摘 要

随着国家大力推进物联网，智能家居也应运而生，智能家居就是在互联网影响之下物联化的体现。自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后，国内广大的科技工作者纷纷热衷于智能家居的开发和推广，例如中电海康威视推出的萤石智能家居。本文利用软件Altium Designer和Keil5 MDK以及CCS5设计智能家居电器监视控制系统，实现对电器的安全监测和远程控制。

论文主要设计了智能家居系统中电器运行状态监视和近远程控制。首先，介绍了智能家居系统的系统框架和实现原理，以及系统子模块的功能和实现原理。其次，详细分析了STM32F4控制模块和STM32F4外围模块，并利用Altium Designer设计相应模块电路图，并利用软件Keil5 MDK完成主控程序设计。接着，对于家电的控制设计2种控制方式：⑴本地控制以 PC 机上为平台，通过在VS2015 开发环境编写的软件进行本地操作；⑵利用软件CCS5编写通信程序，设计 Web 服务器，用户可以通过远以太网登录系统，实现对家电的相关操作以及电器运行状态信息查询，比如电器电压、电流和室内温度等。

关键字：STM32；智能家居；GPRS 模块；远程控制

ABSTRACT

With the rapid development of the Internet of things, smart home has come into being, smart home is embodied in the Internet under the influence of the United states. Since the world's first intelligent building in the United States in 1984, the smart home has been the focus of various high-tech enterprises and scientific and technological workers. It is very important to monitor and control the network appliance in the smart home system, and one of the key technologies is the GPRS technology. In this paper, Altium Designer is used to design the monitoring and control system of intelligent household appliances.

This paper mainly studies the safety monitoring and remote control of the electrical appliances in the smart home system. First of all, this paper introduces the system framework and the realization principle of the smart home system, and the function and realization principle of the subsystem. Secondly, the principle of STM32 control module and STM32 peripheral module is analyzed in detail, and the corresponding module is designed by using Altium Designer. Furthermore, for the design of household appliances control three control modes: the local control to the PC machine as a platform, through the local operation in the development environment of VS2015 software; the system also designed a Web server, the user can through the far Ethernet login system, realize the operation of household appliances.

Keywords: STM32;smart home; GPRS module; remote contr

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 课题研究的目的与意义 1

1.3 国内外现状分析 2

1.3.1 国外现状分析 2

1.3.2 国内现状分析 3

1.4 本课题的主要研究内容及预期目标 3

1.5 本章概述 4

第二章 设计方案 5

2.1 需求分析 5

2.2 拟采用的技术方案 6

2.2.1 技术方案一 6

2.2.2 技术方案二 6

2.3 技术方案比较与选择 7

2.3.1 操作随意性 7

2.3.2 服务便利性 7

2.3.3 使用便捷性 8

2.3.4 报警提示性 8

2.3.5 系统灵活性 8

2.3.6 系统可靠性 8

2.4 实现方案总体设计 8

2.4.1 实现方案系统原理 9

2.4.2 实现方案结构体系 9

2.5 本章概述 10

第三章 硬件设计 11

3.1 硬件设计原理 11

3.2 主控工程设计与实现 11

3.2.1 主控工程原理 11

3.2.2 微控制器的系统结构 12

3.2.3 微控制器的启动配置 12

3.2.4 微控制器的电源控制 13

3.2.5 微控制器的复位配置 14

3.2.6 微控制器的调试端口 14

3.3 从机工程 14

3.3.1 无线通信模块 14

3.3.2 串口通信模块 15

3.3.3 GPRS技术优势 15

3.4 子模块工程 15

3.4.1 子模块工程原理 16

3.4.2 子模块工程的目标功能和实现流程 16

3.4.3 强电控制模块 17

3.4.4 交流电流检测模块 17

3.4.5 直流电流模块 18

3.4.6 过流保护模块 19

3.4.7 单片机控制模块 20

3.5 硬件设计实物展示 22

3.6 本章概述 23

第四章 软件设计 24

4.1 软件开发环境 24

4.2 软件设计原则 24

4.3 系统软件的总体设计 25

4.3.1 主程序设计 25

4.3.2 数据采集 26

4.3.3 串口模块设计 27

4.3.4 家电控制模块设计 28

4.4 常见AT命令 28

4.5 网页设计 29

4.6 系统整体性能测试 29

4.7 本章概述 30

第五章 总结与展望 31

5.1 总结 31

5.2 展望 31

参考文献 33

附录A 34

致 谢 35

1. 绪论
   1. 课题背景

很早以前就有人想建立智能家居系统，只不过一直没有实际的案例出现，直到1984年美国联合科技公司（United Technologies Building System）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州（Conneticut）哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding，才建造了第一栋智能化建筑，从而使全世界人民争相研究和建造智能家居^[1]。

智能家居系统是一个以房屋为基础建筑，并其基础上，整合网络技术、智能化电器以及自动化控制设备，建立控制系统、电器远程控制、电器管理为一体的舒适安全、便利环保的居住环境智能化。智能家居电器监测控制系统是通过物联网技术将家中的各种智能化设备（如电风扇、空调、灯泡、安防系统等智能化设备）连接到一起，提供家用电器的远程控制和本地控制、安全监控、以及可编程定时控制等多种功能的智能化系统，此系统除了可以对电器进行智能化控制和管理，电器的安全使用以及家中安全得到保障，会实时反馈信息，若有异常会报警提示户主。