基于STM32设计的智能家居控制系统设计_语音+环境检测(OneNet)_2022
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了基于STM32设计的智能家居控制系统设计_语音+环境检测(OneNet)_2022相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1. 前言
如今的智能家居越来越深入人心，越来越受人们的欢迎。智能家居作为与人们日常生活息息相关的科技智能产物，可以给我们的生活带来舒适便利。随着物联网、云计算、无线通信等新技术的发展，智能家居得到了快速发展，能让用户利用智能手机来控制家中的设备，实现远程控制、场景控制、联动控制和定时控制等功能。在安全防护上，智能家居安防系统则够在原来的基础上提供立体化防护，帮助用户时刻守护住宅安全，更符合人们的安全需求。节能减排方面的也有积极作用。比如说，智能家居照明系统，它充分利用了自然光的照明作用，自动调节灯具的亮度，在保证室内明亮度的同时，将能耗降到最低，而对于洗手间、储藏室等地方，更是做到了人来灯亮、人走灯灭，一方面方便了用户的日常生活，另一方面也能防止用户忘记及时关灯而造成浪费。
项目源码与资料下载地址: https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/85896987
2. 设计要求总结
设计题目：基于物联网的语音和环境检测的智能家居控制系统设计
第一种：控制方式需经结合语音命令控制, 控制开关门、灯、电视、开关空调、开关电扇、开关窗帘等。
第二种：控制方式是基于环境检测自动执行控制,根据环境检测结果控制相应的执行机构协作，比如: 当光照低于一定程度（比如低于5OLux)且有人在家里自动开灯，没人在家时自动关灯;如温度高于阈值并且有人在家时打开空调，没人在家时自动关闭等;如光照强度低于一定程度会自动关闭窗帘。电脑和手机APP两端云平台可以展示温湿度，光照等信息，还有各家居的状态，可以在云平台控制家居的开关，可以在云平台进行两种控制方式的切换。
技术选项总结：
（1）物联网平台采用OneNet：OneNET是由中国移动打造的PaaS物联网开放平台。平台能够帮助开发者轻松实现设备接入与设备连接，快速完成产品开发部署，为智能硬件、智能家居产品提供完善的物联网解决方案。
（2）主控芯片采用：STM32F103C8T6
（3）语音控制芯片采用：LD3320 支持普通话识别。
（4）开关空调、开关风扇 采用继电器模拟：两个1路5V继电器控制
（5）开关窗帘采用步进电机模拟: 28BYJ4步进电机模拟
（6）室内照明灯（卧室、客厅）：2盏 3W大功率LED灯模拟
（7）环境光检测检测：BH1750数字传感器
（8）联网的WIFI ：选择ESP8266
（9）OLED屏幕：模拟电视显示
（11）温湿度检测：DHT11模块
其中：
（1）STM32主控芯片、语音控制芯片LD3320、室内照明大功率LED灯、环境光检测BH1750、ESP8266-WIFI 通过排母插在PCB板子上。
（2）步进电机UL2003驱动板、继电器 使用排针外接。
Android平板电脑显示效果：
Android手机显示效果：
3. 硬件选型
3.1 STM32F103C8T6
STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M 内核STM32系列的32位的微控制器，程序存储器容量是64KB，需要电压2V~3.6V，工作温度为-40°C ~ 85°C。
3.2 语音识别模块: LD3320
3.3 ESP8266 -串口WIFI
3.4 LED灯-RGB灯
3.5 3W大功率LED灯
3.6 OLED模块
3.7 步进电机模块
3.8 继电器模块
3.9 杜邦线(母对母)
3.10 红外寻迹/循迹模块
3.11 温湿度-DHT11
3.12 BH1750光敏传感器
4. OneNet创建产品与设备
4.1 创建产品
地址：https://open.iot.10086.cn/develop/global/product/#/console
登录官网、点击右上角进入控制台，然后跟着截图步骤做。
4.2 创建设备
4.3 创建数据流模板
这里添加的就是需要上传的数据流名称，与传感器对应。
添加完毕。一共10个数据点类型。
4.4 创建应用
链接：https://open.iot.10086.cn/studio/view/project
新建项目：
4.5 布局界面
选择表盘修改名称。
修改完点击这里保存。
表盘数据的格式后缀可以修改。
添加按钮。
添加段落。
页面布局成功。
4.6 绑定数据源
接下来是重点，要为每个控件绑定数据源，才可以与设备进行交互。
上面的产品ID和Key从哪里来？ 看下面截图。
然后继续增加即可。
接下来重新进入到刚才给控件绑定数据源的页面。绑定数据源即可。
取消过滤器配置，使用数据源的数据值。
下面介绍按钮的数据源配置。
每个开关可以向设备端发送命令，修改命令下发的格式。
这里的V 表示是一个变量，如果我设置成sw1:V 那么就表示下发的命令就是sw1:0或者是sw1:1
其他的按钮一样的配置方法，我就不一一截图了。
4.7 保存预览发布
回到项目页面点击发布。就可以分享链接给别人了。
