基于STM32开发的智能家居照明控制系统

1. 引言

智能家居照明控制系统通过整合各种传感器和控制器，能够实现对家居照明的自动化控制，包括光线检测、人体感应、远程控制等功能。这不仅提高了家庭生活的便利性，还能有效节能。本文将介绍如何使用STM32微控制器设计和实现一个智能家居照明控制系统。

2. 环境准备工作

硬件准备

STM32开发板（例如STM32F103C8T6）
光敏传感器（例如光电二极管）
人体红外传感器（例如PIR传感器）
继电器模块（用于控制灯光开关）
LED灯
OLED显示屏（用于显示系统状态）
Wi-Fi模块（例如ESP8266，用于远程控制）
按钮和LED（用于用户交互）
面包板和连接线
USB下载线

软件安装与配置

Keil uVision：用于编写、编译和调试代码。
STM32CubeMX：用于配置STM32微控制器的引脚和外设。
ST-Link Utility：用于将编译好的代码下载到STM32开发板中。

步骤：

下载并安装Keil uVision。
下载并安装STM32CubeMX。
下载并安装ST-Link Utility。

3. 系统设计

系统架构

智能家居照明控制系统通过STM32微控制器连接光敏传感器、人体红外传感器、继电器模块、LED灯、OLED显示屏和Wi-Fi模块，实现对家庭照明的智能控制。系统包括环境感知模块、照明控制模块、用户交互模块和远程通信模块。

硬件连接

将光敏传感器的VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，输出引脚连接到STM32的ADC引脚（例如PA0）。
将人体红外传感器的VCC引脚连接到STM32的5V引脚，GND引脚连接到GND，输出引脚连接到STM32的GPIO引脚（例如PA1）。
将继电器模块的控制引脚连接到STM32的GPIO引脚（例如PA2），用于控制LED灯的开关，继电器的输入端连接到LED灯，输出端连接到电源。
将OLED显示屏的VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，SCL和SDA引脚连接到STM32的I2C引脚（例如PB6、PB7）。
将Wi-Fi模块的TX、RX引脚分别连接到STM32的USART引脚（例如PA9、PA10），VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND。
将按钮的一个引脚连接到STM32的GPIO引脚（例如PA3），另一个引脚连接到GND。
将LED的正极引脚连接到STM32的GPIO引脚（例如PA4），负极引脚连接到GND。

4. 代码实现

初始化代码

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "light_sensor.h"
#include "pir_sensor.h"
#include "relay.h"
#include "oled.h"
#include "wifi.h"
#include "button.h"
#include "led.h"void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
static void MX_I2C1_Init(void);
static void MX_ADC1_Init(void);int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_USART1_UART_Init();MX_I2C1_Init();MX_ADC1_Init();LightSensor_Init();PIRSensor_Init();Relay_Init();OLED_Init();WiFi_Init();Button_Init();LED_Init();while (1) {float lightLevel = LightSensor_Read();bool motionDetected = PIRSensor_Detect();char displayStr[32];sprintf(displayStr, "Light: %.2f\nMotion: %s", lightLevel, motionDetected ? "Yes" : "No");OLED_DisplayString(displayStr);if (motionDetected && lightLevel < 50.0) {Relay_On();OLED_DisplayString("Light On");} else {Relay_Off();OLED_DisplayString("Light Off");}if (Button_IsPressed()) {LED_On();HAL_Delay(1000);LED_Off();}HAL_Delay(1000);}
}void SystemClock_Config(void) {// 配置系统时钟
}static void MX_GPIO_Init(void) {// 初始化GPIO__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_4;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}static void MX_USART1_UART_Init(void) {// 初始化USART1用于Wi-Fi通信huart1.Instance = USART1;huart1.Init.BaudRate = 115200;huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) {Error_Handler();}
}static void MX_I2C1_Init(void) {// 初始化I2C1用于OLED显示屏通信hi2c1.Instance = I2C1;hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK) {Error_Handler();}
}static void MX_ADC1_Init(void) {// 初始化ADC1用于光敏传感器数据采集ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};hadc1.Instance = ADC1;hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK) {Error_Handler();}sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_55CYCLES_5;if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK) {Error_Handler();}HAL_ADC_Start(&hadc1);
}

控制代码

#include "light_sensor.h"
#include "pir_sensor.h"
#include "relay.h"
#include "oled.h"
#include "wifi.h"
#include "button.h"
#include "led.h"void LightSensor_Init(void) {// 初始化光敏传感器
}float LightSensor_Read(void) {// 读取光敏传感器数据
}void PIRSensor_Init(void) {// 初始化人体红外传感器
}bool PIRSensor_Detect(void) {// 检测是否有人体活动
}void Relay_Init(void) {// 初始化继电器
}void Relay_On(void) {// 打开继电器（开启灯光）
}void Relay_Off(void) {// 关闭继电器（关闭灯光）
}void OLED_Init(void) {// 初始化OLED显示屏
}void OLED_DisplayString(char *str) {// 在OLED显示屏上显示字符串
}void WiFi_Init(void) {// 初始化Wi-Fi模块
}void Button_Init(void) {// 初始化按钮
}bool Button_IsPressed(void) {// 检测按钮是否按下
}void LED_Init(void) {// 初始化LED
}void LED_On(void) {// 打开LED
}void LED_Off(void) {// 关闭LED
}