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1、-毕业设计（论文）-基于STM32智能家居控制设计-第 21 页福州大学 本科生毕业设计（论文）题 目：基于STM32智能家居远程控制系统 姓 名： XXXXX 学 号： XXXXXX 系 别： 电气工程系 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2012级 指导教师： XXXXX 2016 年 4月 28日独创性声明本毕业设计（论文）是我个人在导师指导下完成的。文中引用他人研究成果的部分已在标注中说明；其他同志对本设计（论文）的启发和贡献均已在谢辞中体现；其它内容及成果为本人独立完成。特此声明。论文作者签名： 日期： 关于论文使用授权的说明本人完全了解福州大学有关保留、使用学位论文的规定，即
2、：学院有权保留送交论文的印刷本、复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅；学院可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后应遵守此规定。论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 基于STM32智能家居远程控制系统摘 要随着经济、社会还有相关技术的发展，特别是近年来在物联网建设的带动下,智能家居越来越受到人们的关注，人们对家居智能化的需求也越来越高，未来的智能家居产业存在着巨大的潜在市场，因此设计一套成本低，控制简单，并且可以在最大程度上给用户提供高效、舒适、节能的居住和工作环境的智能家居系统是非常有前景的。本课题在分析智能家居的研究现状、发展趋
3、势、研究意义的基础上提出了基于STM32智能家居远程控制系统的设计方案,其主要特点在于功能实用、操作简单、价格低廉、易于安装。本课题主要完成了智能家居系统的硬件设计和软件设计,并配合外围器件模块组成一个完整的智能家居系统。硬件方面采用了ST公司的STM32F103ZET6为系统的主控芯片,配合TFT液晶屏、GSM模块、指纹识别模块、语音识别模块等器件进行设计。软件程序方面使用ST公司官方提供的固件库进行底层驱动设计，实现串口通讯、GSM无线网络通讯、TFT液晶屏等驱动程序进行ARM系统的移植编写上层应用软件,实现家庭电器、窗帘、照明的本地或远程控制,以及安全报警等基本智能家居功能。本设计利用搭
4、建一套智能的控制系统对家居环境进行智能控制。该系统以STM32为主控芯片，包括GSM模块、指纹识别模块、语音识别模块和TFT液晶屏等。在本设计中，利用手机远程向GSM模块发送短信，并识别短信的内容，根据其短信内容实现对家居某些电器的控制；利用语音识别模块控制家居环境中灯光部分的开、关以及亮度的调整；利用指纹识别模块来实现家居系统中门禁功能来保证用户安全。关键词：智能家居，STM32，GSM无线通信，语音识别，指纹识别Intelligent home remote control system based on STM32Abstract With the economic, social an
5、d related technology development, especially in recent years in the network construction in the drive, smart home is more and more by peoples attention, people are increasingly high demand of intelligent home, the future smart home industry exist huge potential market, so the design of a low cost, s
6、imple control and can in maximum extent to provide users with an efficient, comfortable, energy-efficient living and working environment for the smart home system is very promising.This paper on the basis of the analysis of the research status of smart home, development trend, based on the study of