本项目发布链接地址：https://open.iot.10086.cn/view/main/index.html#/share2d?id=62625265bb4cd10035477bae
5. MQTT协议登录
（1）MQTT服务器地址信息
文档: https://open.iot.10086.cn/doc/v5/develop/detail/248
IP地址: 183.230.40.96
端口号: 1883
（2）生成登录密匙信息
查看MQTT登录报文需要填写的参数来源与格式。
文档: https://open.iot.10086.cn/doc/v5/develop/detail/265
算法介绍文档：https://open.iot.10086.cn/doc/v5/develop/detail/241
下载token生成工具。
工具软件里需要填写的参数如下：
【1】res选项参数的格式： products/产品ID/devices/设备名称
【2】et是设置token过期时间：算出1970-1-1到你想要设置的到期时间，单位是秒，填入即可。
比如： 超时时间设置为2022-4-7,那么，这里填入的秒就是：1970-1-1到2022-4-7之间的秒单位时间。
【3】key的参数格式： 就是设备创建之后，在设备详情页的key
C语言获取秒单位时间的代码：
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <time.h>
int main()
time_t time_sec;
time_sec=time(NULL); //当前的秒单位时间--UTC时间
printf("当前时间(秒):%ld\\n",time_sec);
printf("加一年的时间(秒):%ld\\n",time_sec+12*30*24*60*60);
return 0;
设备密匙查看：
填入在生成密匙软件中的参数格式：
res选项：products/507546/devices/dev1
et是设置token过期时间：1680445911
key的设备key：vdUElCh1OE0oFV6UNewtZIMryKU8OhQiIbAbKwTc9ak=
生成登录密匙：
生成的值：
version=2018-10-31&res=products%2F507546%2Fdevices%2Fdev1&et=1680445911&method=md5&sign=qgaS0NCoxqSnIFZGL%2Fz81Q%3D%3D
生成的数据就是MQTT服务器登录的密匙。
（3）主题订阅与发布的格式
文档地址：https://open.iot.10086.cn/doc/mqtt/book/device-develop/protocol.html
订阅 topic 订阅效果
$sys/pid/device-name/dp/post/json/accepted 订阅设备数据点上报成功的消息
$sys/pid/device-name/dp/post/json/rejected 订阅设备数据点上报失败的消息
$sys/pid/device-name/dp/post/json/+ 订阅设备数据点上报结果
$sys/pid/device-name/cmd/request/+ 订阅设备所有命令消息
$sys/pid/device-name/cmd/response/+/+ 订阅设备所有命令应答结果消息
$sys/pid/device-name/cmd/# 订阅设备所有命令相关消息
$sys/pid/device-name/# 订阅设备所有相关消息
上传数据点的格式介绍：https://open.iot.10086.cn/doc/mqtt/book/example/datapoints.html
topic 命名规则如下：
$sys/pid/device-name/dp/post/json
本例中，发布 topic 名称为：
$sys/238322/mqtts-test-device/dp/post/json
payload示例如下：
"id": 123,
"dp":
"temperatrue": [
"v": 30,
],
"power": [
"v": 4.5,
]
当前设备的主题订阅与主题发布总结：
IP地址: 183.230.40.96
端口号: 1883
clientId: dev1
username: 507546
password: version=2018-10-31&res=products%2F507546%2Fdevices%2Fdev1&et=1680445911&method=md5&sign=qgaS0NCoxqSnIFZGL%2Fz81Q%3D%3D
订阅主题: $sys/507546/dev1/#
发布主题: $sys/507546/dev1/dp/post/json
发布消息:
"id":123,"dp":"bh1750":["v":45],"dht11_h":["v":88],"dht11_t":["v":26]
发布消息:
"id":123,"dp":"bh1750":["v":45],"dht11_h":["v":88],"dht11_t":["v":26]
"id":123,"dp":"bh1750":["v":45],"dht11_h":["v":88],"dht11_t":["v":26],"gps":["v":"lon":120.086199,"lat":30.139219]
