当前位置： 首页 > news >正文

基于STM32的智能家居控制系统 - 嵌入式开发期末项目

news 2025/9/30 8:24:00

项目概述

本项目是一个基于STM32微控制器的智能家居控制系统，集成了温湿度监测、灯光控制、OLED显示和蓝牙通信等功能。通过手机APP可以远程监控家居环境并控制家电设备，实现了智能化的家居管理。

硬件组成

  • 主控芯片：STM32F103C8T6

  • 温湿度传感器：DHT11

  • 显示模块：0.96寸OLED显示屏

  • 通信模块：HC-05蓝牙模块

  • 执行器件：继电器模块

  • 其他：LED指示灯、按键、蜂鸣器

系统架构

text

手机APP <--> 蓝牙模块 <--> STM32主控制器 <--> 各传感器和执行器|+--> DHT11温湿度传感器+--> OLED显示屏+--> 继电器(灯光控制)+--> LED状态指示

核心代码实现

1. 主程序框架

c

#include "stm32f10x.h"
#include "dht11.h"
#include "oled.h"
#include "bluetooth.h"
#include "relay.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"// 全局变量定义
uint8_t Temperature, Humidity;
uint8_t Light_Status = 0; // 0:关, 1:开
uint8_t BT_Data[20];int main(void)
{// 系统初始化System_Init();// 外设初始化DHT11_Init();OLED_Init();Bluetooth_Init();Relay_Init();LED_Init();// 开机显示OLED_ShowString(0, 0, "Smart Home System");OLED_ShowString(0, 2, "Initializing...");Delay_ms(1000);OLED_Clear();while(1){// 读取温湿度数据if(DHT11_Read_Data(&Temperature, &Humidity) == SUCCESS){Display_Sensor_Data();}// 处理蓝牙数据if(Bluetooth_Receive_Data(BT_Data)){Process_BT_Command(BT_Data);}// 状态监测与更新System_Status_Update();Delay_ms(500);}
}

2. 温湿度传感器驱动

c

// dht11.h
#ifndef __DHT11_H
#define __DHT11_H#include "stm32f10x.h"#define DHT11_GPIO_PORT    GPIOB
#define DHT11_GPIO_PIN     GPIO_Pin_12#define DHT11_OUT_H        GPIO_SetBits(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN)
#define DHT11_OUT_L        GPIO_ResetBits(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN)
#define DHT11_IN           GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN)void DHT11_Init(void);
uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *temp, uint8_t *humi);
uint8_t DHT11_Read_Byte(void);#endif

c

// dht11.c
#include "dht11.h"
#include "delay.h"void DHT11_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT11_GPIO_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(DHT11_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);DHT11_OUT_H;
}uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *temp, uint8_t *humi)
{uint8_t buf[5];uint8_t i;DHT11_OUT_L;Delay_ms(18);DHT11_OUT_H;Delay_us(30);GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(DHT11_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);if(DHT11_IN == 0){while(DHT11_IN == 0);while(DHT11_IN == 1);for(i=0; i<5; i++){buf[i] = DHT11_Read_Byte();}while(DHT11_IN == 0);GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_Init(DHT11_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);DHT11_OUT_H;if(buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3] == buf[4]){*humi = buf[0];*temp = buf[2];return SUCCESS;}}return ERROR;
}

3. OLED显示驱动

c

// oled.c - 显示传感器数据函数
void Display_Sensor_Data(void)
{char display_buf[20];OLED_Clear();OLED_ShowString(0, 0, "Smart Home System");OLED_ShowString(0, 1, "----------------");// 显示温度sprintf(display_buf, "Temp: %d C", Temperature);OLED_ShowString(0, 2, display_buf);// 显示湿度sprintf(display_buf, "Humi: %d %%", Humidity);OLED_ShowString(0, 3, display_buf);// 显示灯光状态sprintf(display_buf, "Light: %s", Light_Status ? "ON " : "OFF");OLED_ShowString(0, 4, display_buf);// 显示连接状态OLED_ShowString(0, 5, "BT: Connected");
}

4. 蓝牙通信处理

c

// bluetooth.c
void Bluetooth_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;// 使能时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);// 配置TX引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);// 配置RX引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);// 配置USARTUSART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}uint8_t Bluetooth_Receive_Data(uint8_t *data)
{uint8_t i = 0;if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET){while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET && i < 20){data[i] = USART_ReceiveData(USART1);i++;}return 1;}return 0;
}void Process_BT_Command(uint8_t *cmd)
{if(strcmp((char*)cmd, "LIGHT_ON") == 0){Light_Status = 1;Relay_Control(1);Bluetooth_Send_String("Light turned ON");}else if(strcmp((char*)cmd, "LIGHT_OFF") == 0){Light_Status = 0;Relay_Control(0);Bluetooth_Send_String("Light turned OFF");}else if(strcmp((char*)cmd, "GET_DATA") == 0){Send_Sensor_Data();}
}

