摘要 系統以STM32F103為控制核心，用戶通過手機或其它手持設備經藍牙模塊發送數據到STM32上，STM32接收到指令處理后經紅外模塊發送到終端設備上。實現家居的智能控制，整個系統具有較強的抗干擾能力及可靠性，可適用于智能家居應用領域。

關鍵詞 智能家居;藍牙模塊;紅外模塊

智能家居是以住宅為平臺，利用綜合布線、網絡通信、智能家居系統設計方案、安全防范、自動控制、音視頻技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環保節能的居住環境。

1 智能家居系統硬件平臺

STM32的智能家居的系統拓撲結構如圖1所示，STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-M3內核。該系統采用STM32F103“增強型”系列的STM32芯片，設計的總體思路通過手機或其它手持設備的藍牙通信模塊與STM32上的藍牙模塊進行通信，接收到的數據進行處理，再通過紅外模塊發送到受控終端上。受控終端接收到紅外指令后執行指定的操作，如電視、風扇、空調等電器設備的開關等操作。紅外模塊可以學習到各種遙控器的指令，通過學習遙控器的指令儲存到QT軟件所編寫的界面中，解決了遙控器過多的煩惱，從而實現家居的智能化控制。通過報警模塊可以實現火災時的報警，保障了家居安全。

1.1 藍牙模塊

藍牙HC05是主從一體的藍牙串口模塊，即當藍牙設備與藍牙設備配對連接成功后，可以忽視藍牙內部的通信協議，直接將藍牙當作串口用。當建立連接，兩設備共同使用一通道也就是同一個串口，一個設備發送數據到通道中，另外一個設備便可以接收通道中的數據。當然，對于建立這種通道連接有一定條件，那就是對藍牙設置好能進行配對連接的AT模式。

HC05藍牙模塊與STM32的串口3相連接。HC05的RDX與STM32芯片的第55管腳USART3-TX連接，TXD與第56管腳USART3-RX連接，GND與Vcc連接到相應的GND與Vcc上，KEY與第65管腳PC8連接。模塊上電后，通過KEY接Vcc，使模塊進入AT指令，模塊的波特率設置為38400。

1.2 紅外模塊

BC7210芯片由海外知名廠商制造，比高公司擁有版權的紅外遙控解碼專用芯片。BC7210可以完成目前國內市場上常用的飛利浦RC5和NEC兩種紅外編碼信號的解碼。BC7210的輸出可以設置為并行輸出或者串行輸出，串行輸出方式兼容SPI和UART兩種接口，可以輕松完成與各種MCU的接口相連接，完成與MCU的通信。BC7210與STM32連接的硬件設計方法如圖2所示。

BC7210的串行輸出兼容于“波特率9 600 bit·s-1，1個起始位，1個停止位，無奇偶校驗”的USART，只需D7與STM32的87管腳USART2-RX連接。MOD與S/P分別與PB3和PB5相連接。這種接口方式只需占用1根口線，微處理器的數據接收可以由硬件完成，占用CPU資源少。

1.3 報警模塊

無線收發模組，采用射頻技術，也叫RF433射頻小模塊，采用全數字科技生產的單IC射頻前段與ATMEL的AVR單片機組成，可高速傳輸數據信號的微型收發信機，無線傳輸的數據進行打包、檢錯、糾錯處理。元器件都采用工業級標準，工作穩定可靠，體積小便于安裝。適用于安全報警、無線自動抄表、家居及工業自動化、遠端遙控、無線數傳等領域，433報警模塊與STM32的串口1相連接。

SM30型433MHz微功率無線串口通信模塊，是上海上志電子信息技術有限公司生產，可以動態管理無線通信方式：將STM32和無線模塊JP1引腳的1(GND)，2(Vcc)，3(RXD/TTL)，4(TXD/TTL)，9(RESET)共5個引腳連接好，1腳接GND，2腳接VCC，3和4兩腳分別接STM32的串口上，通過串口發送給模塊設置命令，設置完成以后，置SETEN為高電平或與地斷開，上電復位或RST(如果8腳接在用戶STM32的I/O口上)低電平(10 ms)復位，及可以用新的參數工作。

