基于STM32的智能寝室管理系统的设计

索琰琰 苑海朝

摘 要：依据当前智能家居的发展现状，本文设计了一种适用于大学生的智能寝室管理系统。本系统采用模块化设计思想，以STM32系列芯片作为主控模块，外围模块包括显示模块、蓝牙模块、光照传感器模块、温湿度传感器模块等。通过测试结果表明，该系统运行稳定，且操作简单，具有很强的实用性和推广性。同时对于当代大学生，具有很好的教学实验意义。

关键词：智能家居寝室管理系统；STM32单片机；外围模块

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.126

伴随着社会的不断发展，‘智能家居这个新的名词渐渐的被我们所熟知[1]。当前市场上的绝大多数智能家居控制系统都是针对高端用户或高级住宅，其价格昂贵、操作繁琐。基于这一问题，本文设计了一种适用于大学生的智能寝室管理系统，其成本低廉、操作简单、可推广性强。

1 功能设计

1.1 智能门锁

智能门锁可以通过蓝牙与手机连接，打开手机端的APP，发送‘lock-open或‘lock-close指令，便可实现一键开、关门锁的功能，方便、简单、实用。同时，智能门锁会自动记录门锁的开、关时间，并实时向手机端发送当前门锁的状态，大大增强寝室的安全性[2]。

1.2 智能窗户

智能寝室管理系统可以利用光照传感器GY-30模块自动测量出当前的光照强度，如果光照过强，系统会自动关闭窗户，防止暴晒。反之，则自动打开窗户，智能通风。

除此之外也可以用手机远程控制窗户。例如出宿舍时忘了关窗户，恰巧有雷阵雨，这个时候就可以发挥智能窗户的作用，通过手机发送‘win close指令，系统便会关闭窗户。出宿舍时怕下雨锁好窗户，却发现艳阳高照，此时也可以通过手机打开窗户通风透气，非常实用。

1.3 智能风扇

智能风扇有助于室内空气流通，与智能窗户相辅相成，进一步改善寝室内温湿度环境。智能风扇可根据温湿度传感器获取的数据自动检测是否越过阈值，系统默认温度超过40°或者湿度超过70%，风扇将会自动打开。反之，自动关闭。

同时，也可以用手机端的APP发送‘fan open或‘fan close指令来根据个人意愿开关风扇。

2 系统设计

基于STM32的智能寝室管理系统由STM32单片机、HC-05蓝牙模块、光照传感器、温湿度传感器、OLED12864显示屏等部分构成。

首先，系统通过光照传感器以及温湿度传感器采集到当前室内的环境数据，经过AD转换之后传入单片机。之后，单片机根据这些数据自动改变家居设备的工作状态。最后，将采集到的数据以及家居设备的当前工作状态统一显示在显示屏上。此外，整个系统支持蓝牙控制，用户可根据自己的意愿来发送相应的指令来改变家居设备的工作状态。

3 硬件设计

3.1 显示模块设计

采用0.96寸OLED12864最为本系统的显示屏，可显示字母、数字、汉字和图像，其原理是将字符视为位图，将每个字符所需要着色的像素点，映射为需要点亮的小灯泡。对0-9和a-z以及A-Z进行统一进行二进制编码，用宏定义存储在编程文件中。对于要显示汉字与图片有一个专门软件可将其转化为对应的像素点映射二进制编码。

3.2 键盘模块设计

本系统中共有三个按鍵。第一个按键用来调低系统阈值，第二个按键作用与其恰恰相反，第三个是菜单键，可以切换各个系统选项（光强、温度、湿度、风扇、锁、窗户）。

3.3 传感器模块设计

3.3.1 温湿度传感器

采用DHT11作为本系统的温湿度传感器。其内部包括一个NTC测温元件和一个电阻式感湿元件，是一款数字型温湿度复合传感器，可以直接与STM32系列单片机相连来读取温湿度数据，不需要再加装模数转换模块，且能耗低、稳定性强。该温湿度传感器的测量范围是温度0～50℃、湿度20%～90%RH，测量精度为±2℃、±5%RH，符合本系统的设计要求。

3.3.2 光照传感器

采用GY-30作为本系统的光照传感器。GY-30使用ROHM原装BH1750FVI芯片，内置16bitAD转换器，无需任何外加零件便可以直接以数字的形式输出当前环境的光照强度，省略了复杂的计算。其对光源的依赖性较小，并且采用I2C通讯，操作简单、方便。通常情况下，室内的光照强度根据外界的天气变化而不同，一般在10～1000LX，该光照传感器的测量范围为0～65535LX，可见其完全满足应用要求。

4 程序设计

智能寝室管理系统由OLED液晶显示子程序、按键子程序、蓝牙子程序以及数据处理比对子程序四部分组成[4]。当检测到系统供电时，主程序便进入循环，同时调用各个子程序来完成工作。

5 结束语

本文依据当前智能家居的发展现状，并结合当代大学生的生活习惯，设计了一个适合于大学生宿舍的智能寝室管理系统，其中包括智能门锁、智能窗户、智能风扇等多个智能家居设备。经过测试，本系统反应灵敏、操作简单、可扩展性强、控制方式多样化、应用性强，适合实验开发、教学等多个领域，同时为以后智能家居控制系统的深入研究打下基础。

参考文献：

[1]郑昌波，张汉杰，陈小亮等.智能家居系统标准化初探[J].科学技术与工程，2007，7（08）：1652-1656.

[2]蒋立兵.基于STM32的智能家居控制系统的设计与开发[D].北京：北京邮电大学，2011.

[3]王佳.基于STM32的智能家居控制系统的设计与开发[D].长安：长安大学，2013

[4]宋霞萍.基于STM32的小型智能家居系统设计[D].长沙：中南林业科技大学，2014，

*为通讯作者