STM32实现简单的智能家居系统

智能家居系统是基于无线通信技术和智能控制技术，将家居设备与互联网结合起来，实现远程控制、智能化管理的系统。本文将以STM32微控制器为核心，通过编写代码来实现一个简单的智能家居系统。

一、硬件准备

1. STM32开发板：本文以STM32F103C8T6为例；
2. 无线通信模块：本文以nRF24L01无线模块为例；
3. 温湿度传感器：本文以DHT11温湿度传感器为例；
4. 继电器模块：本文以单路继电器模块为例；
5. 光敏电阻：本文以光敏电阻GL5528为例；
6. 人体红外传感器：本文以人体红外传感器HC-SR501为例。

二、软件准备

1. STM32CubeMX：用于生成初始化代码；
2. Keil MDK：用于开发和编译代码。

三、项目搭建

1. 创建一个新的STM32CubeMX项目，选择合适的STM32型号；
2. 配置系统时钟源，选择外部晶体振荡器并设置合适的频率；
3. 配置GPIO引脚，将无线模块、传感器和继电器模块分别连接到STM32开发板上的合适引脚；
4. 配置SPI和USART串口，用于与无线模块进行通信；
5. 生成代码并导入Keil MDK中，开始编写代码。

四、代码实现

1. 初始化代码 首先，在main函数中初始化各个外设，包括GPIO、SPI和USART。以下代码为初始化SPI和USART的代码片段：

/* SPI2 init function */
static void MX_SPI2_Init(void)
{
  /* SPI2 parameter configuration*/
  hspi2.Instance = SPI2;
  hspi2.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
  hspi2.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
  hspi2.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
  hspi2.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
  hspi2.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
  hspi2.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
  hspi2.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_4;
  hspi2.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
  hspi2.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
  hspi2.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
  hspi2.Init.CRCPolynomial = 10;
  if (HAL_SPI_Init(&hspi2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}
 
/* USART1 init function */
static void MX_USART1_UART_Init(void)
{
  /* USART1 parameter configuration*/
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

1. 温湿度传感器读取代码 使用GPIO来读取DHT11传感器的数据，然后通过串口发送给主控制器。以下代码为读取温湿度传感器数据的函数：

void DHT11_Read(uint8_t *pData)
{
  uint8_t i, j;
  
  // 发送起始信号
  HAL_GPIO_WritePin(DHT11_GPIO_Port, DHT11_Pin, GPIO_PIN_RESET);
  HAL_Delay(20);
  HAL_GPIO_WritePin(DHT11_GPIO_Port, DHT11_Pin, GPIO_PIN_SET);
  HAL_Delay(30);
  
  // 等待DHT11响应
  if (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_Port, DHT11_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
  {
    while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_Port, DHT11_Pin) == GPIO_PIN_RESET);
    while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_Port, DHT11_Pin) == GPIO_PIN_SET);
    
    // 接收40位数据
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
      for (j = 0; j < 8; j++)
      {
        while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_Port, DHT11_Pin) == GPIO_PIN_RESET);
        
        HAL_Delay(40);
        
        if (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_Port, DHT11_Pin) == GPIO_PIN_SET)
        {
          pData[i] |= 1 << (7 - j);
        }
        
        while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_Port, DHT11_Pin) == GPIO_PIN_SET);
      }
    }
  }
}

1. 无线通信代码 使用SPI和nRF24L01无线模块进行通信。以下代码为发送数据和接收数据的函数：

void nRF24L01_Write(uint8_t *pData, uint8_t len)
{
  HAL_GPIO_WritePin(nRF24L01_CE_GPIO_Port, nRF24L01_CE_Pin, GPIO_PIN_RESET);
  
  HAL_SPI_Transmit(&hspi2, pData, len, 100);
  
  HAL_GPIO_WritePin(nRF24L01_CE_GPIO_Port, nRF24L01_CE_Pin, GPIO_PIN_SET);
}
 
void nRF24L01_Read(uint8_t *pData, uint8_t len)
{
  HAL_GPIO_WritePin(nRF24L01_CE_GPIO_Port, nRF24L01_CE_Pin, GPIO_PIN_RESET);
  
  HAL_SPI_Receive(&hspi2, pData, len, 100);
  
  HAL_GPIO_WritePin(nRF24L01_CE_GPIO_Port, nRF24L01_CE_Pin, GPIO_PIN_SET);
}

1. 继电器控制代码 使用GPIO控制继电器的打开和关闭。以下代码为控制继电器的函数：

void Relay_On(void)
{
  HAL_GPIO_WritePin(Relay_GPIO_Port, Relay_Pin, GPIO_PIN_SET);
}
 
void Relay_Off(void)
{
  HAL_GPIO_WritePin(Relay_GPIO_Port, Relay_Pin, GPIO_PIN_RESET);
}

1. 光敏电阻和人体红外传感器代码 使用ADC读取光敏电阻的值，判断光照强度；使用GPIO读取人体红外传感器的值，判断是否有人经过。以下代码为读取光敏电阻和人体红外传感器的函数：

uint16_t Read_Light(void)
{
  HAL_ADC_Start(&hadc1);
  
  HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100);
  
  return HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
}
 
uint8_t Read_PIR(void)
{
  return HAL_GPIO_ReadPin(PIR_GPIO_Port, PIR_Pin);
}

1. 主控制器代码 在主控制器中，可以使用串口接收指令来控制继电器的打开和关闭，同时也可以接收传感器数据，并进行相应的处理。以下代码为主控制器的代码：

int main(void)
{
  HAL_Init();
  
  MX_GPIO_Init();
  MX_SPI2_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_ADC1_Init();
  
  uint8_t data[5]; // 存储温湿度数据
  uint8_t buffer[5]; // 存储从无线模块接收的数据
  
  // 主循环
  while (1)
  {
    // 读取温湿度传感器数据
    DHT11_Read(data);
    
    // 发送温湿度数据到无线模块
    nRF24L01_Write(data, sizeof(data));
    
    // 接收从无线模块发送来的数据
    nRF24L01_Read(buffer, sizeof(buffer));
    
    // 判断是否接收到继电器控制指令
    if (buffer[0] == 0x01)
    {
      if (buffer[1] == 0x01)
      {
        Relay_On();
      }
      else if (buffer[1] == 0x00)
      {
        Relay_Off();