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    一款基于stm32芯片的智能家居系统的设计
    发布日期:: 发布时间:2024-05-17 01:00:42 来源:爱游戏彩票官网 作者:爱游戏彩票平台    点击率:15

      科学技术的高速发展大大提高了人们的生活品质,智能家居作为高品质生活的代表产品越来越受到人们的关注。智能家居是以居家环境为平台,融合了建筑、通信、网络、计算机、自动控制等技术形成的,集功能性、服务性、管理性为一体的舒适、安全、便利、环保的居住环境,是高新技术在生活中的典型应用之一。

      本文基于Cortex—M3架构的STM32系列芯片,设计开发了一套智能家居系统。本系统以智能家居为核心,包括智能插座、多功能面板、红外转发、电动窗帘、窗户控制模块、光强度及温、湿度计等多种智能家居产品,也可与红外探测器、烟感探测器、门禁、网络摄像机等安防产品组建智能家居的安防系统。智能家居可通过以太网或Wifi与家庭信息互联处理中心通讯;各智能产品通过RS485总线方式与通讯。对系统的控制方式包括:上位机控制、触屏控制,或利用手机、iPAD等移动互联产品进行控制。如图1所示为系统示意图。

      智能家居是智能家居系统的核心处理模块,是整个智能家居系统的关键。本设计中的智能家居基于STM32芯片设计,并根据的功能分为如下几个模块:模拟量采集输入模块、开关量输出模块、RS-485通信模块、ADC转换模块、以太网接口模块、JTAG模块、电源模块、无线通信模块、输入、输出LED显示模块。其硬件结构框图如图2所示。

      智能插座以STM32系列芯片为核心,内含ADE7753电能芯片、液晶屏、继电器等,可计量显示对应家用电器的电量参数,并可设置何时启动该家用电器的电源,可合理分配家中用电负荷,实现智能电网功能,可通过485总线与通讯,也可独立工作。

      多功能面板以STM32系列芯片为核心,包含4路继电器输出,可同时控制4路负载(灯、排气扇等),可通过485总线与通讯,也可独立工作。

      红外转发器是以STM32系列芯片为核心。可学习、存贮、接收和转发电视机、空调及其他电器的遥控器红外信号,可通过485总线与通讯,也可独立工作。

      本设计采用的彩色触摸屏是一套以嵌入式低功耗CPU为核心(主频400MHz)的高性能嵌入式一体化触摸屏。该产品设计采用了7英寸高亮度TFT液晶显示屏(分辨率800×480),四线电阻式触摸屏,高档塑料结构,工业级低功耗,CPU400MHz,64M内存,64M闪存,1*RS232(隔离接口),1*RS485(隔离接口),1*USB接口(一主一从),24VDC电源输入,功耗小于7W。同时还预装了嵌入式实时多任务操作系统组态软件。可通过485与智能家居通讯,可实现遥控、遥信、遥调及情景模式的设定。2 智能家居系统的硬件平台设计

      STM32F103VET系列芯片使用高性能的ARMCortex-M3 32位的RISC内核,工作频率为72MHz,内置高速存储器(高达512k字节的闪存和64K字节的SRAM)带512k字节闪存的微。包含3个12位的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器,还包含标准和先进的通信接口:多达2个I2C接口、3个SPI接口、2个I2S接口、1个SDIO接口、5个USART接口、一个USB接口和一个CAN接口。USB、CAN、11个定时器、3个ADC、13个通信接口。本设计中对STM32F103VET芯片的管脚做了功能划分,如图3所示。

      8路NPN达林顿连接晶体管阵列适用于低逻辑电平数字电路(如TTL、CMOS或PMOS/NMOS)和较高的电流/电压要求之间的接口,广泛应用于计算机、工业用和消费类产品中的灯、继电器、打印锤或类似负载中。所有器件具有集电极开路输出和续流箱位二极管,用于抑制跃变。ULN2803的设计与标准TTL系列兼容,采取AP=DIP18,AFW=SOL18封装方式,在本设计中ULN2803用于8路继电器输出的驱动电路。

      TLP280-4是一块超小且超薄的耦合器,适用于贴片安装,常用于PCMCIA传真调制解调器、可编程电路中。6N137光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器,其内部电路由一个850 nm波长AlGaAs LED和一个集成检测器组成,其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。6N137具有温度、电流和电压补偿功能,广泛用于高速数字开关、马达控制系统和A/D转换等电路中。本设计中采用TLP280-4构成的8路光耦隔离输入端电路,采用6N137构成的2路高速光耦隔离输入端电路。

      SN65LBC184工作原理电路如图4所示。由DIR5控制通信方向,当DIR5端为高电平时为接收状态,反之,则为发送状态。

      ADE7553单相电能计量芯片具有高精度、低功耗的特点。有功电能计量误差小于0.1%,具有SPI串口通讯方式和DIDT传感器接口,使用5V直流电源供电。该芯片内部有很多寄存器,在设计中只需通过对其寄存器进行读写操作即可。

