智能家居控制系统设计方案
描述
一、环境介绍
单片机采用：STM32F103C8T6
上网方式：采用ESP8266，也可以使用其他设备代替，只要支持TCP协议即可。比如：GSM模块、有线网卡等。
云平台: 采用中国移动OneNet. 也可以采用腾讯、阿里云、华为云、百度天工物接入、机智云等等。 前面文章有讲解。
协议： 采用MQTT协议
开发软件：keil5
二、包含的硬件与实物图介绍
1. 一个光敏电阻传感器
2. 一个DHT11温湿度传感器
3. 一个MQ-5 液化气/天然气/煤气监测传感器
4. 一个MQ-2 烟雾传感器
5. 3盏LED灯表示窗帘开关、空调开关、电视开关
6. 联网WIFI采用: ESP8266
7. 最小系统板: STM32F103C8T6
8. 物联网服务器: OneNet平台
9. 物联网手机APP: 设备云
设备云APP下载地址（Android）: onenet设备云.zip-桌面系统文档类资源-CSDN下载
三、功能介绍
这是基于STM32设计的智能家居控制系统，采用ESP8266连接OneNet云平台。
设备端可以实时采集烟雾浓度、温湿度、煤气天然气浓度到云平台，在云平台网页端或者手机APP上可以远程查看数据，还可以点击云平台界面上的按钮，完成对家里的电器设备控制：窗帘开关、空调开关、电视开关(采用LED灯模拟)等。
四、OneNet创建设备
从0开始创建OneNet设备，参考这里：STM32+ESP8266+MQTT协议连接OneNet物联网平台_DS小龙哥的专栏-CSDN博客_esp8266mqtt协议
首地址：OneNET - 中国移动物联网开放平台
这是STM32设备端连接OneNet串口打印的提示信息：
登录成功的效果：
数据流收到物联网终端上传的信息。
查看设计的网页界面：
五、程序下载介绍
点击开始编程之后，按下开发板上的RST按钮，即可启动下载。
六、STM32设备端代码
6.1 esp8266.c
#include "esp8266.h"
struct ESP8266_WIFI esp8266_wifi;
/*
函数功能: 配置ESP8266WIFI为AP模式+TCP服务器模式
函数参数:
char *ssid :将要创建的WIFI热点名称(英文字母)
char *password :将要创建的WIFI热点密码(最短长度8位)
u16 port :TCP服务器的端口号(0~65535)
返 回 值:0表示成功,其他值表示失败
*/
u8 ESP8266_AP_TCP_ServerMode(const char *ssid,const char *password,u16 port)
{
u8 i;
char *find_str=NULL;
char cmd_buffer[100];
/*1. 发送测试指令,检测WIFI是否正常*/
printf("发送测试指令,检测WIFI是否正常...\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT\r\n"))return 1;
/*2. 关闭回显*/
printf("关闭回显...\n");
if(ESP8266_SendCmd("ATE0\r\n"))return 2;
/*3. 设置当前WIFI的模式为AP模式*/
printf("设置当前WIFI的模式为AP模式...\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=2\r\n"))return 3;
/*4. 复位模块,设置的模式必须复位之后才会生效*/
printf("复位模块...\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+RST\r\n"))return 4;
DelayMs_72M(1000);
DelayMs_72M(1000);
DelayMs_72M(1000);
DelayMs_72M(1000);
/*5. 关闭回显*/
printf("关闭回显...\n");
if(ESP8266_SendCmd("ATE0\r\n"))return 5;
/*6. 设置创建的热点信息*/
printf("设置创建的热点信息...\n");
snprintf(cmd_buffer,100,"AT+CWSAP=\"%s\",\"%s\",1,4\r\n",ssid,password);
if(ESP8266_SendCmd(cmd_buffer))return 6;
/*7. 开启多连接,在服务器模式下才可开启*/
printf("开启多连接...\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPMUX=1\r\n"))return 7;
/*8. 设置端口号(0~65535)*/
printf("设置端口号...\n");
snprintf(cmd_buffer,100,"AT+CIPSERVER=1,%d\r\n",port);
if(ESP8266_SendCmd(cmd_buffer))return 8;
/*9.查询本地IP地址*/
printf("查询本地IP地址...\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+CIFSR\r\n"))return 9;
/*10. 保存WIFI的信息*/
esp8266_wifi.port=port;
strcpy(esp8266_wifi.mode,"AP");
//提取IP地址
/*
IP地址=+CIFSR:APIP,"192.168.4.1"
+CIFSR:APMAC,"86:f3:eb:17:e6:86"
*/
find_str=strstr((char*)USART3_RX_BUFF,"APIP");
if(find_str) //判断是否查找成功
{
find_str+=6;
for(i=0;*find_str!='"';i++)
{
esp8266_wifi.ip[i]=*find_str;
find_str++;
}
esp8266_wifi.ip[i]='\0';
}
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
printf("当前WIFI模式:%s\n",esp8266_wifi.mode);
printf("当前网络协议类型:%s\n","TCP");
printf("当前网络通信模式:%s\n","server");
printf("当前网络端口号:%d\n",esp8266_wifi.port);
printf("本地网络IP地址:%s\n",esp8266_wifi.ip);
return 0;
}
/*
函数功能:向ESP8266wifi发送指令