7、the meaning of the proposed STM32 smart home remote control system design scheme based on, the main characteristics is functional and practical, simple operation, low price, easy to install. This paper mainly completed the hardware design and software design of the smart home system, and with periph
8、eral device module composed of a smart home system.In terms of hardware, the STM32F103ZET6 companys ST is used as the main control chip, and the TFT module, GSM module, fingerprint recognition module, voice recognition module and other devices are designed.Software program provided by the use of ST
9、company official firmware library bottom driven design, realization of serial communication, GSM wireless network communication, TFT LCD screen driver to programming the upper application software of arm system transplantation, household electrical appliances, curtains, local or remote control of li
10、ghting and security alarm basic function of the smart home.This design uses to build a set of intelligent control system in intelligent control of the home environment. The system based on the STM32 as the main control chip, including GSM module, the fingerprint identification module, a speech recog
11、nition module, smoke sensors and TFT LCD screen and other. In this design, using a mobile phone remote to the GSM module to send text messages, and identify the message content, according to the content of the message to achieve the control of some household electrical appliances; use a voice recogn
12、ition module control home environment light part, closed and brightness adjustment. The fingerprint identification module to achieve home system access control function to ensure the safety of users.Key Words: smart home, STM32, GSM wireless communication, speech recognition, fingerprint recognition
13、目 录第1章 绪论11.1 智能家居的研究背景11.2 智能家居的研究意义11.3 智能家居的国内外研究现状21.3.1 国内发展状况21.3.2 国外发展状况21.4 论文结构与主要内容3第2章 系统方案设计及主要模块介绍42.1 系统方案设计42.2 主要模块功能介绍52.2.1 GSM无线通信模块52.2.2 指纹识别模块62.2.3 语音识别模块6第3章 智能家居系统各模块件电路设计和芯片选型73.1 系统主控的设计73.1.1 主控芯片简介73.1.2 主控芯片引脚图73.1.3 主控实物图83.2 GSM电路的设计83.2.1 GSM芯片介绍83.2.2 单片机与通信接口电路设计9
