毕业设计题目：基于STM32的智能家居控制系统

1. 硬件层

1.1 主控芯片

• STM32微控制器：选用STM32F1/F4/H7系列（根据性能需求），负责数据处理、外设控制和通信调度。

• 关键外设：

  • GPIO：控制继电器、LED指示灯、接收传感器信号。

  • ADC：采集模拟信号（如光照、空气质量传感器）。

  • PWM：调节灯光亮度或电机速度。

  • 定时器：实现定时任务、PWM生成。

1.2 感知层

• 环境传感器：

  • 温湿度传感器（DHT11/SHT30）

  • 光照传感器（BH1750）

  • 烟雾/气体传感器（MQ-2）

• 用户输入：

  • 触摸按键/矩阵键盘

  • 红外遥控接收

  • 语音识别模块（如LD3320）

1.3 执行层

• 继电器模块：控制家电电源通断。

• 步进电机/舵机：控制窗帘、门锁。

• LED驱动电路：调光调色（如WS2812B）。

1.4 通信模块

• 有线通信：UART/SPI/I2C（连接传感器、显示屏）。

• 无线通信：

  • Wi-Fi（ESP8266/ESP32）：连接云平台。

  • 蓝牙（HC-05）：手机近场控制。

  • Zigbee/LoRa（可选）：低功耗组网。

---

2. 软件层

2.1 实时操作系统（RTOS）

• FreeRTOS：实现多任务调度（如传感器采集、通信、控制逻辑分离）。

2.2 驱动层

• 传感器驱动：I2C/SPI/UART协议对接传感器。

• 执行器驱动：继电器/PWM控制逻辑封装。

• 通信协议栈：

  • TCP/IP（LWIP协议栈，用于Wi-Fi）。

  • MQTT/HTTP（与云平台交互）。

2.3 中间件

• 硬件抽象层（HAL）：STM32CubeMX生成的底层硬件配置。

• 通信协议解析：

  • JSON解析（处理云平台指令）。

  • 自定义串口协议（与上位机通信）。

2.4 应用逻辑

• 控制策略：

  • 自动控制（如温度超过阈值启动空调）。

  • 手动控制（通过手机APP/本地按键）。

• 用户界面：

  • OLED/LCD显示屏（本地状态显示）。

  • 手机APP（远程控制界面）。

---

3. 通信架构

3.1 本地通信

• UART/蓝牙：与手机APP直连，实现近场控制。

• RFID/NFC：用于门禁身份识别。

3.2 云端交互

• MQTT协议：通过Wi-Fi连接阿里云/华为云，实现远程控制。

• 数据存储：上传环境数据到云端数据库（如MySQL）。

---

4. 电源管理

• 市电+备用电池：主电源断电时切换电池供电。

• 低功耗模式：STM32进入Sleep/Stop模式（通过中断唤醒）。

---

5. 安全机制

• 数据加密：AES/TLS加密通信数据。

• 身份验证：APP端需登录验证，设备绑定MAC地址。

• 硬件看门狗：防止系统死机。

---

6. 扩展功能（可选）

• 语音助手：集成百度/天猫精灵语音SDK。

• AI边缘计算：使用STM32Cube.AI部署简单神经网络（如异常行为检测）。

---

系统流程图

1. 初始化：外设、RTOS、通信模块初始化。

2. 数据采集：传感器周期性上传数据。

3. 指令处理：解析本地/云端指令，触发执行器。

4. 状态反馈：将执行结果返回给用户端。

运行结果展示：