5. 继电器控制

c

// relay.c
void Relay_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_13); // 默认关闭
}void Relay_Control(uint8_t status)
{if(status){GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_13); // 打开继电器}else{GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_13); // 关闭继电器}
}

Android手机APP代码

主要界面布局

xml

<!-- activity_main.xml -->
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="match_parent"android:orientation="vertical"android:padding="16dp"><TextViewandroid:layout_width="match_parent"android:layout_height="wrap_content"android:text="智能家居控制系统"android:textSize="24sp"android:gravity="center"android:layout_marginBottom="20dp"/><LinearLayoutandroid:layout_width="match_parent"android:layout_height="wrap_content"android:orientation="horizontal"><Buttonandroid:id="@+id/btn_connect"android:layout_width="0dp"android:layout_height="wrap_content"android:layout_weight="1"android:text="连接设备"/><Buttonandroid:id="@+id/btn_disconnect"android:layout_width="0dp"android:layout_height="wrap_content"android:layout_weight="1"android:text="断开连接"/></LinearLayout><TextViewandroid:id="@+id/tv_temp"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="wrap_content"android:text="温度: --°C"android:textSize="18sp"android:layout_marginTop="10dp"/><TextViewandroid:id="@+id/tv_humi"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="wrap_content"android:text="湿度: --%"android:textSize="18sp"/><LinearLayoutandroid:layout_width="match_parent"android:layout_height="wrap_content"android:orientation="horizontal"android:layout_marginTop="20dp"><Buttonandroid:id="@+id/btn_light_on"android:layout_width="0dp"android:layout_height="wrap_content"android:layout_weight="1"android:text="开灯"android:background="@color/green"/><Buttonandroid:id="@+id/btn_light_off"android:layout_width="0dp"android:layout_height="wrap_content"android:layout_weight="1"android:text="关灯"android:background="@color/red"/></LinearLayout><Buttonandroid:id="@+id/btn_refresh"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="wrap_content"android:text="刷新数据"android:layout_marginTop="10dp"/><TextViewandroid:id="@+id/tv_status"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="wrap_content"android:text="状态: 未连接"android:layout_marginTop="20dp"/></LinearLayout>

Android主Activity

java

// MainActivity.java
public class MainActivity extends AppCompatActivity {private BluetoothAdapter bluetoothAdapter;private BluetoothSocket bluetoothSocket;private ConnectedThread connectedThread;private TextView tvTemp, tvHumi, tvStatus;private Button btnConnect, btnDisconnect, btnLightOn, btnLightOff, btnRefresh;private static final String DEVICE_ADDRESS = "00:18:E4:34:XX:XX"; // 蓝牙模块地址private static final UUID MY_UUID = UUID.fromString("00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB");@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);initViews();setupBluetooth();}private void initViews() {tvTemp = findViewById(R.id.tv_temp);tvHumi = findViewById(R.id.tv_humi);tvStatus = findViewById(R.id.tv_status);btnConnect = findViewById(R.id.btn_connect);btnDisconnect = findViewById(R.id.btn_disconnect);btnLightOn = findViewById(R.id.btn_light_on);btnLightOff = findViewById(R.id.btn_light_off);btnRefresh = findViewById(R.id.btn_refresh);btnConnect.setOnClickListener(v -> connectToDevice());btnDisconnect.setOnClickListener(v -> disconnectDevice());btnLightOn.setOnClickListener(v -> sendCommand("LIGHT_ON"));btnLightOff.setOnClickListener(v -> sendCommand("LIGHT_OFF"));btnRefresh.setOnClickListener(v -> sendCommand("GET_DATA"));}private void setupBluetooth() {bluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();if (bluetoothAdapter == null) {Toast.makeText(this, "设备不支持蓝牙", Toast.LENGTH_SHORT).show();finish();}if (!bluetoothAdapter.isEnabled()) {Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);startActivityForResult(enableBtIntent, 1);}}private void connectToDevice() {new ConnectThread().start();}private void disconnectDevice() {if (connectedThread != null) {connectedThread.cancel();connectedThread = null;}updateStatus("已断开连接");}private void sendCommand(String command) {if (connectedThread != null) {connectedThread.write(command.getBytes());} else {Toast.makeText(this, "请先连接设备", Toast.LENGTH_SHORT).show();}}private void updateStatus(String status) {runOnUiThread(() -> tvStatus.setText("状态: " + status));}private void updateSensorData(String temp, String humi) {runOnUiThread(() -> {tvTemp.setText("温度: " + temp + "°C");tvHumi.setText("湿度: " + humi + "%");});}private class ConnectThread extends Thread {private final BluetoothDevice device;public ConnectThread() {BluetoothDevice tempDevice = bluetoothAdapter.getRemoteDevice(DEVICE_ADDRESS);device = tempDevice;try {bluetoothSocket = device.createRfcommSocketToServiceRecord(MY_UUID);} catch (IOException e) {updateStatus("连接失败: " + e.getMessage());}}public void run() {bluetoothAdapter.cancelDiscovery();try {bluetoothSocket.connect();connectedThread = new ConnectedThread(bluetoothSocket);connectedThread.start();updateStatus("已连接到智能家居系统");} catch (IOException e) {updateStatus("连接失败: " + e.getMessage());try {bluetoothSocket.close();} catch (IOException closeException) {// 忽略关闭异常}}}}private class ConnectedThread extends Thread {private final BluetoothSocket mmSocket;private final InputStream mmInStream;private final OutputStream mmOutStream;private byte[] mmBuffer;public ConnectedThread(BluetoothSocket socket) {mmSocket = socket;InputStream tmpIn = null;OutputStream tmpOut = null;try {tmpIn = socket.getInputStream();tmpOut = socket.getOutputStream();} catch (IOException e) {// 处理异常}mmInStream = tmpIn;mmOutStream = tmpOut;}public void run() {mmBuffer = new byte[1024];int numBytes;while (true) {try {numBytes = mmInStream.read(mmBuffer);String receivedData = new String(mmBuffer, 0, numBytes);processReceivedData(receivedData);} catch (IOException e) {updateStatus("连接断开");break;}}}public void write(byte[] bytes) {try {mmOutStream.write(bytes);} catch (IOException e) {updateStatus("发送失败: " + e.getMessage());}}public void cancel() {try {mmSocket.close();} catch (IOException e) {// 忽略关闭异常}}private void processReceivedData(String data) {if (data.contains("Temp:") && data.contains("Humi:")) {// 解析温湿度数据String[] parts = data.split(" ");if (parts.length >= 4) {updateSensorData(parts[1], parts[3]);}}}}
}

