項目摘要：本項目以智能家居為主題，基于ESP8266的機智云平臺控制系統，利用機智云平臺和 ESP8266 WiFi模塊、紅外發射模塊、STM32核心板、DHT11溫濕度傳感器模塊，完成了與手機APP的通信交互、數據采集和顯示的設計。通過手機APP實時查看傳感器采集的溫濕度數據，設計的紅外發射模塊模擬空調遙控器功能，使用手機APP控制紅外發射模塊發射調制信號實現對空調的開關控制，此外，設計還實現了對LED燈的控制，通過手機APP就可控制其亮滅。

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引 言

近年來，智能家居行業的規模不斷擴大，在物聯網智能家居產品提供服務的同時，用戶對傳統智能家居產品的需求也在不斷更新。產品功能和銷售價格已經成為消費者的首要的參考指標。本設計針對物聯網智能家居產品的功能和成本方面，設計了一款利用機智云平臺，使用STM32F103RCT6結合ESP8266WiFi模塊進行數據傳輸，實現對LED的智能控制、溫濕度數據的采集和顯示、以及紅外信號的發送，實現了對家居的智能控制。

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總體設計方案???

考慮到外設中需要較大的驅動能力和較大的內存存儲空間才能實現系統運算，故結合本設計的需求，本設計通過使用STM32F103RCT6作為主控制器，使用ESP8266WiFi 模塊作為單片機與上位機系統間的通信模塊。單片機采集外部的溫濕度信息、空氣中煙霧的濃度信息等，通過 WiFi 模塊連接云平臺，借助云平臺與手機終端 APP 將信息傳遞給用戶。用戶通過手機終端APP 按鍵，向云平臺傳輸字符信號，云平臺通過 WiFi 模塊向單片機系統發送控制指令，單片機接收到指令后，執行相應的操作。設計框圖如圖1所示。

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系統硬件設計

本設計的硬件部分包括STM32F103RCT6開發板模塊、ESP8266WiFi模塊、紅外發射模塊等。

2.1 stm32f103rct6開發板

本設計使用的是STM32F103RCT6作為MCU，它的板載資源包括：2個高級定時器、48KBSRAM、256KBFLASH、2個基本定時器、4個通用定時器、2個DMA控制器（共12個通道）、5個串口、1個CAN、3個12位 ADC、1個12位 DAC及51個通用IO口等。相較與51單片機，其擁有更多的I/O口，功耗小，芯片性價比極高，板子的原理圖如圖1所示：

2.2 ESP8266WiFi模塊

ESP8266 WIFI模塊是應用最廣泛的WIFI模塊之一。ESP8266模塊是一款優質的WIFI模塊，不需要太多WIFI知識也可以上手。同時，ESP8266模塊也是一個WIFI轉串口的設備，只需要對串口進行編程和使用，就可以實現透傳。

關于傳輸的方式，本設計采用的是透傳模式，采用透傳模式，可以避免每發送一次數據需要再發送一次AT+CIPSEND=的指令，使得使用體驗更加方便，因此模式設置為透傳模式，退出透傳模式就給指令“+++”即可，

ESP8266與stm32的接線并不復雜，對應接線圖如圖2所示。

2.3 紅外發射模塊

紅外通信的本質是對二進制數字信號進行調制和解調以使用紅外通道進行傳輸，而紅外通信接口是紅外通道的調制解調器。

并設計通過發射不同的鍵值來控制空調的狀態，ESP8266WIFI模塊連接到紅外發射管，根據接收到的信息發射紅外線，如關閉空調、啟動、制冷、制熱、等等空調遙控功能的實現。要實現這個功能，首先要獲取空調遙控器板上紅外按鈕的值。 ESP8266 使用紅外接收器獲取空調的紅外鍵值，并將該紅外鍵值燒錄到 ESP8266WIFI 模塊中。然后將ESP8266連接到紅外發射管。

2.4 DHT11溫濕度傳感器模塊

DHT11傳感器采用簡化的單總線通信，即只有一根數據線，系統中的數據交換，控制均由單總線完成。

DHT11是一款具有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器。 它應用專用的溫濕度傳感技術和數字模塊采集技術，可以實現高精度的測量值，具有可靠性較高、成本低適用范圍較廣、響應速度快、抗干擾能力強等特點。

它包含一個電阻式水分測量元件和一個NTC溫度測量元件，并連接到一個單片機。 單片機等微處理器的電路連接可以實時采集局部濕度和溫度。只需要一個 I/O 口，一個簡單的單總線就可以實現 DHT11 和單片機之間的通信。傳感器內40個bit的濕度和溫度數據一次發送到單片機，并通過校驗和的方法對數據進行校驗，有效保證了數據傳輸的準確性。 DHT11 的功耗非常低，在 5V 電源電壓下平均最大電流為 0.5mA。

DHT11 電路圖及連線方式如圖3所示，傳感器的工作電壓范圍為3.3～5.5V，數據傳輸總線與stm32f103rct6的IO口相連接用于數據通訊和同步，采用單總線數據格式一次傳送40 位數據，高位先出。

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軟件設計

3.1 WiFi傳輸函數

首先將STM32的Tx連接到ESP8266模塊的Rx，將STM32的Rx連接到ESP8266模塊的Tx進行初始化，然后設置串口中斷，定義串口的發送函數，編寫函數實現字符串發送功能。按下上位機APP按鈕后，通過ESP8266模塊向單片機發送字符指令。在單片機程序中接收到適當的符號后，將標志位的邏輯值賦給系統，在系統運行過程中，不斷地掃描狀態并執行相應的指令。

3.2 ESP8266固件燒錄

將設備接入機智云平臺首先需要對ESP8266WiFi模塊進行固件燒錄，可以直接在官網免費下載使用，燒錄完成后，將采集到的數據可以實時上傳到平臺服務器。

先在燒錄模式下將GPIO0接地，正常模式懸空，GPIO2也是懸空。選擇對應的固件包，因為本設計是MCU開發，所以需要將DoNotChgBIN打上勾。最后點擊START，開始下載。下載完成后將GPIO0連接的GND拔掉進入正常模式，然后關閉燒錄固件模式，進行網絡配置即可。

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結論

本設計采用STM32F103RCT6作為主控模塊，配備紅外發射模塊和DHT11溫濕度傳感器，傳輸方式采用ESP8266 WiFi模塊。采集的溫濕度數據發送至機智云平臺。數據可以實時顯示在用戶的手機APP上。此外，紅外發射模塊和LED模塊用作模擬房屋的空調和燈具。 APP對其進行管理，實現手機APP與數據的交互。