说明:该函数只是适用于成功后返回OK的指令
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<5;i++) //测试的总次数
{
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
USART_X_SendString(USART3,cmd);
for(j=0;j<200;j++) //等待的时间(ms单位)
{
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
printf("USART3_RX_BUFF=%s\r\n",USART3_RX_BUFF);
if(strstr((char*)USART3_RX_BUFF,"OK\r\n"))
{
return 0;
}
else break;
}
DelayMs_72M(2); //一次的时间
}
}
return 1;
}
/*
函数功能:ESP8266wifi处于TCP服务器模式下的数据发送函数
函数参数:
u8 id :已经连接服务器的客户端ID号
char *data :将要发送数据(字符串)
返回值: 0表示成功 1表示失败
说明:只有在TCP服务器模式下才可使用该函数
OK
>
Recv 12 bytes
SEND OK
*/
u8 ESP8266_ServerSendData(u8 id,char *data)
{
u32 i,j,n;
char cmd[100];
snprintf(cmd,1024,"AT+CIPSEND=%d,%d\r\n",id,strlen(data));
for(i=0;i<5;i++) //测试的总次数
{
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
USART_X_SendString(USART3,cmd);
for(j=0;j<200;j++) //等待的时间(ms单位)
{
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
if(strstr((char*)USART3_RX_BUFF,">")) //开始发送数据
{
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
USART_X_SendString(USART3,data); //发送数据
for(n=0;n<10000;n++)
{
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
if(strstr((char*)USART3_RX_BUFF,"SEND OK")) //开始发送数据
{
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
return 0;
}
else return 1;
}
DelayMs_72M(1); //一次的时间
}
}
else break;
}
DelayMs_72M(5); //一次的时间
}
}
return 1;
}
/*
函数功能: 设置STA模式下连接的热点信息
返 回 值: 0表示成功,1表示失败
连接成功的提示符:
WIFI DISCONNECT
WIFI CONNECTED
WIFI GOT IP
OK
*/
u8 ESP8266_STA_ModeConnectWIFI(char *cmd)
{
u32 i,j;
for(i=0;i<3;i++) //测试的总次数
{
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
USART_X_SendString(USART3,cmd);
for(j=0;j<30000;j++) //等待的时间(ms单位)
{
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
if(strstr((char*)USART3_RX_BUFF,"OK"))
{
return 0;
}
else
{
memset(USART3_RX_BUFF,0,sizeof(USART3_RX_BUFF));
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
}
}
DelayMs_72M(1); //一次的时间
}
}
return 1;
}
/*
函数功能: 用于在客户端模式下,连接服务器
返 回 值: 0表示成功,1表示失败
连接成功的提示符:CONNECT
*/
u8 ESP8266_ConnectServer(char *cmd)
{
u32 i,j;
for(i=0;i<5;i++) //测试的总次数
{
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
USART_X_SendString(USART3,cmd);
for(j=0;j<10000;j++) //等待的时间(ms单位)
{
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
if(strstr((char*)USART3_RX_BUFF,"CONNECT"))
{
return 0;
}
else
{
memset(USART3_RX_BUFF,0,sizeof(USART3_RX_BUFF));
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
}
}
DelayMs_72M(1); //一次的时间
}
}
return 1;
}
/*
函数功能: 配置ESP8266WIFI为STA模式+TCP客户端模式
函数参数:
char *ssid :将要连接的WIFI热点名称(英文字母)
char *password :将要连接的WIFI热点密码(最短长度8位)
u16 port :TCP服务器的端口号(0~65535)
返 回 值:0表示成功,其他值表示失败
*/
u8 ESP8266_STA_TCP_ClientMode(const char *ssid,const char *password,char *server_ip,u16 port)
{
u8 i;
char *find_str=NULL;
char cmd_buffer[100];
/*1. 发送测试指令,检测WIFI是否正常*/
printf("发送测试指令,检测WIFI是否正常...\n");
for(i=0;i<10;i++)
{
if(ESP8266_SendCmd("AT\r\n")) //可能WIFI正处于透传模式，无法接收指令
{
