3G网络下的无线智能家居系统

摘要：系统采用STM32作为主控器，完成DHT11温湿度采集、OV2640视频采集、LED灯与继电器开关等监测和控制。设计3G网络下的WiFi节点，通过TCP/IP接入网方式和Android二次开发，实现TCP/IP协议和手机应用软件，完成远程智能家居监控功能，达到了智能家居的无线化和手机化。

关键词：智能家居 3G网络 TCP/IP Android

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）04-0025-01

21世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。随着全球智能触摸革命的到来，让这场革命亦在家居领域上演。这让更多的智能家居厂商将智能终端控制系统移植到手机中，通过手机、ipad或笔记本，用户手指一点，轻松实现对灯光、窗帘和家用电器的控制。随着手机的普及，通过3G网络能实现将所有的家电用品和家庭安全监控、防盗报警，甚至社区内各种信息交互结合起来，让消费者实现远程精确调整家居环境，这既解决了传统家居墙上开关的不便也改善了跨产业的合作困难。

1 硬件平台

本系统选用了ARM处理器作为实现平台，ARMCortex-M3内核对STM32系列处理器提供的标准支持，在STM32上软件移植相对比较方便、开发难度相对比较小、开发成本、参考资料相关程度大等方面的综合考虑，选用STM32作为主控制器。

2 软件平台

在STM32F103微处理器上移植LWIP协议，实现无操作系统的TCP/IP协议的实现，减少对RAM的占用。远程PC监控端的管理软件是采用C++。Microsoft Visual Studio 2008开发环境方便以后的修改和使用。远程监控端的应用软件可使维护人员能通过界面数据表、实时视屏监控方便地观测各远程监测点工作状态。Android手机端的APP开发采用JAVA语言及eclispe开发环境平台。手机端软件将可以在手机上对监控节点电器设备进行控制、获取实时视频图像、温湿度数据。

3 系统整体结构（图1）

因STM32F103处理能力有限，无法做复杂图像压缩算法，加之考虑为更快数据传输速率和更新图像的频率，更好的视频显示效果，所以摄像头模块选择OV2640内部DSP压缩后的JPEG压缩图像格式。本项目中WIFI模块为性价比高、低功耗及优异的电源管理性能适用于STM32低容量嵌入式系统的WM-G-MR-9模块，为了更快数据传输速率和更新图像的频率、更好的视频显示效果则用SDIO接口。本系统通过DHT11检测出当前环境的温湿度，将所测数据交给STM32进行分析处理，分别存入不同数组以便显示时候用。并用LED灯模拟真实的家居照明灯，STM32单片机可接受指令对该灯亮灭进行控制。使用继电器进行开关控制，接到家电控制指令后，可对家庭中低功率电器进行开关控制。

4 功能验证

4.1 智能家居Wifi节点（图2）

4.2 控制主机PC界面（图3）

4.3 手机APP监控界面（图4）

5 结语

本设计提出并且论证了设计方案，详细阐述了无线通信基本方式、实时监控操作功能的实现方法及相关电路的设计原理。设计中充分利用了系统的软硬件资源，实现了各个模块的协调控制，提高了系统的可靠性和通用性。系统样机经过调试、测试验证，能够完成智能家居所要求的功能。

参考文献

[1]张洋，刘军，严汉宇.原子教你玩STM32（库函数版）[M].北京航空航天大学，2013.

[2]BehrouzA.Forouzan.TCP/IP协议族[M].王海等译.北京：清华大学出版社，2011.