项目特色与创新点

  1. 完整的系统集成：将传感器数据采集、执行器控制、数据显示和无线通信完美结合

  2. 低功耗设计：STM32的睡眠模式和定时唤醒机制

  3. 稳定通信：蓝牙通信的数据校验和重传机制

  4. 用户友好：直观的OLED显示和简单的手机APP操作

  5. 可扩展性：模块化设计便于添加新功能

遇到的问题及解决方案

问题1：DHT11数据读取不稳定

解决方案：调整时序延时，添加数据校验机制

问题2：蓝牙通信数据丢失

解决方案：实现数据帧格式和简单的通信协议

问题3：多任务处理冲突

解决方案：合理分配系统时钟和任务优先级

项目成果

通过本项目，我们成功实现了：

  • 实时环境监测（温湿度）

  • 远程设备控制（灯光）

  • 本地数据展示（OLED）

  • 无线通信功能（蓝牙）

  • 手机APP控制

系统运行稳定，响应及时，达到了智能家居控制的基本要求。

未来改进方向

  1. 添加更多传感器（烟雾、光照等）

  2. 实现WiFi连接和云端数据存储

  3. 开发语音控制功能

  4. 增加能耗统计和智能场景模式

  5. 改进手机APP界面和用户体验

总结

本项目综合运用了嵌入式系统开发、传感器技术、无线通信和Android开发等多方面知识，成功构建了一个功能完整的智能家居控制系统。通过实践，我们加深了对STM32编程、外设驱动开发、通信协议设计等核心技术的理解，为后续更复杂的嵌入式系统开发打下了坚实基础。

http://www.dtcms.com/a/423022.html

相关文章：

  • 建设网站计划书做全球视频网站赚钱吗
  • MTK调试-音频dirac
  • 台山网站建设网络架构图描述
  • [论文阅读] 人工智能 + 软件工程 | AFD——用“值流分析+LLM”破解C程序指针分析精度难题，26倍提升堆对象建模效率！
  • 一级a做爰片免费网站迅雷下载上海资格证报名网站
  • 【Linux文件映射 -- mmap基本介绍】
  • C++设计模式_结构型模式_适配器模式Adapter
  • 缓存总线是什么？
  • 无锡漫途科技大型平原灌区水量调度一体化智慧监测方案
  • 专注创新，守护安全——新天力科技以领先技术引领食品包装行业
  • ARM芯片架构之DAP:AXI-AP 技术详解
  • ARM芯片架构之调试访问端口（DAP）
  • 企业门户网站管理办法ceo是什么意思是什么职位
  • Java SE “核心类：String/Integer/Object”面试清单（含超通俗生活案例与深度理解）
  • ChatGPT From Zero To Hero - LLM学习笔记(一）
  • 县城网站怎么做英文网页
  • ASP.NET Core 10.0 的主要变化
  • 广州市公司网站建设品牌广州建设网站是什么样的
  • 电感损耗计算方法梳理
  • openEuler - 初探Chrony时间同步服务
  • 【C语言代码】大小写转换
  • 网站开发 程序开发阶段建设公众号官方网站
  • 泰安市建设信息网站哈尔滨通用建设工程有限公司
  • 3dgs项目详解 ：convert.py
  • 大模型落地实践指南：从技术路径到企业级解决方案
  • 2004 年真题配套词汇单词笔记（考研真相）
  • Java面经（22届考研-华oD）
  • VS Code 使用 Chrome DevTools MCP 实现浏览器自动化
  • MySQL笔记---内置函数
  • 紫外UV固化太阳光模拟器的原理