基于 STM32 的智能家居环境监测系统设计

设计背景与意义

随着物联网和嵌入式技术的普及，智能家居正从简单的远程控制向环境感知与自主决策演进。当前市面上的产品多为分立模块，缺乏整体化的环境监测与多条件联动能力，且扩展性较差。本系统旨在解决上述问题，通过数据驱动控制逻辑，实现从'被动控制'到'主动管理'的转变。

硬件功能与选型

系统以 STM32F103C8T6 为核心，集成多种传感器与执行机构，支持本地 OLED 显示及机智云平台远程监控。

核心功能

传感器检测：涵盖烟雾、空气质量、一氧化碳、温湿度及光照强度。
数据显示：采用 0.96 寸 OLED 屏幕实时反馈数据。
执行控制：步进电机模拟窗户/风扇开关，声光报警提示异常。
联网通信：ESP8266 WiFi 模块接入云端，支持 App 远程操控与阈值设定。
双模式运行：支持手动（App 控制）与自动（阈值触发）两种工作模式。

元器件清单

主控：STM32F103C8T6
显示：0.96 OLED 屏幕
通信：ESP8266 WiFi 模块
传感器：DHT11（温湿度）、MQ-2（烟雾）、MQ-7（一氧化碳）、MQ-135（空气质量）、光敏电阻
外设：风扇、步进电机、蜂鸣器声光报警

系统架构与实物展示

主框图展示了各模块间的连接关系，软件流程图则体现了数据采集与状态判断的逻辑闭环。

系统主框图

软件流程图

PCB 设计兼顾了信号完整性与布局合理性，实际焊接效果如下：

PCB 正面

PCB 背面

软件程序设计

程序主要包含初始化、数据采集、WiFi 协议处理及用户交互逻辑。在代码实现上，我们采用了模块化设计，将传感器驱动与业务逻辑分离，便于维护与移植。

以下是核心代码实现，重点展示了阈值判断与设备联动逻辑：

u32 STM32_xx0 = 0X4E4C4A; u32 STM32_xx1 = 0X364B1322; u32 STM32_xx2 = 0X132D13;

u8 buff[];
u8 count;
dataPoint_t currentDataPoint;
u8 wifi_sta;
u8 mode = ; 
u8 NTP_sta = ;
u8 display_contrl = ;
u8 curtain_flag = ;
u8 last_curtain_flag = ;
 u8 DHT11_Temp, DHT11_Hum;
u16 Pre; 
u16 gz_value; 
u16 m2_value; 
u16 m7_value; 
u16 m135_value; 

u16 A_DHT11_Temp = ; 
u16 A_DHT11_Hum = ; 
u16 A_pre = ; 
u16 A_gz_value = ; 
u16 A_m2_value = ; 
u16 A_m7_value = ; 
u16 A_m135_value = ; 

  {
    TIM3_Int_Init(, ); 
    usart3_init();      
    ((*)&currentDataPoint, , (dataPoint_t));
    gizwitsInit();
}

  {
    currentDataPoint.valueLED = !LED0;
    currentDataPoint.valueCurtain = curtain_flag;
    currentDataPoint.valueTemp = DHT11_Temp;
    currentDataPoint.valueHum = DHT11_Hum;
    currentDataPoint.valuePre = Pre;
    currentDataPoint.valueGZ_Value = gz_value;
    currentDataPoint.valueMQ2_Value = m2_value;
    currentDataPoint.valueMQ7_Value = m7_value;
    currentDataPoint.valueMQ135_Value = m135_value;
}

  {
    u8 t = ;
     key_value;
    uart_init();
    delay_init();
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    Adc1_Channe_Init();
    KEY_Init();
    bmp280Init();
    (DHT11_Init());
    LED_Init();
    OLED_Init();
    OLED_Clear();
    Gizwits_Init();
    BEEP = ;
    
    () {
        Get_Data();
        