USART_X_SendString(USART3,"+++"); //退出透传模式
DelayMs_72M(80); //等待退出透传模式
}
else break;
}
if(i==10)return 1; //检测失败
/*2. 关闭回显*/
printf("关闭回显...\n");
if(ESP8266_SendCmd("ATE0\r\n"))return 2;
/*3. 设置当前WIFI的模式为STA模式*/
printf("设置当前WIFI的模式为STA模式...\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n"))return 3;
/*4. 复位模块,设置的模式必须复位之后才会生效*/
printf("复位模块...\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+RST\r\n"))return 4;
DelayMs_72M(1000);
DelayMs_72M(1000);
DelayMs_72M(1000);
DelayMs_72M(1000);
/*5. 关闭回显*/
printf("关闭回显...\n");
if(ESP8266_SendCmd("ATE0\r\n"))return 5;
/*6. 设置连接的热点信息*/
printf("设置连接的热点信息...\r\n");
snprintf(cmd_buffer,100,"AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"\r\n",ssid,password);
printf("cmd_buffer=%s",cmd_buffer);
if(ESP8266_STA_ModeConnectWIFI(cmd_buffer))return 6;
/*7. 开启单连接,在客户端模式下才可开启*/
printf("开启单连接...\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPMUX=0\r\n"))return 8;
/*8.查询本地IP地址*/
printf("查询本地IP地址...\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+CIFSR\r\n"))return 7;
/*9. 保存WIFI的信息*/
esp8266_wifi.port=port;
strcpy(esp8266_wifi.mode,"STA");
//提取IP地址
/*
+CIFSR:STAIP,"192.168.1.115"
+CIFSR:STAMAC,"84:f3:eb:17:e6:86"
*/
find_str=strstr((char*)USART3_RX_BUFF,"STAIP");
if(find_str) //判断是否查找成功
{
find_str+=7;
for(i=0;*find_str!='"';i++)
{
esp8266_wifi.ip[i]=*find_str;
find_str++;
}
esp8266_wifi.ip[i]='\0';
}
/*10. 连接服务器*/
printf("开始连接服务器...\n");
snprintf(cmd_buffer,100,"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"%s\",%d\r\n",server_ip,port);
if(ESP8266_ConnectServer(cmd_buffer))return 9;
/*11. 开启透传模式*/
printf("开启透传模式...\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPMODE=1\r\n"))return 10;
/*12. 开始透传*/
printf("开始透传...\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPSEND\r\n"))return 11;
printf("当前WIFI模式:%s\r\n",esp8266_wifi.mode);
printf("当前网络协议类型:%s\r\n","TCP");
printf("当前网络通信模式:%s\r\n","Client");
printf("连接的服务器端口号:%d\r\n",esp8266_wifi.port);
printf("连接的服务器IP地址:%s\r\n",server_ip);
printf("本地的IP地址:%s\r\n",esp8266_wifi.ip);
return 0;
}
6.2 esp8266.h
#ifndef ESP8266_H
#define ESP8266_H
#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
#include "key.h"
#include "led.h"
#include
#include
u8 ESP8266_SendCmd(char *cmd);
u8 ESP8266_AP_TCP_ServerMode(const char *ssid,const char *password,u16 port);
u8 ESP8266_ServerSendData(u8 id,char *data);
u8 ESP8266_STA_TCP_ClientMode(const char *ssid,const char *password,char *server_ip,u16 port);
struct ESP8266_WIFI
{
u16 port;
char mode[10]; //sta/ap
char ip[10]; //ip地址
};
extern struct ESP8266_WIFI esp8266_wifi;
#endif
6.3 main.c
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"
#include
#include "adc.h"
#include "esp8266.h"
#include "timer.h"
#include "rtc.h"
#include "dht11.h"
//网络协议层
#include "onenet.h"
//协议封装文件
#include "dStream.h"
/*WIFI信息配置---将要连接的WIFI信息*/
#define WIFI_NAME "Xiaomi_meizi6"
#define WIFI_PASSWORD "12170307yu"
/*Onenet服务器地址:固定的*/
#define SERVER_IP "183.230.40.39"