（4）软件模拟登录测试
当前采用MQTT客户端模拟设备，登录Onetnet测试，完成数据交互，测试云端产品设备交互是否OK。
软件下载地址：https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/18784012
根据软件提示，填充好参数，点击连接服务器，接着订阅主题，发送主题。
然后网页登录OneNet查看设备状态，与数据显示。
查看上传的数据。
（5）云端下发命令给设备
onenet支持以同步的形式发送命令给设备，方便控制设备。
发送命令的方法和设备应答的说明文档：https://open.iot.10086.cn/doc/v5/develop/detail/267
总结：
云端下发的命令格式：
$sys/507546/dev1/cmd/request/3baf8324-e5d4-43f1-be89-118299c3b583
LED_ON
其中：
3baf8324-e5d4-43f1-be89-118299c3b583 表示当前的请求ID，设备应答的时候需要带上这个ID返回去。
LED_ON 表示云端下发的命令内容
设备收到这个命令之后，需要向云端回应。
回应的格式如下：
发布主题： $sys/507546/dev1/cmd/response/3baf8324-e5d4-43f1-be89-118299c3b583
发布的消息：111
其中：111 是返回给云端的消息内容，111是随便写的，举个例子。
下面来实操演示一下过程：
登录OneNet官网，点开设备列表页面，先让设备登录服务器，点击更多操作，点击下发命令。
编辑好参数，点击发送。
这时MQTT设备端就会收到提示。
然后拼接好命令再发送应答给服务器。
网页上收到正确的响应。
发布的网页上也显示了正确的数据：
6. LD3320语音识别模块编程
下载程序示例。 将开发板的串口通过USB转TTL模块连接电脑即可。
波特率是9600，语音识别时，想要说小杰，唤醒语音识别，然后再说出指令，唤醒语音识别就，模块上有一个红色的LED灯会亮。
当前支持的指令如下：
小杰，开卧室灯
小杰，关卧室灯
小杰，开客厅灯
小杰，关客厅灯
小杰，打开电视
小杰，关闭电视
小杰，打开风扇
小杰，关闭风扇
小杰，打开窗帘
小杰，关闭窗帘
小杰，打开空调
小杰，关闭空调
7. STM32设备端开发
7.1 程序下载
7.2 原理图
7.3 硬件接线
本设计的硬件接线说明:
（1）OLED显示屏接线:
D0----(SCK)------------------->>PB14
D1----(MOSI)------------------>>PB13
RES—(复位脚低电平有效)-------->>PB12
DC--(数据和命令控制管脚)------>>PB1
CS--(片选引脚)---------------->>PA7
GND--------------------------->>GND
VCC--------------------------->>3.3V或者5V
（2）ATK-ESP8266 WIFI接线
PA2(TX)--RXD 模块接收脚
PA3(RX)--TXD 模块发送脚
GND---GND 地
VCC---VCC 电源（3.3V~5.0V）
（3）LD3320语音识别模块接线说明
GND----GND
VCC---3.3V
PB11----LD3320语音模块_TX
PB10----LD3320语音模块_RX
（4）开关空调：1路5V继电器控制
PA6------LED
（5）开关风扇：1路5V继电器控制
PA4------LED
（6）开关窗帘采用步进电机模拟: 28BYJ4步进电机模拟
ULN2003接线:
IN-D: PB5 d
IN-C: PB4 c
IN-B: PB3 b
IN-A: PB2 a
+ : 5V
- : GND
（7）卧室照明灯：一盏3W大功率LED灯模拟
PB8------LED
（8）客厅照明灯：一盏3W大功率LED灯模拟
PB9------LED
（9）环境光检测检测：BH1750数字传感器
SDA-----PB7
SCL-----PB6
GND---GND 地
VCC---VCC 电源（3.3V~5.0V）
（10）温湿度传感器: DHT11
VCC--VCC
GND---GND
DAT---PA5
（11）红外寻迹/循迹模块
VCC--3.3V
GND---GND
DAT---PA8
（--）板载LED灯:低电平亮
LED1--PC13
BEEP2--PC14
（--）板载按键:
KEY1--PA0 按下为高电平
7.4 核心代码
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "timer.h"
#include "oled.h"
#include "fontdata.h"
#include "esp8266.h"
#include "app.h"
#include "mqtt.h"
#include "iic.h"
#include "bh1750.h"
#include "dht11.h"
#include "motor.h"
/*
本设计的硬件接线说明:
（1）OLED显示屏接线:
D0----(SCK)------------------->>PB14
