【智能家居环境检测及火灾防控系统与实现12000字（论文）】

智能家居它是新型技术融合的产业，人们对它的观念还没有深入到一定的程度。现在的这个时代不断进步，智能家居这种类似概念被很多人所知晓，培养了家庭用户的使用习惯，终将会成为家家户户使用的产品。智能家居的市场会很巨大，前景十分光明，智能家居在中国的发展大致分为了5个阶段：第一阶段分为1994到1999年整个行业对智能家居还只是处于一个概念性的认识，并没有引起人们的关注；第二阶段是在2000年到2005年国内已经出现了智能家居的生产产商，整个智能家居的生产体系已经形成；第三阶段是在2006到2010年由于智能家居企业过分夸大了智能家居的功能但是有并非到达了用户的需求，整个行业出现了滑坡趋势；第四阶段在2011年到2020年由于科技的进步，智能家居的部分技术问题已得到合理的解决，智能家居行业开始飞速增长；第五阶段是在2020年以后，智能家居通过更多技术的支持下以及多种领域的融合下，其发展速度非常的快，直到能成为人们日常不可分割的家庭用具。智能家居也会因为科学技术的进一步发展，相关的问题能够得到技术上的解决，在日后发展上也是非常的好；接下来介绍国外智能家居的相关发展前景，对于智能家具类似概念是由位于美国的联合科技公司提出的，从此智能家具这一词已深深烙印到了人们的脑海里，不少科技发展都已奔向该领域，试图在刮起人工智能的浪潮[1]。随着科技的发展，人工智能技术的大力发展，一些发达的国家开始从事智能家具的相关研发，使得智能家具从概念上的认知过渡到了实体上的发展，各个国家在智能家居的领域上都有了各自的发展方向。比如说新加坡在1998年推出的“未来之家”就属于智能家居的一个发展方向。这些发达国家在智能家居所使用的科技技术上也是天差地别的，在智能家居实现的技术上新加坡采用的8X系统通过总线式的方式来对其智能家具进行控制，德国采用的EIB系统是通过多芯电缆来代替传统的传输线，通过传输控制指令来实现家具的智能化。本文主要设计了一个智能家居控制装置，该装置选用51系列芯片作为主控芯片，外接语音识别模块、自动控制模块，环境检测模块以及显示模块。该装置运行时主控芯片通过外接模块获取外界信息，再通过对获取的信息进行解析并反馈相应的指令来控制室内各种开关的通断。本装置中主要通过语音识别模块对用户的语音指令进行采集，之后将采集到的语音模拟量转换为数字量通过串口通信发送给控制终端，控制终端通过对自己接收到的信号进行解析处理后与预设的指令进行对比识别出用户想要进行的操作并对相应的设备进行控制，设备根据所接收到的控制指令执行相应的操作[2]。同时除了语音识别模块外，该装置还可以通过各种传感器实时采集室内环境信息，并将这些信息发送到控制终端进行解析处理，然后将采集到的信息在显示模块中显示。系统整体框图如图1-1所示。SSTM32单片机显示模块语音识别模块温湿度检测模块有害气体检测模块电灯控制模块智能窗帘模块电源电路图1-1系统总体框图设计智能家居系统时，要紧紧围绕着“以人为本”的中心，遵循的设计原则一般从系统的实用性、稳定性、标准兼容性、扩展性等几个方面出发：一个好的系统除了满足用户所需功能以外，还应具有系统本身的特性要求，比如系统要及时准确的测量温湿度信息，开关控制工作稳定，能检测燃气泄露情况并及时反馈给用户等。需求分析是设计一个智能家居系统的初始步骤和关键环节，需求分析的准确性是系统正确设计方向的指向灯，是决定系统合理性和用户满意度的先决条件，此系统是针对那些对智能家居感兴趣的人所设计的，首先要和使用者进行沟通，了解用户想要实现的功能并记录下来，分析细节以方便后期设计。本设计从三方面入手，一是系统功能需求，功能需求着重描述系统所要实现的目标，解决的是用户的实际需求，比如对家居设备进行远程操控等；一是系统非功能需求，即性能需求，三是简单概述系统的运行条件。非功能需求即是开发过程中遵守的规范及必须满足的技术指标，比如系统的相应时间、稳定性等。功能需求即系统所要达到的目标，智能家居系统的核心就是使人们摆脱遥控器并随时随地使用便携式移动设备控制家居设备。目前市面上的智能家居产品大多功能单一，用户和家庭之间的纽带并不牢靠，设计一个可以采集环境数据信息、实现无线通信并能自我调节的远程控制智能家居系统，让人们可以在手机上看到及时的传感器采集数据以便对家居环境变化了如指掌，使家居环境更加节能环保、更加智能化。