#define SERVER_PORT 6002
//产品ID
const char OneNetPROID[]="332761";
//鉴权信息 access_key
const char OneNetAUTH_INFO[]="1234567890";
//设备ID
char OneNetDEVID[]="590592359";
//ApiKey
char OneNetAPI_KEY[]="fTgT3L9k3gyalPDMeojEEPrwzlo=";
//onenet数据点定义
DATA_STREAM data_stream[]=
{
{"DHT11_T","66",TYPE_STRING,1}, //温度
{"DHT11","66",TYPE_STRING,1}, //湿度
{"Light","66",TYPE_STRING,1}, //光照强度
{"MQ2","66",TYPE_STRING,1}, //烟雾浓度
{"MQ5","66",TYPE_STRING,1}, //液化气浓度
};
char *WIFI_STAT; //WIFI状态指针
//u8 temp,humi;
char DisplayDataBuffer[20];
u8 GL5637_Info[10]; //光敏传感器信息
u8 TEMP_Info[10];
u8 HUMI_Info[10];
u8 MQ2_Info[10];
u8 MQ5_Info[10];
/*
工程内容介绍: 物联网开发平台全功能测试代码! 支持上位机控制
编写日期 : 20200403
版本 : v4.0
*/
int main(void)
{
int cnt_OneNet_time=0;
u32 time_cnt=0; //记录时间
u16 GL5637_temp=0; //光敏信息
u8 ESP8266_Stat;
u8 temp,humi;
u16 mq2_temp,mq5_temp;
LedInit();
KeyInit();
USART_X_Init(USART1,72,115200);
USART_X_Init(USART3,36,115200); //WIFI的波特率为115200
ADC1_Init(); //ADC初始化
Timer2Init(72,10000); //10ms中断一次，辅助串口3接收数据--WIFI数据
printf("DHT11=%d\r\n",DHT11_Init());
//连接至指定的WIFI
ESP8266_Stat=ESP8266_STA_TCP_ClientMode(WIFI_NAME,WIFI_PASSWORD,SERVER_IP,SERVER_PORT);
if(ESP8266_Stat)
{
printf("ESP8266_Stat=%d\r\n",ESP8266_Stat);
WIFI_STAT="WIFIConnectERROR";
}
else
{
WIFI_STAT="WIFI Connect OK";
//接入OneNET
while(OneNet_DevLink())
{
printf("Connect OneNet..\r\n");
DelayMs_72M(500);
LED=!LED;
}
}
while(1)
{
cnt_OneNet_time++;//用于控制向服务器上传数据点的频率
/*轮询扫描数据*/
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
//解析平台返回的数据
OneNet_RevPro(USART3_RX_BUFF);
USART3_RX_CNT=0;
USART3_RX_FLAG=0;
memset(USART3_RX_BUFF,0,sizeof(USART3_RX_BUFF));
}
/*获取光敏数据*/
GL5637_temp=ADC1_GetCHxVal(8);
sprintf((char*)GL5637_Info,"%d",GL5637_temp); //保存光敏传感器信息，上传给上位机
/*获取烟雾浓度数据*/
mq2_temp=ADC1_GetCHxVal(1);
sprintf((char*)MQ2_Info,"%d",mq2_temp); //保存MQ2传感器信息，上传给上位机
/*获取液化气浓度数据*/
mq5_temp=ADC1_GetCHxVal(2);
sprintf((char*)MQ5_Info,"%d",mq5_temp); //保存MQ5传感器信息，上传给上位机
/*获取温湿度*/
if(DHT11_Read_Data(&temp,&humi)==0)
{
sprintf((char*)TEMP_Info,"%d",temp); //保存温度传感器信息，上传给上位机
sprintf((char*)HUMI_Info,"%d",humi); //保存温度传感器信息，上传给上位机
}
DelayMs_72M(1); //延时1ms
time_cnt++;
if(cnt_OneNet_time>=200 &&ESP8266_Stat==0)
{
cnt_OneNet_time=0; //清0
data_stream[0].dataPoint=TEMP_Info;
data_stream[1].dataPoint=HUMI_Info;
data_stream[2].dataPoint=GL5637_Info;
data_stream[3].dataPoint=MQ2_Info;
data_stream[4].dataPoint=MQ5_Info;
printf("GL5637_Info=%s\r\n",GL5637_Info);
printf("temp=%s,humi=%s\r\n",TEMP_Info,HUMI_Info);
printf("MQ2_Info=%s\r\n",MQ2_Info);
printf("MQ5_Info=%s\r\n",MQ5_Info);
//向OneNet云端服务器上传数据点
OneNet_SendData(FORMAT_TYPE1,OneNetDEVID,OneNetAPI_KEY,data_stream,5);
printf("发送成功\r\n");
}
/*轮询扫描数据*/
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
//解析平台返回的数据
OneNet_RevPro(USART3_RX_BUFF);
USART3_RX_CNT=0;
USART3_RX_FLAG=0;
memset(USART3_RX_BUFF,0,sizeof(USART3_RX_BUFF));
}
}
}
审核编辑：汤梓红
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