        (gz_value <= A_gz_value && mode == ) {
            LED0 = ; curtain_flag = ;
        }  (gz_value > A_gz_value && mode == ) {
            LED0 = ; curtain_flag = ;
        }
        
        (last_curtain_flag != curtain_flag && mode == ) {
            BUJING_Cotrol(curtain_flag, , );
            last_curtain_flag = curtain_flag;
        }
        (last_curtain_flag != currentDataPoint.valueCurtain && mode == ) {
            BUJING_Cotrol(currentDataPoint.valueCurtain, , );
            curtain_flag = currentDataPoint.valueCurtain;
            last_curtain_flag = currentDataPoint.valueCurtain;
        }
        
        (mode == ) {
            LED0 = !currentDataPoint.valueLED;
        }
        
        (DHT11_Temp >= A_DHT11_Temp || DHT11_Hum <= A_DHT11_Hum || Pre >= A_pre || 
           m135_value <= A_m135_value || m2_value >= A_m2_value || m7_value >= A_m7_value) {
            
        }  {
            BEEP = ;
        }
        
        key_value = KEY_Scan();
        (key_value == ) { display_contrl++; }
        
        
        (display_contrl %  ==  && t >= ) {
            OLED_ShowCHinese(, , ); OLED_ShowCHinese(, , );
            ((*)buff, , DHT11_Temp); OLED_ShowString(, , buff, );
            OLED_ShowCHinese(, , ); OLED_ShowCHinese(, , );
            ((*)buff, , DHT11_Hum); OLED_ShowString(, , buff, );
            OLED_ShowCHinese(, , ); OLED_ShowCHinese(, , );
            ((*)buff, , Pre); OLED_ShowString(, , buff, );
            OLED_ShowCHinese(, , ); OLED_ShowCHinese(, , );
            OLED_ShowCHinese(, , ); OLED_ShowCHinese(, , );
            ((*)buff, , gz_value); OLED_ShowString(, , buff, );
            OLED_ShowCHinese(, , ); OLED_ShowCHinese(, , );
            OLED_ShowCHinese(, , ); OLED_ShowCHinese(, , );
        }  (display_contrl %  ==  && t >= ) {
            OLED_ShowCHinese(, , ); OLED_ShowCHinese(, , );
            ((*)buff, , m2_value); OLED_ShowString(, , buff, );
            OLED_ShowCHinese(, , ); OLED_ShowCHinese(, , );
            ((*)buff, , m7_value); OLED_ShowString(, , buff, );
            OLED_ShowCHinese(, , ); OLED_ShowCHinese(, , );
            OLED_ShowCHinese(, , ); OLED_ShowCHinese(, , );
            ((*)buff, , gz_value); OLED_ShowString(, , buff, );
            OLED_ShowCHinese(, , ); OLED_ShowCHinese(, , );
            OLED_ShowCHinese(, , ); OLED_ShowCHinese(, , );
        }
        
        (t > ) {
            (m135_value > ) {
                OLED_ShowCHinese(, , ); 
                OLED_ShowCHinese(, , );
                BEEP = !BEEP;
            }  {
                OLED_ShowCHinese(, , ); 
                OLED_ShowCHinese(, , );
                BEEP = ;
            }
        }
        
        userHandle();
        WIFI_Contection(key_value);
        gizwitsHandle((dataPoint_t *)&currentDataPoint);
        Canshu_Change(key_value);
        t++;
        delay_ms();
    }
}

  {
    (key == ) {
        ();
        gizwitsSetMode(WIFI_AIRLINK_MODE);
    }
    (key == ) {
        ();
        gizwitsSetMode(WIFI_RESET_MODE);
    }
}

