摘 要

时代和科技的进步使得数字化技术取得了迅猛的发展并且日益渗透到社会的各个领域。随着因特网以及移动通信技术向普通家庭生活不断普及，家居控制系统的智能化目前已成为当代家居产业不可逆转的趋势。但是，目前该领域仍然在家用层面、安全层面、节能层面、网络层面、智能层面及标准层面存在着各种各样的问题，本文针对以上存在的问题，设计了一种基于STM32F103ZET6的智能家电控制系统。主要设计内容如下：

首先，文中详细的分析了智能家电系统的研究背景、研究意义、研究内容、国内外研究现状以及发展趋势，并从安全性、节能性、舒适性等角度出发，完成了本设计。该设计主要由数据采集模块、控制模块、通信模块等三部分组成，其中数据采集模块包括温湿度采集传感器、空气质量检测传感器，控制模块STM32F103ZET6作为中央控制单元，通信模块包括红外发射模块以及移动通信模块。同时，本设计的软件算法原理主要是基于预测评价指标的最适温度算法及空气质量检测算法实现的。该系统的工作流程为系统上电后进行硬件模块的初始化，并在可以进行人机交互的触摸屏上完成设置，然后便由数据采集模块进行工作，实现空调的智能化控制以及空气质量的报警功能。

最后，本文针对智能家电控制系统进行了测试与分析。实验测试结果表明：当用户在成功设置接收报警短信的电话号码后，此系统能够依据预测评价指标准确的计算出当前最适温度并控制空调调节室内温度到最适温度，且当空气质量恶化时，能够及时的对手机移动端发送报警信息，从而体现了本系统的安全性。本系统具有运行稳定、结构简单、成本低、功耗低、使用便利等特点，为智能家居产业的发展提供了推动力。

关键词：智能家电；STM32；预测平均评价；空气质量

Abstract

With the progress of science and technology, digital technology has made rapid development and has increasingly penetrated into all areas of society. With the popularization of Internet and mobile communication technology to ordinary family life, Intelligent household control system has become an irreversible trend in the contemporary household industry. However, there are still a variety of problems in this field at home level, security level, energy-saving level, network level, intelligent level and standard level. In view of the above problems, this paper designs an intelligent household appliances control system based on STM32F103ZET6. The main design contents are as follows:

Firstly, the research background, significance, content, research status and development trend of intelligent household appliances system are analyzed in detail, and the design is completed from the perspective of safety, energy saving and comfort. The design is mainly composed of data acquisition module, control module and communication module. The data acquisition module includes temperature and humidity acquisition sensor, air quality detection sensor, control module STM32F103ZET6 as the central control unit, and communication module includes infrared emission module and mobile communication module. At the same time, the principle of the software algorithm is mainly based on the optimum temperature algorithm of the prediction evaluation index and the air quality detection algorithm. The workflow of the system is to initialize the hardware module after the system is powered on, and set it on the touch screen which can interact with human. Then the data acquisition module works to realize the intelligent control of air conditioning and the alarm function of air quality.

Finally, the intelligent home appliances control system is tested and analyzed. The experimental results show that the system can accurately calculate the current optimum temperature and control the indoor temperature of the air conditioner to the optimum temperature based on the predictive evaluation index after the user successfully sets the telephone number to receive the alarm message. When the air quality deteriorates, it can send alarm information to the mobile terminal in time, thus increasing the security of the system. The system has the characteristics of stable operation, simple structure, low cost,

low power consumption and convenient use, which provides a driving force for the development of smart home industry.

Key Words：Intelligent household appliances；STM32；predicted mean vote；air qualit

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.1 国内研究现状 3

1.3 研究目标与研究内容 3

1.4 论文的主要内容及结构 4

第2章 总体设计 6

2.1 目标分析 6

2.2 硬件结构 6

2.2.1 硬件设计要求 6

2.2.2 硬件整体结构 7

2.3 软件结构 7

2.3.1 软件设计要求 7

2.3.2 软件整体结构 7

2.4 本章小结 8

第3章 硬件模块设计 9

3.1 硬件资源介绍 9

3.1.1 微控制器资源布局 9

3.1.2 微控制器的优异性介绍 10

3.2 各子模块资源介绍 10

3.2.1 温湿度测量模块的设计与实现 10

3.2.2 烟雾及有害气体浓度检测模块的设计与实现 13

3.2.3 红外发射模块的设计与实现 14

3.2.4 无线通信模块的设计与实现 14

3.2.5 输出显示模块资源介绍 16

3.3 本章小结 18

第4章 算法及程序设计 19

4.1 硬件模块连线说明 19

4.1.1 温湿度测量模块硬件连线 19

4.1.2 气体浓度检测模块硬件连线 20

4.1.3 红外发射模块硬件连线 21

4.1.4 无线通信模块硬件连线 21

4.2 程序设计 22

4.2.1红外控制编码方案 22

4.2.2 智能调温算法设计 26

4.2.3 无线通信部分算法设计 30

4.3 程序主体部分设计思路 35

4.4 本章小结 36

第5章 功能测试 37

5.1 硬件连线检测 37

5.2 系统整体测试 40

5.3 本章小结 43

第6章 总结与展望 44

6.1 论文工作总结 44

6.2 展望 44

参考文献 46

致谢 47

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

自从进入21世纪以来，经济和社会都得到了飞速发展，智能化需求在人们的日常生活中占据着愈来愈重要的地位。在1984年，美国联合科技公司第一次提出了设备信息化、整合化的概念。后来此概念被应用于康乃迪克州（Connecticut）哈特佛市（Hartford）的城市建筑，这不仅标志着第一栋“智能型建筑”的出现，也标志着在全球范围内，智能家居产业发展的序幕被拉开。智能家居在国外常用“Smart Home”表示，此外还有家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（Electronic Home /E-home）、数字家园（Digital Family）等称法。

2010年，苹果公司发布了iPhone4，这是一款具有划时代意义的移动设备。再到2011年第一季度，安卓系统的市场份额第一次反超塞班系统，成为拥有全球用户量最多的手机操作系统。据在接下来的几年中，谷歌旗下的安卓系统席卷了全球手机市场，2012年2月，安卓系统在中国市场占有率为68.4% 。再到2019年，中国已经成为了全球最重要的智能手机市场，占据全球智能手机销量的近30%。逐步成熟的物联网技术、智能设备普及化程度的提高，都使智能家居行业迎来了巨大的发展机会^[1]。随着物联网概念的逐步深入和渗透，物联网技术已经在诸多传统领域得以应用。通过美国麻省理工学院的定义，智能家居是一种具有适应性、预测性的智能服务系统。智能家居的实现目标是连接家庭中通信设备、家用电器和家庭安保等装置，进行集中的或异地的控制管理，并使得在家用设备与家居环境之中实现一种协调与平衡。