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基于STM32设计的智能家居控制系统（华为云IOT）

2023-08-08  

1. 功能介绍

随着物联网技术的快速发展，智能家居控制系统成为了人们追求便捷、舒适和安全生活的重要组成部分。为了满足用户对智能家居的需求，设计了一款基于华为云物联网平台的智能家居控制系统，硬件采用了STM32和ESP8266的组合，实现了设备的上云连接。

传统的家居控制系统存在一些不足，比如需要人工操作、无法实现远程控制等。而我们的智能家居控制系统，通过与华为云物联网平台的连接，可以实现远程控制各种电器开关，并且可以远程收集家里煤气、天然气、烟雾、光照度、温度湿度等信息，为用户提供更加智能化和便捷的家居体验。

智能家居控制系统具有以下主要特点和功能：

  1. 远程控制：通过与华为云物联网平台的连接，用户可以通过手机APP或者Web界面实现对家里各种电器开关的远程控制。比如，可以远程打开空调、关闭灯光等，无论身在何处都能够实现对家居设备的控制。

  2. 多种传感器数据采集：系统采用了多种传感器，包括煤气传感器、天然气传感器、烟雾传感器、光照度传感器、温湿度传感器等，可以实时采集家里的环境信息。这些数据通过ESP8266模块上传到华为云物联网平台，用户可以随时查看家居环境的状态。

  3. 安全监测：通过煤气传感器、天然气传感器和烟雾传感器等，我们的系统可以实时监测家里的安全状况。一旦检测到异常情况，比如煤气泄漏或者火灾，系统会立即发送警报通知用户，保障家庭安全。

  4. 智能化场景设置：基于华为云物联网平台的数据处理能力，智能家居控制系统可以实现智能化的场景设置。比如，用户可以根据时间、温度、湿度等条件，设置自动调节空调温度，实现节能和舒适的效果。

硬件介绍:

主控MCU: STM32F103ZET6

烟雾检测传感器: MQ2

天然气检测传感:MQ5

温度湿度检测传感器: DHT11

光照强度检测传感器: BH1750

物联网云平台: 华为云物联网平台

电器开关模拟采用板载的LED灯、继电器。

WIFI: ESP8266 这是支持串口AT指令控制的WIFI模块，联网比较方便。

与华为云物联网平台通信的协议: MQTT

说明: 当前程序里的MQTT协议代码是参考MQTT官方文档编写的，不是使用ESP8266内置的，所以程序并不依赖ESP8266专用或者指定的SDK，使用任意可以上网的网卡都可以套用，并不是一定非要使用ESP8266。

2. 登录华为云创建云端设备

2.1 创建产品

华为运官网: https://www.huaweicloud.com/

image-20211130093052619

image-20211130093130834

image-20211130093332117

在这里可以查看接入的协议的端口号和地址。

image-20211130093421386

image-20211130093603183

MQTT (1883) a161a58a78.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com

我们设备接入的协议选择MQTT，端口对应是1883

接下来继续创建产品，点击产品页面，点击右上角创建产品：

image-20211130093745795

image-20211130093959379

image-20211130094029260

2.2 创建设备

image-20211130094202682

image-20211130094444452

这是我的设备信息:

设备ID

 61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot

 

 设备密钥

 1126626497

     

 {

     "device_id": "61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot",

     "secret": "1126626497"

 }



2.3 产品模型定义

这一步就是设置上报设备的属性，也就是设备的数据类型定义。

image-20211130095128692

image-20211130095303483

image-20211130095419588

image-20211130095504351

2.4 生成MQTT登录密匙

创建完产品、设备之后，接下来就需要知道如何通过MQTT协议登陆华为云服务器。

官方的详细介绍在这里: https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_01_2127.html#ZH-CN_TOPIC_0240834853__zh-cn_topic_0251997880_li365284516112

image-20211130101143554

image-20211130101210816

MQTT设备登陆密匙生成地址: https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/

image-20211130101436487

下面就得到了MQTT协议设备登录的参数。

2.5 使用MQTT客户端软件登录

所有的参数已经得到，接下来采用MQTT客户端登录华为云进行测试。

下面这个软件是自己开发的，为了方便测试MQTT协议登录。

华为云物联网平台的域名是: a161a58a78.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com

华为云物联网平台的IP地址是: 121.36.42.100

image-20211130101631861

在软件里参数填充正确之后，就看到设备已经连接成功了。

接下来打开设备页面，可以看到设备已经在线了。

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2.6 上报数据

官方文档: https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_01_2127.html#ZH-CN_TOPIC_0240834853__zh-cn_topic_0251997880_li365284516112

在这个文档里介绍了MQTT上报数据的格式。

image-20211130102227428

image-20211130104332330

image-20211130104437937

总结的格式:

//订阅主题: 平台下发消息给设备
 $oc/devices/61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot/sys/messages/down 
 //设备上报数据
 $oc/devices/61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot/sys/properties/report 
 //上报的属性消息 (一次可以上报多个属性,在json里增加就行了)
 {"services": [{"service_id": "dht11","properties":{"DHT11-C":50}}]}

下面采用MQTT软件上报数据:

image-20211130104628591

image-20211130104709827

到此，设备数据已经上报成功，如果需要增加更多的属性，按照流程继续增加即可。

3. STM32+ESP8266上报数据到华为云

项目源码下载： https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/81993720

3.1 硬件设备效果图

image-20211130135133532

image-20211130105710464

3.2 BH1750.c 光照度传感器

#include "bh1750.h"

float Read_BH1750_Data()

