基于STM32的智能室内光照控制系统

摘要

进入到21世纪的时代，经济持续快速发展，人们生活的质量显著提高，“绿色健康生活”这一理念已经成为现代人的热门话题。相对于传统的家居用品，人们更倾向于使用“智能化”、“多功能”、“自动化”的智能家居用品，其中智能家居照明系统就是典型之一。它能有效率，方便地管理室内照明情况，不需要每次手动开关，提供了科学的管理系统，以达到减少耗能、绿色生活的目的。
基于上述情况，本人毕业设计选题是智能室内光照控制系统。该系统以STM32F103C8T6单片机为采集和数据处理核心，通过串口通道的方式对采集的数据进行传送。有光敏传感器和声敏传感器实时对现场环境进行数据的采集，并通过蓝牙的方式发送到另外一块辅板上，在辅板上实时对数据做出正确的反应，并且加了一个继电器去模拟窗帘的控制，使得采集到的数据更好的得以利用。这样方便用户更科学，更节能的对室内照明进行管理。
关键词：智能室内照明，STM32，蓝牙

课题研究内容和方法

1.2.1 研究内容
本课题计划采用STM32开发板，光敏传感器和声敏传感器作为节点的采集数据，将采集到的数据通过串口通信传送到LED灯模块和继电器模拟的窗帘控制，对LED灯出现故障发出警响；除此之外，还有另一种模式，可以手动选择时间模式，通过人工设置LED灯的开关时间去控制室内照明情况，其中STM32作为主控对各个模块进行监测及控制。
目前为课题准备的设备有：STM32开发板、LCD显示屏、LED灯、继电器、蜂鸣器、光敏传感器，声敏传感器。
1.2.2 研究方法
首先，本课题项目要实现室内光照自动控制，所以需要用到STM32开发板控制，利用光敏传感器模块和声敏传感器模块，并且要收集它们采集到的数据；
其次，要预先设置好限定值（光照值以及声音值）；
再次，当前环境的光照和声音达到了限定值则自动控制灯的亮灭以及窗帘的开关；
用户可以选择时间模式，即手动设置LED灯的开关时间；
最后还要考虑系统有可能会出现故障的问题，然后本次系统模拟了出现故障时蜂鸣器会发出警响，当切断LED灯的电流时，蜂鸣器报警。

系统总体设计

本次系统的总体设计主要有硬件设计部分和软件设计部分这两大模块。硬件设计部分主要有STM32F103C8T6单片机，光敏传感器，声音传感器，串口，蜂鸣器，继电器组成。软件设计部分主要由STM32的初始化设置，采集数据并且进行发送，接收，LCD屏的显示组成。
其中STM32主要通过串口通信，从光敏传感器和声音传感器上采集数据并把数据从主板上通过蓝牙发送到辅板上，从而实现根据当前环境的明暗程度以及声音值的因素，通过在辅板上的灯以及继电器模拟窗帘的灯显示出来，更好，更科学地管理室内照明灯；其次，管理员也可以通过手动设置室内照明灯的开关时间。系统整体架构图如图2-1所示。

图2-1 系统整体架构图

硬件总体设计

硬件部份包含功能模块分别是：
主板：一个STM32F103C8T6单片机、光敏传感器、声音传感器、LCD1602显示器、独立按键、无线蓝牙收发器。主要是实现通过传感器采集数据，可以在时间模式下按键设置开关灯时间，在LCD屏上显示具体的数据的功能，通过蓝牙发送数据到辅板上。

图3-1主板系统总体接线图

系统设计流程

系统的软件设计流程图如图4-1所示：

图4-1系统总体流程图

结 论

当前，只要有人的地方，就一定少不了有照明灯，包括室内和室外，家庭和公众场合，因此就少不了存在电能浪费的现象，积少成多，那浪费掉的那些电能将是很庞大的一个数据。于是低功耗，低成本，质量高，操作便捷的智能室内照明控制的研究至关重要。
本文主要描述了智能照明控制系统中，硬件设备的介绍、搭建和软件系统的设计过程。包括以下部分：STM32处理器的介绍和实现；通过代码对相关STM32和传感器进行初始化，并通过串口蓝牙发送到另外一个辅板STM32板上；光敏传感器和声音传感器数据的采集，无线蓝牙发收器，按键，蜂鸣器，将一个个硬件模块通过串口连接成一个整体的硬件设计。
软件部分主要是用C语言编写而成，软件设计的思路主要是将智能室内照明控制的每一个功能做出软件模块化的划分，然后对每一个软件模块做出具体的设计。最终将一个个软件模块融合成一个整体的软件设计。
这次的设计带给我的收获不仅仅是技术上的知识提升与实践，而且也是思想上的开阔，能够很好的锻炼自己的创新思维，同时也是提高了一种发现问题并且能自行解决问题的能力，我相信这对我以后的生活和工作上都会带来积极的影响。
总而言之，本次系统设计还是比较简朴的。还有很多地方是可以改进的，例如除了蓝牙通信还可以使用无线WIFI进行通信，手机端上可以控制照明灯的亮灭以及设置时间模式下灯开关时间。这些改进的地方后续可以作进一步的研究。