D1----(MOSI)------------------>>PB13
RES—(复位脚低电平有效)-------->>PB12
DC--(数据和命令控制管脚)------>>PB1
CS--(片选引脚)---------------->>PA7
GND--------------------------->>GND
VCC--------------------------->>3.3V或者5V
（2）ATK-ESP8266 WIFI接线
PA2(TX)--RXD 模块接收脚
PA3(RX)--TXD 模块发送脚
GND---GND 地
VCC---VCC 电源（3.3V~5.0V）
（3）LD3320语音识别模块接线说明
GND----GND
VCC---3.3V
PB11----LD3320语音模块_TX
PB10----LD3320语音模块_RX
（4）开关空调：1路5V继电器控制
PA6------LED
（5）开关风扇：1路5V继电器控制
PA4------LED
（6）开关窗帘采用步进电机模拟: 28BYJ4步进电机模拟
ULN2003接线:
IN-D: PB5 d
IN-C: PB4 c
IN-B: PB3 b
IN-A: PB2 a
+ : 5V
- : GND
（7）卧室照明灯：一盏3W大功率LED灯模拟
PB8------LED
（8）客厅照明灯：一盏3W大功率LED灯模拟
PB9------LED
（9）环境光检测检测：BH1750数字传感器
SDA-----PB7
SCL-----PB6
GND---GND 地
VCC---VCC 电源（3.3V~5.0V）
（10）温湿度传感器: DHT11
VCC--VCC
GND---GND
DAT---PA5
（11）红外寻迹/循迹模块
VCC--3.3V
GND---GND
DAT---PA8
（--）板载LED灯:低电平亮
LED1--PC13
BEEP2--PC14
（--）板载按键:
KEY1--PA0 按下为高电平
*/
//物联网服务器的设备信息
#define MQTT_ClientID "dev1"
#define MQTT_UserName "507546"
#define MQTT_PassWord "version=2018-10-31&res=products%2F507546%2Fdevices%2Fdev1&et=1680445911&method=md5&sign=qgaS0NCoxqSnIFZGL%2Fz81Q%3D%3D"
//订阅与发布的主题
#define SET_TOPIC "$sys/507546/dev1/#" //订阅
#define POST_TOPIC "$sys/507546/dev1/dp/post/json" //发布
//设置连接的路由器信息
#define CONNECT_WIFI "Xiaomi_meizi6" //将要连接的路由器名称 --不要出现中文、空格等特殊字符
#define CONNECT_PASS "12170307yu" //将要连接的路由器密码
#define CONNECT_SERVER_IP "183.230.40.96" //服务器IP地址
#define CONNECT_SERVER_PORT 1883 //服务器端口号
char mqtt_message[100];
//WIFI发送数据存储区域
char data_buff[500];
u8 esp8266_state=0;
double Longitude=120.196517; //经度
double latitude=30.194493; //纬度
u8 bh1750=0;
u8 dht11_temp;
u8 dht11_humidity;
u8 sw1=0;
u8 sw2=0;
u8 sw3=0;
u8 sw4=0;
u8 sw5=0;
u8 sw7=0;
/*
主函数: 程序执行的入口
*/
int main(void)
u8 dian_shi=0; //1表示电视开 0表示电视关
u8 mode=0; //0 表示手动模式 1表示自动模式
u32 i=0;
u8 key_val;
u32 TimeCnt=0;
u32 wifi_TimeCnt=0;
JTAG_Set();
USART1_Init(115200); //串口1的初始化
USART2_Init(115200); //串口-WIFI
TIMER2_Init(72,20000); //超时时间20ms
USART3_Init(9600); //串口-语音模块
TIMER3_Init(36,20000); //超时时间20ms
//板载按键初始化
KEY_Init();
//板载LED灯初始化
LED_Init();
//外接LED初始化
LED2_Init();
//BH1750的IIC接口
IIC_Init();
//初始化DHT11
DHT11_Init();
//步进电机初始化
Moto_Init();
//初始化
APP_Init以上是关于基于STM32设计的智能家居控制系统设计_语音+环境检测(OneNet)_2022的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
毕业设计：基于STM32的智能家居无线(蓝牙wifi)语音控制系统
STM32的语音识别智能垃圾桶电路方案（原理图+源码+教程）