{

    unsigned char t0;

    unsigned char t1;

    float t;

    u8 r_s=0;

    IIC_Start(); //发送起始信号

    IIC_WriteOneByteData(0x46);

    r_s=IIC_GetACK();//获取应答

    if(r_s)printf("error:1 ");

    IIC_WriteOneByteData(0x01);

    r_s=IIC_GetACK();//获取应答

     if(r_s)printf("error:2 ");

    IIC_Stop(); //停止信号 

    

    IIC_Start(); //发送起始信号

    IIC_WriteOneByteData(0x46);

    r_s=IIC_GetACK();//获取应答

    if(r_s)printf("error:3 ");

    IIC_WriteOneByteData(0x01);

    r_s=IIC_GetACK();//获取应答

    if(r_s)printf("error:4 ");

    IIC_Stop(); //停止信号 

    

    IIC_Start(); //发送起始信号

    IIC_WriteOneByteData(0x46);

    r_s=IIC_GetACK();//获取应答

    if(r_s)printf("error:5 ");

    IIC_WriteOneByteData(0x10);

    r_s=IIC_GetACK();//获取应答

    if(r_s)printf("error:6 ");

    IIC_Stop(); //停止信号 

    

    DelayMs(300); //等待

    

    IIC_Start(); //发送起始信号

    IIC_WriteOneByteData(0x47);

    r_s=IIC_GetACK();//获取应答

    if(r_s)printf("error:7 ");

    

    t0=IIC_ReadOneByteData(); //接收数据

    IIC_SendACK(0); //发送应答信号

    t1=IIC_ReadOneByteData(); //接收数据

    IIC_SendACK(1); //发送非应答信号

    IIC_Stop(); //停止信号

    

     t=(((t0< < 8)|t1)/1.2);

     return t;  

}

3.3 ESP8266.c WIFI代码

#include "esp8266.h"

u8 ESP8266_IP_ADDR[16]; //255.255.255.255

u8 ESP8266_MAC_ADDR[18]; //硬件地址

/*

函数功能: ESP8266命令发送函数

函数返回值:0表示成功  1表示失败

*/

u8 ESP8266_SendCmd(char *cmd)

{

    u8 i,j;

    for(i=0;i< 10;i++) //检测的次数--发送指令的次数

    {

        USARTx_StringSend(USART3,cmd);

        for(j=0;j< 100;j++) //等待的时间

        {

            delay_ms(50);

            if(USART3_RX_FLAG)

            {

                USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='';

                USART3_RX_FLAG=0;

                USART3_RX_CNT=0;

                if(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,"OK"))

                {

                    return 0;

                }

            }

        }

    }

    return 1;

}


/*

函数功能: ESP8266硬件初始化检测函数

函数返回值:0表示成功  1表示失败

*/

u8 ESP8266_Init(void)

{

    //退出透传模式

    USARTx_StringSend(USART3,"+++");

    delay_ms(50);

    return ESP8266_SendCmd("AT ");

}



/*

函数功能: TCP服务器模式下的发送函数

发送指令: 

*/

u8 ESP8266_ServerSendData(u8 id,u8 *data,u16 len)

{

    u8 i,j,n;

    char ESP8266_SendCMD[100]; //组合发送过程中的命令

    for(i=0;i< 10;i++)

    {

        sprintf(ESP8266_SendCMD,"AT+CIPSEND=%d,%d ",id,len);

        USARTx_StringSend(USART3,ESP8266_SendCMD);

        for(j=0;j< 10;j++)

        {

            delay_ms(50);

            if(USART3_RX_FLAG)

            {

                USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='';

                USART3_RX_FLAG=0;

                USART3_RX_CNT=0;

                if(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER," >"))

                {

                    //继续发送数据

                    USARTx_DataSend(USART3,data,len);

                    //等待数据发送成功

                    for(n=0;n< 200;n++)

                    {

                        delay_ms(50);

                        if(USART3_RX_FLAG)

                        {

                            USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='';

                            USART3_RX_FLAG=0;

                            USART3_RX_CNT=0;

                            if(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,"SEND OK"))

                            {

                                return 0;

                            }

                         }            

                    }   

                }

            }

        }

    }

    return 1;

}


/*

函数功能: 配置WIFI为STA模式+TCP客户端模式

函数参数:

char *ssid  创建的热点名称

char *pass  创建的热点密码 （最少8位）

char *p     将要连接的服务器IP地址

u16 port    将要连接的服务器端口号

u8 flag     1表示开启透传模式 0表示关闭透传模式

函数返回值:0表示成功  其他值表示对应的错误

*/

u8 ESP8266_STA_TCP_Client_Mode(char *ssid,char *pass,char *ip,u16 port,u8 flag)

{

    char ESP8266_SendCMD[100]; //组合发送过程中的命令

    //退出透传模式

    //USARTx_StringSend(USART3,"+++");

    //delay_ms(50);

    /*1. 测试硬件*/

    if(ESP8266_SendCmd("AT "))return 1;

    /*2. 关闭回显*/

    if(ESP8266_SendCmd("ATE0 "))return 2;

    /*3. 设置WIFI模式*/

    if(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1 "))return 3;

    /*4. 复位*/

    ESP8266_SendCmd("AT+RST ");

    delay_ms(1000);

    delay_ms(1000);

    delay_ms(1000);

    /*5. 关闭回显*/

    if(ESP8266_SendCmd("ATE0 "))return 5;

    /*6. 配置将要连接的WIFI热点信息*/

文章来源于:电子工程世界    原文链接
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