论文总字数：19728字

目 录

1 绪论 1

1.1 课题研究的背景与意义 1

1.2 国内外研究与发展现状 1

1.2.1 国外研究现状 1

1.2.2 国内研究现状 2

1.2.3 未来发展趋势 2

1.3 本课题研究的基本内容 3

2 系统总体方案设计 4

2.1 任务分析 4

2.2 方案设计 4

2.3 各模块选型 4

2.3.1 MCU选型 4

2.3.2 通信模块选型 5

2.3.3 检测模块选型 5

2.3.4 显示模块选型 6

2.4 最终方案与功能实现 6

3 下位机硬件设计 7

3.1 单片机最小系统模块 7

3.1.1 STM32F103RCT6简介 7

3.1.2 数据采集 8

3.2 通信模块 9

3.3 检测模块 9

3.3.1 温湿度检测模块 9

3.3.2 人体检测模块 10

3.3.3 火焰检测模块 11

4 系统软件设计 11

4.1 上位机软件设计 12

4.1.1 开发软件简介 12

4.1.2 APP界面设计 12

4.1.3 APP工作流程 13

4.2 下位机软件设计 13

4.2.1 DHT11温湿度传感器 14

4.2.2 显示模块 15

5 软硬件调试 16

5.1 上位机调试 16

5.2 下位机调试 17

5.2.1 HC-05蓝牙模块 17

5.2.2 DHT11 温湿度传感器 18

5.2.3 火焰传感器 19

5.2.4 人体传感器 20

6 总结与展望 20

6.1 总结 20

6.2 展望 20

参考文献 21

致谢 22

附录A 23

附录B 26

基于STM32的智能家居监控系统设计

张然

，China

Abstract : In view of the shortcomings of current smart home systems such as wiring troubles, high production and maintenance costs, and poor mobility, a design and implementation scheme based on STM32 microcontroller and wireless Bluetooth communication technology are presented. Building a wireless communication network based on Bluetooth technology, using the STM32 minimum system hardware platform, and equipped with Android technology to design the mobile control terminal, using a mobile phone or tablet APP to monitor the home environment. The experimental results show that the system has the advantages of simple wiring, low production cost and good mobility. It can realize the local wireless monitoring of smart home systems and has great use value.

Keywords: smart home; STM32; Bluetooth; wireless monitoring

1 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

随着信息时代的高速的发展，人们的生活开始和信息产品接轨，信息产品的多样化、智能化以及其实用性开始慢慢改变着人们的生活方式和生活环境，智能家居应运而生。

智能家居是基于用户住宅环境的一种智能产品。结合了多种传感器，对家居环境的变化进行检测，当家居环境异常时，能够及时报警，保证了用户对家居环境变化的了解，其所表现出的“智能化”得到了用户的广泛认可。

智能家居利用物联网技术通过控制面板将家中的照明灯、电视机、空调、安防系统等设备连接到一起，实现了对家居环境的灯光、家用电器的控制，还与其安防监控系统连接在一起，在保证家居舒适性的同时又不失对安全性的考虑。智能家居就相当于一个生活的小助手，随时将家居环境的数据传输给用户，很好的提升了用户的生活品质。

现如今的信息产业人工智能最为火热，也成为各大信息巨头争相发展的方向，其中智能家居这一环至关重要，不可忽视。

1.2 国内外研究与发展现状

1.2.1 国外研究现状

智能家居的概念早已存在，但直到1984年，早期才有智能家居建筑的例子。美国的一家公司建造了世界上第一座智能家居建筑，从此各个国家的信息产业公司便争相对智能家居进行了研究，相继建造了属于不同国家不同地区别具风貌的智能家居建筑^[1]。其中，尤为突出的就是美国、法国和东南亚部分经济较为发达的地区。还有消息称，在美国，微软总裁比尔盖茨耗资600亿美元为自己打造了一栋智能家居，并写进了自己的“未来之书”，而且日本在2000年左右智能家居的用户住宅覆盖率已经达到了65%；可以看出，各国很重视智能家居产业的发展，取得了较高的发展成果。

在美国，有近4万户家庭安装了智能家居系统。根据美国的一家智能家居公司统计的数据来看，上个世纪九十年代的时候美国每户家庭的智能家居的建造费用都接近一万美元。这个时期美国的先进自动化产品高速发展，但是其智能家居的覆盖率十分小，可见智能家居的市场启动还需要一段时间，但据有关信息产业的专家预测，在未来的几年时间里，智能家居产业将会迅速发展，居民住宅的智能家居覆盖率会也会大幅度升高，发展前景十分可观。在新加坡，智能家居监控系统目前安装在近30个住宅区。