所以设计该系统时要具备以下功能：（1）数据采集模块：该模块的功能实现主要依赖于传感器来完成，多种类型的传感器采集到室内的各种环境因子，如温湿度、有害气体、光照强度、语音采集等，并将采集的数据实时上传处理器，方便用户及时查看并做好相应措施。（2）处理器模块：该模块主要负责对从传感器处得到的数据进行分析，观察室内温度是否合适、污染是否严重，有没有发生火灾的可能，并在经过信息分析后对室内家电或传感器等终端设备进行指令下发来改善室内环境，例如控制空调使室内温度不会过高或过低、当光线较为暗淡时自动调整光线亮度。（3）告警：智能家居系统要具备提醒用户危险来临的功能，如果根据接收到的信息发现家中有易燃气体、浓烟或者PM值过高，都会给控制中心发送警告信息。本章节主要阐述了智能家居系统主要功能实现的硬件设计，硬件部分就如同是整个智能家居控制系统的骨骼。包括设计方案，各模块的器件选择和主控芯片的选择。（1）温湿度检测选择DHT11数字传感器。室内温湿度是住宅舒适度的重要指标，为了实时了解室内的环境变化，系统采用具有精确测控能力的DHT11数字温湿度传感器来测量室内的温湿度信息，DHT11作为温湿度一体化的复合型数字传感器，内含一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。是一款含有已校准数字信号输出的传感器，它在非常精确的湿度校验室中进行校准，在检测信号的处理过程中要调用以程序形式存在OTP内存中的校准系数。为了简化系统的集成和构建，它在传输内部的数据信息时使用单线制串行接口的方式。另外，为了保证产品的稳定可靠，它使用专用的数字模块采集技术[3]。DHT11收到一次开始信号即启动一次数据采集，若没收到开始信号，则不启动，采集后会自动回到低速模式。该产品空间占据小、能量消耗低、响应速度快、且成本低廉、测量值准确、传输距离远、不容易受到其他因素的干扰，无需额外部件且为4针单排引脚封装，方便连接。应用领域也相当广泛：空调、除湿器、医疗、汽车、家电都能看到它的身影。超高的性价比、成熟的技术使其成为室内温湿度采集的最佳选择，非常适合本系统的开发。DHT11温湿度传感器模块实物图见图3-1。DHT11传感器使用3.3V电压供电，VCC引脚接电源，DATA引脚为采集到的温湿度数字量输出引脚，和CC2530的IO相连，为了使传感器稳定性更高，两个引脚中间接4.7k的上拉电阻防止干扰，NC引脚悬空，GND引脚接地。该传感器检测到室内的温湿度信息后，通过把数据通过串口传送到主控中心。图3-1温湿度检测原理图（2）气体检测选择MQ-2气体传感器。本设计在系统设计中加入气体检测模块是为了防止房屋发生火灾或煤气泄露产生有毒气体，该模块若是检测到危险情况的发生后会及时通知用户。本设计选取MQ-2气体传感器作为环境中空气的检测组件来检测易燃气体来保护用户的生命财产安全，消除安全隐患。该传感器可以轻易检测到容易引发燃烧的气体，还有易对人身产生危害的气体，有效的预防了火灾的发生，比如：液化气、丙烷、氢气等，同时对天然气和其他可燃蒸汽的检测也很理想。MQ-2传感器使用在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)作为气敏材料，传感器的电导率会随着室内污染气体浓度的改变而改变，浓度越大，电导率越高，电阻值随之减小，气敏器件可以根据电阻的改变将气体浓度信号转化为与该气体浓度相对应的电信号[4]。其检测精确、灵敏度高、成本较低、抗干扰性强，其灵敏性适合多种应用领域：家居厨房、环境保护、和一些用来探测天然气、烟雾等常见气体的工业场合。在烟雾传感器MQ-2电路中，使用5V电压供电，VCC引脚接5V电压，GND引脚接地，DO引脚悬空，AO引脚数据输出端与CC2530的IO口连接。当MQ-2传感器检测到特定烟雾或者可燃气体超出规定的安全范围时，如煤气、燃气、天然气，为了安全，就会通过网络将有害气体或可燃气体浓度信息发送给协调器，再经过协调器把检测数据通过串口发送至51主控中心，当其浓度数据值超过了本设计设定的范围时，51主控中心就会发出报警信号，提醒住户及时发现家庭环境异常、有危险情况发生，提前采取必要措施消除危险。表3-1气体检测选择MQ-2引脚概述管脚编号名称功能1Vcc外接3.3v-5v电压2GND电源地3DOUT开关信号输出(0和1)4AOUT模拟电压输出（3）LD3320模块用于语音识别控制室内灯光风扇LD3320语音识别模块可以采集到两种数据结果：在程序预设的初始时间里，芯片会采集外部的声音存储到寄存器中，然后进行分析比较，最后给出判定的结果。