SW2812 as the living room smart lamp,

esp8266 as the wi-fi communication module.

By adopting the idea of modular programming, the software programing based on C

language and using the opensource Real-time operating system which is UCOSIII to

programing. each module has a corresponding task for self-management, through the message

queue between tasks and tasks, the mutex methods such as synchronous mutex or data exchange

1.3 智能家居国内外研究状况 .......................................................2

1.4 智能家居发展趋势 .............................................................2

1.4 课题研究内容及主要工作 .......................................................2

1.5 论文结构安排 .................................................................2

第二章 软件系统整体设计方案 ..........................................................1

2.1 系统软件整体架构设计 .........................................................1

2.2 软件开发流程 .................................................................3

2,3 通信协议 .....................................................................5

2.4UCOSIII 操作系统 ..............................................................6

2.5 本章小结 .....................................................................6

3.4 窗帘模块 ....................................................................11

3.5 晾衣杆模块 ..................................................................12

3.6 环境检测模块 ................................................................13

3.7 安防模块 ....................................................................14

3.8 本章小结 ....................................................................16

第四章 软件调试分析 .................................................................18

4.1 模块编程调试 ................................................................18

4.2 结合实物调试 ................................................................18

4.3 本章小结 ....................................................................18

第五章 总结与展望 ...................................................................19

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

随着我国的经济发展不断提高，科学技术水平不断与世界一流水平接近，生活在信

息化社会的人们已逐渐意识到信息的重要性。随着生产技术的不断进步，各大企业都投

身于研究新产品，电子产品日渐丰富。丰富的电子产品无疑会给人们带来更多便利，以

及大大方便了人们的日常家居生活。因此，开发一套符合大众需求的、能完善以及安全

可靠的智能家居产品意义重大。在物质生活基本满足的生活水平下，现在的人们对于精

神需求远大于物质。关于居住环境，人们从以前单纯的关注家居住宿环境已经转变成精

神上更高层次的家居享受和体验，甚至是体验科技的体验。例如，家居照明控制不再仅

限于安装在墙壁上的灯控开关，而是希望通过无线的平板或者手机中的智能家居系统来

控制。从古至今家居生活都会存在的一个问题，就是安全与防盗，而智能设备能更好的

提高家居环境的安全性，通过科学技术的方式来对家居进行安全和防盗的升级，无疑是

最好的办法。

在现有产品方面，随着嵌入式技术、物联网技术和无线通信技术的发展，智能家居

大众化以不再是梦。很多的国内企业都研发出了各种各样的智能化设备，向小米、华为、

阿里等科技巨头都逐渐投身与智能家居设备研发行业，比如米家、天猫精灵等。各种电

商企业也不甘落后，例如智能电饭煲、智能冰箱等产品等。基本上每一个电商企业都具

备了独立研发智能家居设备的能力。但是大多数的厂家生产出来的不同产品也是相互独

立的，智能家居行业缺乏一个行业标准。随着物联网技术的出现，这一问题也得到了解

决，将智能家居设备接入互联网

智能家居主要意义是给家居生活带来便利，同时让人享受科技带来不一样的家居体