看案例网站,深圳专业做网站,网站建设维护及使用管理办法,网站优化的策略使用 STM32 设计的较为复杂的物联网项目#xff0c;包括智能家居控制系统#xff0c;涵盖了硬件和软件的详细设计。 一、硬件设计
微控制器#xff1a;选择 STM32F4 系列微控制器#xff0c;如 STM32F407ZGT6#xff0c;具有高性能和丰富的外设资源。
传感器模块#x…使用 STM32 设计的较为复杂的物联网项目包括智能家居控制系统涵盖了硬件和软件的详细设计。 一、硬件设计
微控制器选择 STM32F4 系列微控制器如 STM32F407ZGT6具有高性能和丰富的外设资源。
传感器模块
温度和湿度传感器如 DHT22 用于监测室内环境温湿度。
光照传感器如 BH1750 检测环境光照强度。
人体红外传感器如 HC-SR501 感知人体活动。
烟雾传感器如 MQ-2 监测烟雾浓度预防火灾。
门窗磁传感器检测门窗开关状态。
通信模块
Wi-Fi 模块如 ESP8266 实现与云服务器的无线通信上传传感器数据和接收控制指令。
蓝牙模块如 HC-05 用于本地设备与手机等终端的短距离通信。
执行器模块
继电器控制灯光、插座等设备的开关。
电机驱动模块控制窗帘电机、风扇等设备。 显示模块
TFT 彩色液晶显示屏实时显示系统状态和传感器数据。
存储模块
EEPROM 芯片如 AT24C02 存储系统配置和一些关键数据。
电源管理模块
采用高效率的降压稳压芯片如 LM2596 将输入电源转换为适合各个模块的工作电压。
配备电池管理电路支持备用电池供电确保系统在市电断电时仍能正常工作一段时间。 二、软件设计
系统初始化
初始化 STM32 时钟、GPIO 、ADC 、SPI 、I2C 等外设。
初始化 Wi-Fi 模块和蓝牙模块连接到预设的网络和配对设备。
初始化传感器和执行器的相关引脚。
传感器数据采集
定期读取温度、湿度、光照、人体红外、烟雾等传感器的数据并进行数据校准和滤波处理。
通过 ADC 采集模拟量传感器的数据如烟雾浓度。
数据处理与决策
根据传感器数据判断环境状态如是否有人、温度是否过高、烟雾是否超标等。
基于预设的规则和逻辑决定执行相应的控制动作如打开灯光、启动风扇、发送报警信息等。
通信协议实现
使用 TCP/IP 协议与云服务器进行通信上传传感器数据并接收服务器下发的控制指令。
通过蓝牙协议与本地手机等设备进行通信实现近场控制和数据查看。
用户界面设计
在 TFT 显示屏上设计友好的用户界面实时显示传感器数据、系统状态和操作提示。
处理触摸屏输入实现用户交互操作。
存储管理
将系统配置信息如 Wi-Fi 密码、设备 ID 等存储在 EEPROM 中确保断电不丢失。
记录关键的操作日志和传感器数据历史以便后续查询和分析。
异常处理与系统自恢复
监测系统运行状态如电源电压、程序运行状态等。
当出现异常情况如传感器故障、通信中断、内存溢出等时采取相应的处理措施如重启相关模块、发送故障报警等并尝试自动恢复系统正常运行。 #include stm32f4xx.h
#include stdio.h
#include string.h
#include stdlib.h
#include math.h // Wi-Fi 相关
#include wifi.h
// 传感器相关
#include dht22.h
#include bh1750.h
#include hc_sr501.h
#include mq2.h
#include door_window_sensor.h
// 显示相关
#include tft_display.h
// 存储相关
#include eeprom.h // 传感器引脚定义
#define DHT22_DATA_PIN GPIO_Pin_0
#define DHT22_PORT GPIOA
#define BH1750_SDA_PIN GPIO_Pin_1
#define BH1750_SCL_PIN GPIO_Pin_2
#define BH1750_PORT GPIOA
#define HC_SR501_PIN GPIO_Pin_3
#define HC_SR501_PORT GPIOB
#define MQ2_PIN GPIO_Pin_4
#define MQ2_PORT GPIOC
#define DOOR_WINDOW_SENSOR_PIN GPIO_Pin_5
#define DOOR_WINDOW_SENSOR_PORT GPIOD // 执行器引脚定义
#define RELAY_PIN GPIO_Pin_6
#define RELAY_PORT GPIOE // 通信引脚定义假设用于与 Wi-Fi 模块通信的 UART
#define USART_TX_PIN GPIO_Pin_9
#define USART_TX_PORT GPIOA
#define USART_RX_PIN GPIO_Pin_10
#define USART_RX_PORT GPIOA // 显示引脚定义假设用于 TFT 显示屏的 SPI 接口
#define TFT_SCK_PIN GPIO_Pin_13
#define TFT_SCK_PORT GPIOB
#define TFT_MISO_PIN GPIO_Pin_14
#define TFT_MISO_PORT GPIOB
#define TFT_MOSI_PIN GPIO_Pin_15
#define TFT_MOSI_PORT GPIOB
#define TFT_CS_PIN GPIO_Pin_12
#define TFT_CS_PORT GPIOB
#define TFT_RST_PIN GPIO_Pin_11
#define TFT_RST_PORT GPIOB // 初始化所有 GPIO 引脚
void GPIO_Init(void)
{ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA | RCC_AHB1Periph_GPIOB | RCC_AHB1Periph_GPIOC | RCC_AHB1Periph_GPIOD | RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE); // DHT22 数据引脚配置 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin DHT22_DATA_PIN; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode GPIO_Mode_IN; GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(DHT22_PORT, GPIO_InitStruct); // BH1750 I2C 引脚配置 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin BH1750_SDA_PIN | BH1750_SCL_PIN; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStruct.GPIO_OType GPIO_OType_OD; GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(BH1750_PORT, GPIO_InitStruct); // HC-SR501 引脚配置 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin HC_SR501_PIN; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode GPIO_Mode_IN; GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(HC_SR501_PORT, GPIO_InitStruct); // MQ-2 引脚配置 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin MQ2_PIN; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode GPIO_Mode_AN; GPIO_Init(MQ2_PORT, GPIO_InitStruct); // 门窗磁传感器引脚配置 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin DOOR_WINDOW_SENSOR_PIN; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode