基于STM32智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　智能家居(又稱智能住宅)是以住宅為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖ⒕W(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動(dòng)化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的安全、高效、舒適、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、智能家居一系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)。對(duì)比普通家居系統(tǒng)，智能家居不僅滿足了人們對(duì)居住環(huán)境的基本要求，提供舒適安全且宜人的家庭生活空間。還能夠主動(dòng)提供全方位的信息服務(wù)，聯(lián)合外部資源，做出智能化響應(yīng)。但這類系統(tǒng)通常代價(jià)昂貴，控制方式單一，且易受到干擾。因此，在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)智能控制的同時(shí)，研制一個(gè)成本低、實(shí)用性強(qiáng)并能普及尋常百姓家的智能家居系統(tǒng)成為必然趨勢。

　　本設(shè)備可使使用者置身千里之外也能輕松地全方位掌握家中各方面的情況，很方便的遠(yuǎn)程控制各類家用電器設(shè)備，提高了家居的安全性、方便性、舒適性，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源，讓人們享受家居生活更輕松。

　　1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由微控制器及多個(gè)子模塊組成，微控制器主要用于分析和處理用戶操作信息、傳感器信息、控制手機(jī)模塊的接收和發(fā)送，并按優(yōu)先級(jí)執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。子模塊部分包括：門禁/安防、人機(jī)界面、CAN—BUS通信網(wǎng)絡(luò)、無線通信網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控模塊、語音識(shí)別、開窗電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器、多路傳感器接口、開關(guān)電源電路等。

　　圖1 系統(tǒng)組成框圖

　　系統(tǒng)主機(jī)通過一個(gè)運(yùn)行OpenWRT的路由器連入Internet.設(shè)置好網(wǎng)絡(luò)端口，通過Internet訪問時(shí)，本系統(tǒng)提供一個(gè)用戶體驗(yàn)良好的界面，用戶只需輸入域名登陸到運(yùn)行在家中的服務(wù)器即可對(duì)家中的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

　　2智能家居系統(tǒng)硬件平臺(tái)

　　本智能家居系統(tǒng)主要由主控芯片和功能外設(shè)組成。主控芯片STM32F103RBT6是以ARM 32的Cortex—M3為內(nèi)核的處理器，最高工作頻率可達(dá)72 MHz，內(nèi)置大容量高速存儲(chǔ)器，輕易容納智能家居系統(tǒng)所需的空間;具備FSMC靈活的靜態(tài)存儲(chǔ)器控制器，用其來驅(qū)動(dòng)液晶屏極大地提高了刷新率;同時(shí)，它內(nèi)嵌有支持CAN 2.0B的控制器，無需外擴(kuò)專用芯片便可以組成CAN網(wǎng)絡(luò)。

　　LD3320是一款語音識(shí)別及合成芯片，集成了高精度A/D和D/A接口，不需要任何外接輔助芯片，如Flash閃存、RAM、解碼、功放芯片等，可以直接地實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別/語音/交互式功能的語音識(shí)別功能。主控芯片通過四線SPI數(shù)字接口傳送適合的數(shù)據(jù)到該芯片對(duì)應(yīng)的寄存器，設(shè)置好識(shí)別關(guān)鍵詞、識(shí)別時(shí)間長度、麥克風(fēng)增益等后，語音識(shí)別功能便開始運(yùn)行了。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生需要語音應(yīng)答條件時(shí)，MCU可以把以mp3編碼的數(shù)據(jù)發(fā)送到該芯片，配置音量等參數(shù)后，隨即運(yùn)行語音合成功能，片內(nèi)自帶的功率放大器推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。

　　nRF24L01是一款新型單片高度集成的射頻收發(fā)器件，工作于2.4～2.5 GHz ISM頻段之間。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器以及調(diào)制器等功能模塊，并融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。其多種低功耗模式和40bit超長器件地址保證了它通信的安全性，傳輸速率高的特點(diǎn)，適合應(yīng)用在本系統(tǒng)。