14、3.2.3 GSM模块构成框图93.2.4 GSM模块部分的实物图103.3 指纹模块的设计113.3.1 指纹采集与识别电路芯片简介113.3.2 指纹显示板模块的芯片简介113.3.3 指纹识别模块的实物图123.3.4 指纹显示板模块的实物图133.4 语音识别模块的芯片选型133.4.1 语音识别芯片选型13第4章 智能家居系统的软件部分设计与实现154.1 编程软件KEIL介绍154.2 主程序流程图及编程164.2.1 主程序流程图164.2.2 各功能模块初始化程序174.3 GSM通信的软件设计184.3.1 硬件流程184.3.2软件流程194.3.3 GSM模块接收短信时的
15、程序204.4 指纹模块程序设计21第5章 系统硬件测试及结果255.1 系统调试条件255.2 系统的测试及结果255.2.1 测试过程遇到的问题和硬件检测表255.2.2 系统实物图26结论27参考文献28谢辞29附录 部分关键程序及解释30第1章 绪论1.1 智能家居的研究背景关于智能家居这种概念的起源，要追溯到很久之前，但是在提出这个概念之后很长的时间内一直未有具体的建筑案例出现，一直到1984年美国联合科技公司的相关项目的出现，将建筑设备信息化、整合化概念应用于USA的City Place Building时，才出现了世界上首栋的“智能型建筑”，从此揭开了全世界争相建造智能家居的序幕
16、。在哈特佛市的智能建筑设计上，充分应用了建筑的信息化，一体化的理念，将该建筑打造成世界上第一栋智能楼宇，正是因为它的出现，智能家居这个理念在全世界如雨后春笋般地遍布各处。计算机的普及以及技术的快速发展，顺应着信息时代的浪潮，智能家居这个概念一定会在不断地向日常的家用电器领域延伸。从社会方面看，信息化的高速发展，以及人类对生活和工作环境的质量要求的不断提高，造成了人们对家居环境智能化的需求不断增加。从科学技术层面来看，智能家居的出现与发展依靠着的是当今社会在计算机领域、电子科学技术领域以及AI技术的发展。不管是计算机软件技术，还是嵌入式硬件技术，在这多元化的技术发展时代，技术间的相互融合是必然的
17、趋势。正是因为各项技术的相互整合，使得传统的家用电器能够在融合技术的包装下满足人们日益丰富的生活需求。人们在享受了信息时代所带来的便利时候，便更加追求更智能化的生活方式。于是，将单个的智能设备通过网络相互联系，打造出易控制的贴近人们生活的智能家居系统。智能家居这个话题虽然被老百姓炒得炙手可热，但它离普通百姓家庭却还很遥远，因为现在的智能家居还普遍存在着许多问题，比如结构的复杂性、通信范围有限性、安装调试的困难性、价格昂贵等缺点。如何解决这些问题已成为普通百姓和广大科研开发人员关注的焦点。于2007年7月1日正式实施的智能建筑设计标准（GB50314-2006）为我们提出了“智能建筑工程设计，应
18、贯彻国家节能、环保等方针政策，应做到技术先进、经济合理、实用可靠”的口号。那么同样，我们只有在智能化住宅设计的概念和形式上做到节能化，并将舒适、安全、便捷和节能有机的联系起来，这样才能建设好智能化住宅，1.2 智能家居的研究意义随着社会各个方面的发展，人们的生活水平近几年也相应的有所提高，渐渐的对家居环境的要求也是越来越高。智能家居控制系统作为家居智能化的核心部分，随着发展也越发显得重要。家居智能化控制的开发和建设也成为了未来国家、经济发展的必然趋势。智能家居控制系统可以提供相应的智能控制方案，为人们的提供更便捷，更高效，更环保的生活环境。研究智能家居系统的目的就是开发出智能化的家庭应用型产品
19、，他们没有复杂的技术和用户接口，维修简便，能够向用户提供更好的居住体验。而且在现在这个提倡注重绿色环保口号的世界里，智能家居系统可以为住户控制好空气、饮用水等生活物品的质量，也可以提供家居环境的安全保护功能，让住户安心入住。无线传感网络技术目前也广泛应用于智能家居领域，使得人们的生活方式越来越便捷。为了舒适安全的环境，所以家庭智能系统的研究具有相当重要的意义。1.3 智能家居的国内外研究现状 1.3.1 国内发展状况智能家居在中国已有了十几年的发展历程，从最开始的梦想到今天的现实，这其中有着非常曲折并且艰辛的过程。目前在国内从事智能家居相关产品开发的企业不止是以前从事安防产品研发的中小企业，一
