摘要：随着经济的快速增长，快节奏的生活状态使得人们越来越注重生活质量，如何建立一个高效率、低成本的智能家居控制系统成为自动控制领域的一个热门研究方向。
本文设计了基于Android和蓝牙通信的智能家居控制系统。该系统以单片机为核心，结合传感器模块和继电器模块，实现了对家庭电器的控制。智能家居控制系统可以准确的对室内温湿度等环境参数进行智能采集，能对采集到的环境参数进行相应数据处理并且判断是否报警等。其中该系统对温控系统实现智能化的控制，以达到节能环保的目的，实验测试表明该智能家居设备有自动检测家庭环境指标并可以对采集信息进行及时稳妥的处理，精度高，检测范围广，稳定性好，显示简单，操作简便，抗干扰能力强等优良性能。
关键词：STM32；智能家居；蓝牙通信；节能环保
1 引言
本文介绍的智能家居控制系统可以使得人们通过安卓APP对家中的任意电器进行控制，设计上主要依靠STM32单片机为主要控制模块，它具备接收和发送数据的双重身份，通过蓝牙通信、自动控制等一系列技术来实现对家居的智能控制。
2 系统总体设计
该智能家居控制系统的总体框图如图所示，各部分主要由STM32单片机微控制模块、蓝牙通信模块、烟雾传感器模块、温湿度传感器、蜂鸣器模块、OLED液晶显示模块以及继电器模块等器件组成。该智能家居控制系统具体设计流程为：STM32单片机接收到传感器传回的周围环境的温湿度数值和烟雾浓度，然后驱动OLED液晶显示模块显示数据，用户可以通过显示模块得知室内环境情况，同时用户可以直接使用手机APP发出指令，STM32单片机通过蓝牙通信模块接收到指令后执行相应的动作。系统内部的工作原理是：通过各种传感器对室内的湿度、温度、烟雾浓度等信息进行采集，并进行初步的数据处理，然后将处理好的信息传给单片机模块，经单片机对各种数据处理，并且在显示器上显示，同时对采集上来的信息进行相关的操作，同时用户可以利用手机蓝牙遥控的方法对控制系统下达指令，完成相关操作。
系统结构原理图
3 系统硬件设计
3.1 STM32单片机主控模块
本文采用的是意法半导体（ST ）公司生产的 STM32 系列处理器，该 32 位处理器基于 ARM Cortex-M3 内核，具有低功耗、集成度高、处理速度快、低调试成本等众多优点，十分符合本系统的设计要求和实际应用。作为 ARM 系列的一员，基于Cortex-M3 内核的 STM32 系列处理器的能力已经逐渐超越了ARM7，由于其功能强、易开发、性价比高等特点，目前应用已十分广泛。该系统中，单片机相当于中枢以及中转站，具有接受信息以及发出指令的功能，能对各种传感器采集上来的数据进行处理，并筛选出有用信息做出准确的判断，且将指令下达给继电器模块执行相关的操作。
3.2 烟雾传感器模块
本系统中的烟雾传感器选择MQ-X系列气体传感器，MQ-X系列气体传感器使用的是气敏材料，使用简单的电路可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号，然后将该信号传给单片机，用于检测室内空气是否清净以及用于检测有害气体浓度是否过高，室内气体异常时蜂鸣器自动报警，以便采取相应的措施。
3.3 温湿度采集模块
由于DHT11传感器具有较高的工作精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电压与温湿度成线性比例的优点，因此本系统的温湿度采集模块的核心器件选择DHT11传感器。温湿度采集模块的功能是实现室内环境温湿度的获取，并且将室内的温度信息传给主控系统，以监控室内温湿度是否正常。主控将温湿度在显示器显示，同时通过指令对继电器进行控制进而控制风扇的工作以实现对室内温度进行控制。
3.4蓝牙通信模块
HC05-是一款高性能的主从一体蓝牙串口模块，可以同各种带蓝牙功能的电脑、蓝牙主机、手机、PDA、PSP 等智能终端配对，该模块支持非常宽的波特率范围：4800~1382400，并且模块兼容 5V 或 3.3V 单片机系统电压，可以很方便与产品进行连接。使用非常灵活、方便。本项目中使用蓝牙模块完成控制系统和手机端的连接。
3.5 继电器模块
本系统中使用电磁继电器模块，电磁继电器是一种电控制器件，当输入量的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统和被控制系统之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，本项目中控制系统使用电磁继电器模块达到弱电控制强电的目的。
3.6 0.96OLED液晶显示模块
本项目组通过对各种液晶显示器性能参数与价格的比较，鉴于0.96OLED液晶显示模块具有显示质量高、重量轻、功耗低等特点，因此本项目组选择了0.96OLED液晶显示模块显示数据。0.96OLED液晶显示模块的主要功能是接受并显示系统的当前温湿度、室内光照强度，让人对当前参数有具体的了解，以便采取相应的操作。
4 结束语
本文设计了一个基于Android和蓝牙通信的智能家居控制系统，同时通过配合温湿度采集模块、0.96OLED液晶显示模块、烟雾传感器模块与排风扇模块等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。
参考文献：
[1]张逢雪，等.基于STM32单片机的无线智能家居控制系统[J].行业应用与交流，2011（8）
[2]汪月鹏.基于Android平台上BLE的智能家居控制系统设计与实现[J].物联网技术，2016，（03）
作者简介：
连军（1995-），男，河南人，大学本科，就读于西北民族大学自动化专业。
基金项目：西北民族大学电气工程学院“双E”项目资助（项目编号：201842508）
论文作者:连军,买彩凤,刘明
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/13
标签：模块论文; 蓝牙论文; 温湿度论文; 控制系统论文; 单片机论文; 传感器论文; 智能家居论文; 《电力设备》2019年第2期论文;