2 軟件系統設計

整個智能家居系統以STM32微處理器為控制核心，使用C語言編寫。智能家居系統的軟件可分為手機、STM32系統2個部分，主要由藍牙驅動程序、紅外驅動程序和433報警程序組成。QT的軟件控制流程如圖3所示。當一個特定事件發生時，一個信號被發射。QT的窗口部件有多種預定義的信號，但可以通過繼承來加入自己的信號。槽就是一個可以被調用處理特定信號的函數。信號與槽是寬松地聯系在一起：一個發射信號的類無需已知哪個槽要接收這個信號。QT信號和槽可以保證如果將一個信號與一個槽連接起來，槽會在正確的時間使用信號的參數而被調用。信號和槽可以使用任何數量、任何類型的參數。

2.1 手機軟件設計

通過調用Qobject對象的connect函數來將某個對象的信號與另一個對象的沐曹函數相關聯，這樣當發射者發射信號時，接收者的槽函數將被調用，該函數的定義為：

boolQObjeet：：eonnect(eonstQOb—ieet*sender，eonstchar*signal，

eonstQObjeet*reeeiver，eonstehar*mexnber)

conneet函數將sender對象中的信號signal與reeeiver中的member槽函數相關聯，這里的sender和receiver都是指向QObject類型對象的指針。QT的宏signal()用于指定信號signal;宏slot()用于指定槽函數。

當對象內部發生某些事件時，它有可能發出信號。如果這個信號連接到槽，那么相應的槽函數就被執行。可以將多個槽連接到同一個信號，那么這些槽就將一一被執行，其執行順序是任意的。

2.2 STM32系統軟件設計

STM32系統軟件設計首先對STM32系統的初始化，采用Rtthread系統并創建了3個子進程，分別為藍牙模塊子進程、紅外模塊子進程、報警模塊子進程，設定任務的優先級并初始化各子進程。編寫相應的初始化及數據處理函數實現系統的正常運行，通過Rtthread進行系統的線程調度。

STM32的軟件控制流程如圖4所示。

(1)藍牙子進程程序設計，KEY位置高電平進入AT指令模式，通過發送AT指令進行藍牙模塊的設置，例如USART_Send_Cmd(“%srn”，atstr);設置完成后KEY位置低進入數據透傳模式，進行數據傳輸。接受到指令后返回數據，手機端對返回數據進行分析，如果接受錯誤數據，則手機端重新發送數據。接收到正確數據后發送給相應的模塊，執行相應的操作。藍牙軟件設計流程如圖5所示。

(2)紅外子進程程序設計，先初始化紅外模塊，對要發送的數據解碼后編碼再經過紅外模塊發送出去。判斷是否發送結束，未發送完整則繼續發送。紅外軟件設計流程如圖6所示。

(3)報警子進程程序設計，初始化報警模塊，將一個家用煙感探測器與報警模塊相連，一旦超過設定值報警模塊通過STM32系統將報警信息，發送送到手機或其他終端設備上實現智能報警。判斷是否有報警信息，如果有報警信息則通過串口1將數據發送給STM32芯片，再執行報警函數。

2.3 該系統在智能家居系統中的應用

要控制紅外設備必須先學習控制該設備的紅外碼。首先，通過半口工具連接到該模塊，將該設備的遙控器對準紅外接收頭，通過半口工具發送對應的報文，按下需要學習的鍵，然后就可以收到該控制鍵對應的紅外碼。將學習到的紅外碼保存在QT的槽函數內。實現了一個手機或終端設備智能的控制家電，并且實現了智能報警。

3 結束語

綜上所述，可知基于STM32的智能家居系統實現簡單，應用廣泛。而藍牙技術的成熟和普及，可以將各種遙控器由一個Android手機軟件所代替，實現了智能化的控制電視、風扇、空調等設備。通過在室內安裝多個STM32系統，可以實現對每間房間的控制。基于STM32的智能家居系統綜合了多門技術，主要包括視藍牙通信、紅外遙控技術、433報警等，隨著這些技術的發展，該智能家居系統將擁有更為廣闊的發展空間。