20、些传统家电业的巨头也有产品如方正的卓越Z系列、海信的海景二代、海尔的e家庭和网络家电、TCL的家庭信息显示器(HID)等等。尤其是海尔的Uhome智能家居系统，在国内的发展情形一直都比较好。清华同方专门成立了控制工程公司来专门承接智能化楼宇住宅的工程业务，其建设的“望京A5康居小区”是首家在国内通过建设部认定的住宅智能化小区。2000年，南京普天楼宇智能有限公司正式推出宽带信息小区、家庭综合布线系统，同时还提供全方位的智能化解决方案；上海五艾智能系统有限公司现已推出智能化住宅系统，它可通过电脑对住宅的门窗、灯光、家电等设备进行监控，还可以利用电话对家里的家电设施进行远程控制。最近几年，国内的智
21、能家居行业有了一定的发展，并且根据这种发展动态，可以为我们描述了一幅智能家居的美好的蓝图和前景。虽然说是有了一定的发展，但是还是存在一些比较突出的缺点和问题，比如说：缺乏统一的标准、规范和接口协议；产品虽有技术上的先进性，但与市场需求脱节、实用性差；产品生产规模小，价格居高不下等等问题。 1.3.2 国外发展状况自1984年世界上第一幢智能建筑在美国出现以后，美国、西欧等经济比较发达的国家和地区先后提出了各种智能家居的方案。到目前为止，智能家居网络在美国、德国、新加坡、日本等国家都已经得到了广泛的应用。国际上公认的有影响的家庭网络标准有：美国标准X10、日本标准家庭总线、欧洲标准安装总线(EI
22、B)、澳洲奇胜公司的CBUS等等，它们都各有侧重，有的总线仅仅限于灯光控制。近几年，以微软、摩托罗拉为首的一批国际知名企业也先后加入到智能家居控制系统的研究开发中来，并分别开发了梦幻之家、家庭主任、居所之门等家居控制设备。现在占据美国市场的主流产品是X-10，它以电力线为信号传输媒介，目前这种产品的销售数量已经超过了1亿个，涉及的户型多为单体别墅和旧房改造。X10公司制造了一系列的家庭自动化产品，如照明开关，遥控器，安防系统，电视机控制界面，电脑控制界面，电话应答机等许多美国的家庭自动化产品制造商，也采用X10协议来生产其产品，X10控制协议已成为如今美国智能家居产品的主要领导者。1.4 论文
23、结构与主要内容本文的主要内容如下：第一章为绪论，主要介绍本设计的研究背景，简述了研究的意义，讨论了国内外智能家居发展的状况和研究现状，并给出了本设计研究内容和论文的组织架构第二章为智能家居控制系统方案设计，总体阐述了该系统的模块构成，包括主控、GSM模块、指纹识别模块、语音识别模块。第三章 进行智能家居控制系统的硬件设计，根据电智能家居系统的功能要求，对主控、GSM模块、指纹识别模块、语音识别模块等部分进行芯片选型，详细分析了各个芯片的简介，技术指标和工作原理。第四章 为智能家居控制系统的软件设计，主要介绍了软件设计思路及过程。结合智能家居系统的硬件设计和功能要求，分别进行模块化软件设计。第五
24、章 为系统的硬件测试方案及结果，阐述测试注意要领，并给出测试相关实现结果。根据本文的设计，得到整个系统的实物。第2章 系统方案设计及主要模块介绍2.1 系统方案设计本设计研究智能家居远程控制系统，该系统主要是以 STM32作为控制芯片，然后外接各种模块电路完成智能宿舍控制系统的整体设计，外接的模块包括GSM无线通信模块、指纹识别模块、语音识别模块、TFT液晶显示模块和电源模块部分等等。这几个模块的作用是缺一不可，组合在一起就能够成为一个以主控模块为核心的系统，除主控以外的其它模块都可以实现各自的功能，主控模块只需要从其它模块那儿获取信号再经过处理给其它模块下达指令信号，如此形成一个闭环系统。我
25、们可以利用这些模块的功能随时随地的对家居环境中的家居电器进行控制。如果我们从系统的控制的方式上来看,系统可以分为本地控制和远程控制。本地控制是指通过指纹识别模块配合电机和继电器形成家居中的门禁系统；语音识别模块配合继电器完成对家居中某些的家用电器的控制。远程控制是指通过GSM无线通信模块通过发送短信的方式来控制系统所接入的外设模块，TFT模块可以把GSM模块所收到信息经过串口通信发给主控模块处理的部分信息显示给用户观看。当用户回家前可以通过发短信的方式打开家中的空调、风扇和窗帘等电器，比如：我们给系统发个“窗帘开”的短信，系统就会自动的通过板上的继电器实现输出,能够控制电机的转动,从而实现窗帘
26、的自动调节。在当离家比较远的地方也可以通过发送短信的方式，远程的关掉出门时忘关的某些电器。在当用户回到家门口时,通过点指纹的方式来打开家门，这保证了家居环境中一定程度上的安全性。来到家中时，可以通过语音来控制照明系统，对着语音模块对话相关的关键词，就能智能控制家里的电灯。比如用户可以喊出“开灯”“关灯”来打开或者关闭家中的灯；喊“太亮”“太暗”就可以实现对灯光强度的智能调节。利用这些功能可以直接有效的为用户生活家居环境提供许多便利。智能家居系统是先解决各个模块的功能问题，然后结合系统整体结构将所有模块进行组合，再通过软件不断的调试改善来完成智能家居系统的制作。智能家居系统控制系统框如图2-1所