大部分的用户住宅尚未被开发，可见智能家居拥有很大的市场，虽然在市场上的用户住宅普及率还比较低，但并没有影响各个行业巨头去争抢市场的一席之地。由此美国、欧洲、日本等国家纷纷提出了属于他们国家的智能家居的EJJ协议，分别将他们国家不同的家居总线技术带到了他们的智能家居产品网络上。目前市场上更受消费者青睐的智能家居监控系统有美国的X-10系统、新加坡的8X系统和德国的EIB系统。比较这些系统的优缺点，主要集中在产品的售价、各国的电网系统差别以及各国消费者的生活习惯的不同。所以一种面向大众消费者，适应于多国家居环境变换、价格低廉的智能家居系统亟待出现。

1.2.2 国内研究现状

20世纪80年代末，当国外智能家居产业发展火爆时，智能家居在中国的概念还比较陌生，因此智能家居在中国的发展相对较晚。但是国外较成熟的智能家居技术也给国内家居产业的发展提供了好的基础与借鉴，加上我国政府对智能家居产业的大量投入与相关政策的制定，国内的智能家居产业一时间得到了较大的发展空间也取得了一系列的发展成果^[2]。智能家居是中国新兴的产业，处于引进和发展的阶段。但随着智能家居概念的普及和智能家居产品的推广，市场的消费潜力仍然很大。正是因为这个原因，国内的各大信息产业对市场进行了需求调研与研究，看见了市场对智能家居产品的需求之大，加大力度进行需求性研发，研发并生产了一批适合国内消费群体的产品，导致国内一大批智能家居公司迅速发展，形成了有中国特色的智能家居。

就目前来看，国内的智能家居发展已经达到了成熟期，各大信息产业公司已经从对国外技术的引进过渡到自主研发了，整个产业已经进入人性化与实用化阶段。

智能家居按应用方式分，主要可分为有线的和无线的两种^[3]。有线的，或称总线型，这种方式所有的控制设备都必须通过有线方式与控制器相连接，控制器终端具有众多的信号线，一旦遇到问题如果标识不清就会排查困难，而且布线成本高、维护不便、改造不便也是它的缺点。当然这也并不是说有线的一无是处，如果在新房设计之初就预留好管线的话，很多问题也都可以避免，而且它超级稳定的性能也是无线型始终无法超越的优点。另一种是无线型的，无线的传输方式无非就是红外、蓝牙、wifi、射频、Zigbee、电力载波等，每一种传输方式都有它的优缺点。

1.2.3 未来发展趋势

智能住宅的建设是中国可持续发展的需要。象征着将来的大部分区域住宅向智能化的发展又迈进了一步。据2月份发布的《中国智能家居设备行业前瞻与投资策略规划报告》推测，未来几年我国智能家居将迎来爆发期，年增长率将保持在50%左右。2018年，我国智能家居市场规模已经达到1396亿元。随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，人们越来越注重自己生活环境的舒适、安全与便利。近年来兴起的智能家居系统顺应人们的这种需求，行业也逐渐发展扩大^[4]。

从技术看智能家居未来趋势。其实，智能家居技术并不是靠什么尖端技术堆积而成的产物，而是对网络技术、通讯技术及自动化控制技术等的结合和应用。对技术、功能、操作、外观的过度追求只会适得其反，令产品也不容易普及。毕竟功能复杂、操作困难的智能化产品会让用户觉得繁琐和有负担。

智能家居的未来发展会是什么样?说简单一点，据业内人士，表示智能家居最终的目的是让智能家居系统更多按照主人的生活方式来服务主人;创造一个更舒适，更健康，更环保，更节能，更智慧的科技居住环境。如果要具体地讲，从技术的角度来讲，未来的智能家居将朝以下几个方向发展：

（1）未来5年触摸控制，将成为智能家居普及型的控制方式，通过一个智能触摸控制屏实现对家庭内部为灯光，电器，窗帘，安防，监控，门禁等智能控制，这是必配的。

（2）智能手机，将成为未来智能家居相对重要的移动式智能控制终端，通过手机的智能家居客户端软件或WEB方式，实现对家庭内部的远程监控与控制，实现对家里远程开锁，客人图像确认，远程开启空调以及暖器设备。这将成为每个人必需的移动控制方式。

（3）无线与有线控制系统，将会无缝结合，干线区域采用布线控制系统，小区域采用无线控制系统，这将是未来智能家居控制系统与技术的发展方向。

从市场的角度来看。今年，国家把智能家居写入了政府报告， 2018年要大力改造提升传统产业，将发展智能制造作为主攻方向。

（1）智能家居将成为家庭版的物联网，实现家庭内部所有物体的相互通讯将是智能家居未来发展方向^[5]。

（2）智能家居系统将于智慧国家智能系统，智能城市系统，智能楼宇与智能小区，实现无缝联接，所有的智能家居系统，都必然会兼容与以上大系统的无缝控制联动。

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