      可提供双路12V/0.5A的电源输出,供与之相连的智能产品或模块使用。电路如图5所示。

      整个智能家居系统的软件设计主要包括三部分:智能家居上位机管理软件、智能家居产品(、智能插座、多功能面板等)、触摸屏。其中,智能家居上位机管理软件是基于Lab VIEW开发环境开发的应用软件,是系统的集中管理手段和工具。该软件通过以太网协议和智能家居底层控制协议在应用层面的融合,可实现对家居中安防设备、电气设备的控制,温度、灯光等参量的调节,以及场景设置、定时、远程监控等功能。如图6所示为上位机管理软件界面和客厅灯光程序框图。

      智能家居产品的软件设计基于STM32单片机,采用C语言编写完成。包含程序和多个设备的驱动程序。智能模块和间通过RS485接口进行通讯,可以直接使用标准的串口驱动程序。设计驱动程序的大部分工作就是根据硬件结构来“填写”框架中的函数。主要的函数包括open()、read()、write()、ioctl()、release()、module_init()和module_exit()等。

      触摸屏通过RS485与智能家居通讯,通过预装的嵌入式实时多任务操作系统组态软件,实现对家居设备的控制和情境模式的设定。如图7所示为触摸屏的界面。

      本文设计了一个基于STM32的智能家居系统,包括、智能电度表、智能插座、多功能面板等多个智能家居模块。同时,配合红外探测器、烟感探测器、门禁、网络摄像机等安防产品可组建成完善的智能家居系统。本系统具有控制方式多样灵活、模块功能可扩展性强、设备操作简单易行等优点,适合家庭、教学、实验开发等多个领域。

      STM32 F 103 C 6 T 7 xxx 1 2 3 4 5 6 7 8 第1部分:产品系列名,固定为STM32 第2部分:产品类型;F表示这是Flash产品,目前没有选项 第3部分:产品子系列;103表示增强型产品,101表示基本型产品,105表示集成一个全速USB 2.0 Host/Device/OTG接口和两个具有先进过滤功能的CAN2.0B,107表示在STM32F105系列基础增加一个10/100以太网媒体访问(MAC),互联型产品 第4部分:管脚数目;T=36脚;C=48脚;R=64脚;V=100脚;Z=144脚 第5部分:闪存存储器容量:6=32K字节;8=64K字节;B=128K字

      ADS1246是TI公司大致在2009年中期推出的24位ADC,最高采样速率可达2Ksps,其为单通道器件,与之相对应的还有ADS1247和ADS1248三通道器件,但特性并非完全一致。据TI资料介绍,ADS1246在ADS1247/ADS1248功能上做出简化,保留了其部分特性。本次设计,需要用到24位单通道转换器件,于是考虑用到ADS1246,主用STM32L系列。以下为ADS1246的引脚图 上图显示ADS1246引脚图,其CS/SCLK/DIN/DUT为SPI通讯接口,RESET/START/DRDY为控制与状态脚,AVDD/AVSS以及DVDD/DGND分别为模拟/数字电源供电端,REFP/REFN为基准源输入

      的驱动 /

      1.需求分析 随着人类社会的进步和科学技术的迅猛发展,人类开始迈人以数字化和网络化为平台的智能化社会,人们对工作、生活等环境的要求也越来越高,其中正在兴起的基于物联网技术的智能家居则是依照工程学原理,融合个性需求,将感应器嵌入到与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖等中,通过现有网络链接、控制和管理,实现“以人为本”的全新家居生验。 但由于体制、行业利益等方面的原因,我国目前的三表远程计量、住户安全监控、小区管理等系统大都自成体系,独立设备、独立线路结构、独立的管理运营模式.在该模式下,无疑会造员和设备的极大浪费,同时会给住户带来使用上的极大不便及增加维护、维修的

      方面的应用 /

      前言 本篇主要是介绍一种处理问题的思路,即当我们在做STM32应用开发过程中,遇到芯片异常复位,或者进入了异常处理时,如何通过集成开发环境,如IAR,KEIL等查看相应的ARM内核寄存器,定位出应用软件产生异常的地方! 问题描述 某STM32用户反馈,当使用STM32L4芯片的时候,程序运行一段时间后,会忽然复位。复位后程序继续运行,但是还会继续复位,原因不详! 问题分析 针对于此类问题,我们可以按照一个统一的思路去处理。分析本案例的大致步骤如下: 1、初步确定复位的原因,是硬件复位,如外部NRST被拉低,还是软件复位,包括软件直接调用复位,或者看门狗复位,还是低功耗模式如standby模式被唤醒时产生中断; 2、查看复位

      异常复位的经典案例! /

      便携式心电图设备的出现使心电信号能够在更多场合进行采集,它既可以实现可移动化,又可以实时的对心电信号进行分析。通过内置大容量存储器件能够对患者进行长时间的实时监护,并记录患者的心电数据,通过USB接口与PC机进行数据传输,以提交到专业医疗机构做进一步分析和诊断。 1、系统整体设计概述 系统原理框图可以用图1表示。心电信号由电极获取,送入心电采集电路,经前置放大、主放大、高低通滤波、电平抬升后,得到符合要求的心电信号,并送入到STM32的ADC进行AD转换。为了更好地抑制干扰信号,在电路中还引入了右腿驱动电路。系统控制芯片采用STM3。

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