27、示。 图2-1 智能家居系统控制框2.2 主要模块功能介绍本设计中，系统主要是以 STM32作为控制芯片，然后外接各种模块电路完成智能宿舍控制系统的整体设计，外接的模块主要包括GSM无线通信模块、指纹识别模块、语音识别模块，以下对除主控外的各模块功能简要介绍。 2.2.1 GSM无线通信模块GSM无线通信模块是一款基于移动GSM短消息平台和GPRS数据业务的工业级通讯终端。它是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。GSM模块，是一个类似于手机的通讯模块，集成了手机的若干功能于一块小电路板上，它
28、可以发送短消息，通话等等，模块虽小，但它具备了很多手机的功能，拥有它等于就是拥有了手机的核心部分了，它在很多应用领域中都有着广泛的应用，GSM模块通过使用AT指令才能控制它，模块可以与电脑RS232串口相连，也可以用单片机来进行控制。它利用GSM 移动通信网络的短信息和GPRS业务为用户搭建了一个超远距离的数据传输平台。采用GSM的短信功能，可以使某些控制达到“零距离”。由于短信息的费用低廉，可以取代传统的无线遥控。因此本系统采用手机向GSM模块发送SMS短信，GSM模块通过串口与单片机相连，从而实现远距离控制家用电器的功能。 2.2.2 指纹识别模块指纹模块是指纹锁的核心部件，安装在如指纹门
29、禁或者硬盘等器件上，用来完成指纹的采集和指纹的识别的模块。指纹模块主要由指纹采集模块、指纹识别模块和扩展功能模块组成。指纹识别模块的工作原理即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别指纹识别技术涉及图像处理、模式识别、计算机视觉、数学形态学、小波分析等众多学科。由于每个人的指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。由于每次捺印的方位不完全一样，着力点不同会带来不同程度的变形，又存在大量模糊指纹，如何正确提取特征和实现正确匹配，是指纹识别技术的关键。指纹识别主要有以下几个步骤组成：指纹采集、指纹图像预处理、特征提取、特征匹配。 2.2.3 语音识别模块语音识别模块
30、是在一种基于嵌入式的语音识别技术的模块，主要包括语音识别芯片和一些其他的附属电路，能够方便的与主控芯片进行通讯，开发者可以方便的将该模块嵌入到自己的产品中使用，实现语音交互的目的。语音识别包括两个阶段：训练和识别。不管是训练还是识别，都必须对输入语音预处理和特征提取。训练阶段所做的具体工作是收集大量的语音语料，经过预处理和特征提取后得到特征矢量参数，最后通过特征建模达到建立训练语音的参考模型库的目的。而识别阶段所做的主要工作是将输入语音的特征矢量参数和参考模型库中的参考模型 进行相似性度量比较，然后把相似性最高的输入特征矢量作为识别结果输出。 这样，最终就达到了语音识别的目的。第3章 智能家居
31、系统各模块件电路设计和芯片选型3.1 系统主控的设计 3.1.1 主控芯片简介本设计最小系统模块所采用的是ST公司的STM32系列的STMF103RCT6芯片。STM32是32位闪存傲控制器，其使用了来自于ARM公司具有突破性的Cortex-M3内核，该内核是专门用于设计高性能、低功耗、实时应用以及成本低的嵌入式应用。STN32微控制器具有优异的实时性能、杰出的功耗控制、初中及创新的外设井且易于开发的优点使得其成为了理想的嵌人式系统的CPU。Cortex-M3在系统结构上的增强，使STM32的性能更加突出；它既支持32位的ARM指令，也支持16位的Thumb-2指令，16位的Thumb-2指令
32、集给处理器带来了更高的指令效率和更强的性能。STM32集成了非常丰富的内核和外设资源、简易方便使用的架构以及低功耗低成本的特性，使得更多的项目开发人员选择使用STM32作为项目的控制芯片，可以说是嵌入式开发的不错选择。STMF103RCT6所具备的功能完全满足本设计的需求，不管它高效的代码执行效率，还是丰富的内核资源，足够的存储空间，还是低功耗、低成本的特点，所以本设计的主控制模块采用该芯片。 3.1.2 主控芯片引脚图 图3-1 主控引脚图 3.1.3 主控实物图 图3-2 主控实物图 3.2 GSM电路的设计 3.2.1 GSM芯片介绍SIM900A是一款紧凑型、高可靠性的无线通信模块，采
33、用SMT封装的双频GSM/GPRS模块解决方案，基于STE的单芯片案，采用ARM9216EJ-S内核，功能强大，能满足低成本、紧凑尺寸的开发要求，可以快速安全地实现数据、语音的传输、短信息服务（SMS）和传真等功能。SIM900A使用工业标准界面，使得具备GSM/GPRS 900/1800MHz功能的SIM900A以小尺寸和低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的高速传输。SIM900A能满足M2M几乎所有应用要求，尤其是小巧、紧凑型的设计。其物理尺寸为：24mmx 24mm x 3mm。基于成熟可靠的技术平台，以及提供从产品定义到设计和生产的服务支持。该模块向用户提供标准的AT命令接口，为数