  {
    u8 obj = ;
    (key == ) {
        BEEP = ; OLED_Clear();
        () {
            key = KEY_Scan();
            (key == ) {
                obj++;
                (obj >= ) obj = ;
            }
            (( *)buff, , mode); OLED_ShowString(, , buff, );
            (( *)buff, , A_DHT11_Temp); OLED_ShowString(, , buff, );
            (( *)buff, , A_DHT11_Hum); OLED_ShowString(, , buff, );
            (( *)buff, , A_pre); OLED_ShowString(, , buff, );
            (( *)buff, , A_gz_value); OLED_ShowString(, , buff, );
            (( *)buff, , A_m2_value); OLED_ShowString(, , buff, );
            (( *)buff, , A_m7_value); OLED_ShowString(, , buff, );
            (( *)buff, , A_m135_value); OLED_ShowString(, , buff, );
            
            
            (obj == ) { OLED_ShowString(, , , ); }
            (obj == ) { OLED_ShowString(, , , ); }
            (obj == ) { OLED_ShowString(, , , ); }
            (obj == ) { OLED_ShowString(, , , ); }
            (obj == ) { OLED_ShowString(, , , ); }
            (obj == ) { OLED_ShowString(, , , ); }
            (obj == ) { OLED_ShowString(, , , ); }
            (obj == ) { OLED_ShowString(, , , ); }
            
            
            (obj == ) { (key == ) A_DHT11_Temp += ; (key == ) A_DHT11_Temp -= ; }
            (obj == ) { (key == ) A_DHT11_Hum += ; (key == ) A_DHT11_Hum -= ; }
            (obj == ) { (key == ) A_pre += ; (key == ) A_pre -= ; }
            (obj == ) { (key == ) A_gz_value += ; (key == ) A_gz_value -= ; }
            (obj == ) { (key == ) A_m2_value += ; (key == ) A_m2_value -= ; }
            (obj == ) { (key == ) A_m7_value += ; (key == ) A_m7_value -= ; }
            (obj == ) { (key == ) A_m135_value += ; (key == ) A_m135_value -= ; }
            (obj == ) { (key == ) mode += ; (key == ) mode -= ; (mode >= ) mode = ; }
            
            (key == ) { OLED_Clear(); ; }
        }
    }
}

  {
      bmp280_press, bmp280;
    DHT11_Read_Data(&DHT11_Temp, &DHT11_Hum);
    bmp280GetData(&bmp280_press, &bmp280, &bmp280);
    Pre = bmp280_press;
    gz_value =  - get_Adc_Value();
    m2_value = get_Adc_Value();
    m7_value = get_Adc_Value();
    m135_value =  - get_Adc_Value();
}

  {
    (mode == ) {
        (count--) {
            BUJ1 = ; BUJ2 = ; BUJ3 = ; BUJ4 = ; delay_ms(time);
            BUJ1 = ; BUJ2 = ; BUJ3 = ; BUJ4 = ; delay_ms(time);
            BUJ1 = ; BUJ2 = ; BUJ3 = ; BUJ4 = ; delay_ms(time);
            BUJ1 = ; BUJ2 = ; BUJ3 = ; BUJ4 = ; delay_ms(time);
        }
    }
    (mode == ) {
        (count--) {
            BUJ1 = ; BUJ2 = ; BUJ3 = ; BUJ4 = ; delay_ms(time);
            BUJ1 = ; BUJ2 = ; BUJ3 = ; BUJ4 = ; delay_ms(time);
            BUJ1 = ; BUJ2 = ; BUJ3 = ; BUJ4 = ; delay_ms(time);
            BUJ1 = ; BUJ2 = ; BUJ3 = ; BUJ4 = ; delay_ms(time);
        }
    }
}

基于 STM32 的智能家居环境监测系统设计

设计背景与意义

硬件功能与选型

核心功能

元器件清单

系统架构与实物展示

软件程序设计

更多推荐文章

相关免费在线工具

基于 STM32 的智能家居环境监测系统设计

设计背景与意义

硬件功能与选型

核心功能

元器件清单

系统架构与实物展示

软件程序设计

微信扫一扫，关注极客日志

更多推荐文章

相关免费在线工具