GPIO_Mode_IN; GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(DOOR_WINDOW_SENSOR_PORT, GPIO_InitStruct); // 继电器引脚配置 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin RELAY_PIN; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode GPIO_Mode_OUT; GPIO_InitStruct.GPIO_OType GPIO_OType_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed GPIO_Speed_100MHz; GPIO_Init(RELAY_PORT, GPIO_InitStruct); // USART 引脚配置 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin USART_TX_PIN | USART_RX_PIN; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStruct.GPIO_OType GPIO_OType_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(USART_TX_PORT, GPIO_InitStruct); // TFT 显示屏引脚配置 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin TFT_SCK_PIN | TFT_MISO_PIN | TFT_MOSI_PIN | TFT_CS_PIN | TFT_RST_PIN; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStruct.GPIO_OType GPIO_OType_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(TFT_SCK_PORT, GPIO_InitStruct);
} // 初始化 USART 用于与 Wi-Fi 模块通信
void USART_Init(void)
{ USART_InitTypeDef USART_InitStruct; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_InitStruct.GPIO_Pin USART_TX_PIN | USART_RX_PIN; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStruct.GPIO_OType GPIO_OType_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(USART_TX_PORT, GPIO_InitStruct); USART_InitStruct.USART_BaudRate 115200; USART_InitStruct.USART_WordLength USART_WordLength_8b; USART_InitStruct.USART_StopBits USART_StopBits_1; USART_InitStruct.USART_Parity USART_Parity_No; USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStruct.USART_Mode USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; USART_Init(USART1, USART_InitStruct); USART_Cmd(USART1, ENABLE);
} // 初始化系统
void System_Init(void)
{ GPIO_Init(); USART_Init(); // 初始化其他硬件模块 DHT22_Init(); BH1750_Init(); HC_SR501_Init(); MQ2_Init(); DoorWindowSensor_Init(); TFT_Init(); EEPROM_Init(); // 连接 Wi-Fi 网络 WiFi_Connect(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
} // 读取 DHT22 传感器数据
void ReadDHT22(float *temperature, float *humidity)
{ DHT22_ReadData(temperature, humidity);
} // 读取 BH1750 光照传感器数据
float ReadBH1750(void)
{ return BH1750_ReadLightIntensity();
} // 读取 HC-SR501 人体红外传感器数据
uint8_t ReadHC_SR501(void)
{ return HC_SR501_ReadState();
} // 读取 MQ-2 烟雾传感器数据
float ReadMQ2(void)
{ return MQ2_ReadSmokeConcentration();
} // 读取门窗磁传感器数据
uint8_t ReadDoorWindowSensor(void)
{ return DoorWindowSensor_ReadState();
} // 控制继电器
void ControlRelay(uint8_t state)
{ if (state) { GPIO_SetBits(RELAY_PORT, RELAY_PIN); } else { GPIO_ResetBits(RELAY_PORT, RELAY_PIN); }
} // 上传数据到云服务器
void UploadDataToCloud(float temperature, float humidity, float lightIntensity, uint8_t isPersonDetected, float smokeConcentration, uint8_t isDoorOpen)
{ char dataBuffer[256]; sprintf(dataBuffer, { \temperature\: %.2f, \humidity\: %.2f, \light_intensity\: %.2f, \is_person_detected\: %d, \smoke_concentration\: %.2f, \is_door_open\: %d }, temperature, humidity, lightIntensity, isPersonDetected, smokeConcentration, isDoorOpen); WiFi_SendData(dataBuffer);
} // 主函数
int main(void)
{ float temperature, humidity; float lightIntensity; uint8_t isPersonDetected; float smokeConcentration; uint8_t isDoorOpen; System_Init(); while (1) { ReadDHT22(temperature, humidity); lightIntensity ReadBH1750(); isPersonDetected ReadHC_SR501(); smokeConcentration ReadMQ2(); isDoorOpen ReadDoorWindowSensor(); // 在 TFT 显示屏上显示数据 TFT_DisplayData(temperature, humidity, lightIntensity, isPersonDetected, smokeConcentration, isDoorOpen); // 控制继电器 if (isPersonDetected) { ControlRelay(1); } else { ControlRelay(0); } // 上传数据到云服务器 UploadDataToCloud(temperature, humidity, lightIntensity, isPersonDetected, smokeConcentration, isDoorOpen); // 延迟一段时间 HAL_Delay(5000); }
}