34、据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。采用GSM的短信功能，可以使某些控制达到“零距离”。由于短信息的费用低廉，可以取代传统的无线遥控。因此本系统采用手机向GSM模块发送SMS短信，GSM模块通过串口与单片机相连，从而实现远距离控制家用电器的功能。 3.2.2 单片机与通信接口电路设计 当GSM模块接收到信息后，要由STM32主控来解析并做出相应的命令。因此GSM模块要与STM32进行数据通信，并且STM32主控和各个外设模块间也要进行相互的通信。幸运的是STM32拥有很强的串口通信的能力，所以可以采用其串口实现与各个模块间的数据传输。STM32有4串口分
35、别与4个单片机通讯，还有1个串口和PC机通讯。当进行串口通信时，数据由TXD口输出，能自动的在8位的数据位插入起始位和停止位。每当一帧的信息发送完毕时，就可以把口至高电平，并通知单片机可以发出下一帧的字符。在接收数据时，RXD始终检测着线路的状态。单片机不断对RXD进行数据采样，当发现线路有电平从1到0的变化时，经过芯片的判断，确认收到了一帧信息的起始位时，便开始一帧数据的接收过程。此模块的优点见表3-1 表3-1 GSM模块的优点串口电路采用TVS和磁珠保护器件来保护板子，使板子不会受到浪涌、高电压的伤害SIM卡电路增加SMF05C静电释放芯片天线电路保证的短且直，这样才能保证信号强度PCB
36、展示各个接口丝印标出，方便二次开发，设计时完全遵循SIM900A硬件设计手册一路5V 供电电源接口做了保护，即使接反了也不会烧板子一路TTL接口支持3.3V单片机和5V单片机，也就是说支持51类的5V单片机和STM32单片机。 3.2.3 GSM模块构成框图GSM模块主要由射频天线、内部Flash、GSM基带处理器、匹配电源和一个40脚的插座组成。其中GSM基带处理器是核心部件，用来处理外部系统通过串口发送过来的指令。射频电路部分主要实现信号的调制与解调,实现外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换，匹配电源为处理器以及射频部分提供所需的电源,插座是提供给用户的应用接口主要有音频接口、数据接
37、口、SIM接口、电源及其控制接口。详见图3-3。图3-3 GSM的构成框图 3.2.4 GSM模块部分的实物图图3-4 GSM的实物图3.3 指纹模块的设计 3.3.1 指纹采集与识别电路芯片简介根据系统的要求与实际情况，所以采用FPM10A光学指纹模块。FPM10A使用标准的串口与外界通信，默认的波特率为57600，可以进行更改，可以与任何单片机，ARM，DSP等带串口的设备进行连接，连接电脑需要进行电平转换，比如MAX232电路。3.3V 5V的单片机可以直接连接。FPM10A使用1.0MM FPC 上接插座引出了5个引脚，在板子上有标1的位置为第一引脚。五个引脚的作用见表3-2。1VCC
38、电源的正极接 3.6V 5.5V的电压均可2GND电源的负极 接地3TXD串口的发送4RXD串口的接收5NC悬空不需要使用表3-2 指纹模块引脚功能表 3.3.2 指纹显示板模块的芯片简介 STC15F204EA系列单片机是STC公司生产的一种高速、高可靠、低功耗、超强抗干扰的新一代的单片机，该单片机是一种汇集A/D转化，1个时钟/机器周期，高速、高可靠，8路10位高速A/D转换，内部高精度R/C时钟，1%温飘，彻底省掉外部昂贵的晶振，5MHz35MHz宽范围可设置。STC15F204EA内部含有256 字节的RAM和1024 字节的SRAM，能满足对程序代码长度的需求和缓冲区大小定义的要求。
39、该单片机可以选择传统的DIP28直插式的封装，STC15F204EA能提供26个通用I/O口，均可以进行位操作，通过对IO寄存器的配置可以设置为强推挽输出，满足系统使用要求。STC15F204EA单片机的管脚引脚图见图3-5。图3-5 STC15F204EA管脚引脚图 3.3.3 指纹识别模块的实物图图3-6 指纹识别模块的实物图 3.3.4 指纹显示板模块的实物图图3-7 指纹显示板模块的实物图3.4 语音识别模块的芯片选型 3.4.1 语音识别芯片选型本设计所采用的ASR M08-A语音模块，支持与多种单片通讯，通过语音来使单片机正确的执行用户的意图，同时能完成对MP3和WAV的硬解码。在
40、软件上支持工业级别的串口通讯协议，为了降低成本同时又能增加产品的稳定性，该模块以SPIFLASH做为存储介质。该模块也是深度定制的产品，直接外接喇叭即可放音，集成了3W的功放。考虑到语音识别受环境影响比较大，该模块采用LD3320语音识别芯片。该模块最大的特点是使用方便，稳定可靠，通过简单的串口指令即可完成播放指定的语音，以及如何播放语音等功能，无需繁琐的底层操作。LD332X 为常用语音识别芯片，电路集成度非常高，具有非常多的接口提供。常见的模拟数字输出、喇叭或者麦都很齐全。这种语音芯片不但具备语音识别功能，还有 MP3 播放的功能，通过芯片对该语音芯片里面传送进 MP3 数据，它就会有一个
41、引脚播放音乐，这个引脚是可以直接带动喇叭的，效果非常好。此芯片使用 3.3 伏特进行供电，开发人员可以轻松的应对开发，用户可以容易的对它进行供电ASR M08-A语音模块如图3-8所示。图3-8 语音模块实物图第4章 智能家居系统的软件部分设计与实现系统的硬件单路一旦确定以后，系统的主要功能还需要通过软件来实现。如果说硬件是躯体，那么软件则是灵魂。本系统采用STM32为主控，C语言编写，具有使用范围广、可维护性能好等特点。集成开发调试工具采用keil C51编译器，该编译器软件提供丰富的库函数以及功能强大的开发调试工具，使用windows界面，生成的目标代码效率非常高，结构紧凑。为了保证智能家
42、居系统软件代码的可维护性，借鉴硬件设计时的模块化思想方式。在软件代码的编写上也采用同级模块化的处理，此外对不同层次的子程序做了封装并制定出清晰的结构，保证了整个系统的代码可维护性和简洁度。所以在本章节以下的内容中，将会对主程序的设计流程和各个模块的程序设计流程做出介绍。4.1 编程软件KEIL介绍2005年ARM公司收购了Keil公司，随后Keil推出了基于uVision界面，可对ARM单片机进行编程及开发。本设计软件编写平台为Keilg Vision4。Keilg Vision4是德国Keil公司开发专门用于单片机C语言开发的程序编译器，不仅支持C语言，也支持汇编语言，keil 4提供了多种
43、调试工具，比如，通过Memmory窗口可以查看内存中的值，通过local窗口可以观察程序中有个变量的值，这对程序的调试提供了很大的帮助。Keil Vision4提供了C语言编译器等工具，通过uVision将这些部分组合在一起。具有使用简单便于操作及仿真的特点，界面图如图4-1所示。图4-1 Keil操作界面4.2 主程序流程图及编程 4.2.1 主程序流程图图4-2所示为本设计的主程序流程图。由图可知，刚开始启动家居系统时，各个模块开始进行初始化。而后系统开始检测GSM模块和18B20是否正确接入系统。当检测到GSM模块和18B20已正确接入系统，则二者均开始正常工作。GSM模块在等候是否短信
44、，并根据受到的短信内容对外设模块发出指令。图4-2 主程序流程图 4.2.2 各功能模块初始化程序Stm32_Clock_Init(9); /系统时钟设置delay_init(72); /延时初始化uart_init(72,9600); /串口1初始化 LCD_Init(); /初始化液晶 LED_Init(); /LED初始化 usmart_dev.init(72); /usmart初始化USART2_Init(36,115200); /初始化串口2 while(DS18B20_Init() /DS18B20初始化LCD_ShowString(60,130,200,16,16,DS18B20
45、 Error);delay_ms(200);LCD_Fill(60,130,239,130+16,WHITE); delay_ms(200);LCD_ShowString(60,130,200,16,16,DS18B20 OK); POINT_COLOR=BLUE; /设置字体为蓝色 LCD_ShowString(60,150,200,16,16,Temp: . C); f_mount(fs0,0:,1); /挂载SD卡 f_mount(fs1,1:,1); /挂载FLASH.key=KEY_Scan(0); fontok=font_init(); /检查字库是否OKif(fontok|key=KEY1_PRES) /需要更新字库（字库不存在/KEY1按下）LCD_Clear(WHITE); /清屏POINT_COLOR=RED; /设置字体为红色 LCD_ShowString(60,50,200,16,16,ALIENTEK STM32);sim900a_sms_read_test();void sim900a_sms_send_test(void); /发短信测试 void sim900a_sms_ui(u16 x,u16 y);