一般这个时候，可以理解为只给芯片设置了5秒是时间去采集记录，而且，语音识别芯片在这5秒钟的时间结束后，会产生中断信息，再次请求获取时间来采集记录，这样循环多次最终将外部声音识别出来。LD3320语音识别模块通过使用VAD技术来检测识别语音[5]。当检测到外部有声音时，开始记录数据，直到说话声音停止，开始分析声音数据，同时判断识别的结果。每个预设关键字的长度不能太长，同时也不能有太多的控住语句，语句的个数要低于50个。控制命令可以设置相对不容易混淆的短语，词组，或者英文单词也可以。如果是汉字的话，则一句话不能多于10个汉子。同时，因为每个句子也是可以随便调换字的位置，就一位置，同一个系统可以在多种场合中应用。LD3320模块电路中已经配置了D/A转换器和放大电路。MIC音频信息采集、单声扬声器和咪头可以非常容易地连接到芯片的引脚。立体声耳机能发出清晰响亮的声音，最罕见的是其输出端口的功率只有20mW。并且它的状态可以被设置为休眠模式并且可以很容易地进入工作模式。语音识别原理图如图图3-2。图3-2语音识别原理图（4）直流电机模拟风扇采用单片机51控制输出数据，由单片机IO口产生PWM信号，送到直流电机，直流电机通过测速电路将实时转速送回单片机，进行转速显示，从而实现对电机速度和转向的控制，达到直流电机调速的目的。采用PWM脉宽调制，改变直流风扇电机的转速[6]。其中，PWM是主控制电路的速度控制系统：PWM是基于单片机的软件实现的，速度控制系统中PWM的使用率是重要的参数。取决与占空比的大小，修改后的值可以改变电枢端子的平均电压值：1、定宽调频法：保持不变，只改变t，使周期也随之改变。2、调宽调频法：保持t不变，只改变，使周期或频率也随之改变。3、定频调宽法：保持周期T(或频率)不变，同时改变和t。1，2方法在调速时改变了控制脉冲的周期或频率，当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起振荡，因而不合适，用定频调宽法来改变占空比从而改变直流电动机电枢两端电压。直流电机模拟风扇接线图如图3-3。表3-2模块概述额定电压3.4v启动电压0.15v额定电流80OMA额定转速34000图3-3直流电机模拟风扇接线图（5）三色RGB彩灯模拟室内灯光为了及时调节家居中的明暗状况信息，本设计采用三色RGB彩灯来实现这一目的。其由一个贴片全彩LED制成，由R、G、B三个引脚做出响应和转换的装置形成（红/蓝/绿），并且其种类繁多，应用广泛，且十分敏感，而且在本设计的生活中非常常见，比如摄像头、声光控开关、照明灯具、照相机、防盗报警装置等家用电器和自动控制领域。三色RGB彩灯对光线的明暗程度非常敏感，其敏感波长在可见波长附近，包括红外线、紫外线波长，它内含光敏元件，其工作原理是利用此元件将光信号转换为电信号。三色RGB彩灯模拟室内灯光接线图如图3-4。图3-4三色RGB彩灯模拟室内灯光接线图（6）0.96寸oled显示屏用于显示数据本次设计本设计选择0.96寸oled显示屏作为硬件的液晶显示屏幕，该显示屏的屏幕电源为3.3V，带PCB的模块可以输入5V电源，背光电源使用3.3V电压供电，而且串联了10的限流电阻，具体分为两种情况，一种是LED引脚接3.3V电压，此情况下使用10限流电阻即可，另一种情况是，如果LED引脚接5V电压，限流电阻要改成16，才能防止烧坏背光[7]。（7）步进电机模拟窗帘步进电机为一种数字伺服执行元件，具有结构简单、运行可靠、控制方便、控制性能好等优点，广泛应用在数控机床、机器人、自动化仪表等领域。为了实现步进电机的简易运动控制，一般以单片机作为控制系统的微处理器，通过步进电机专用驱动芯片实现步进电机的速度和位置定位控制。单片机在本次试验中对步进电机的控制从而达到对转角和位移的控制的方法。本次设计采用两个型号为130HZ308-450的三相反应式步进电机对旋转角度和位移进行控制，该步进电机力矩大、耐负载冲击、精度高。其步距角为1.2°，即^=1.2°，即本次设计的测控系统对回转台转角的控制精度可以达到1.2°。步进电机的驱动电路是根据控制信号工作的。而本次测控系统是以单片机位控制中心的[8]。窗帘的正转、反转和停止功能可由单片机输出电平来控制步进电机的运转以实现。环境亮度的控制通过光敏电阻和运放组成的电路来控制单片机输出电平继而控制电机的正转和反转。时间自动控制可以由定时器来控制。（8）火焰传感器用于火警报警温度测量是一种直接反映了一个不同物体的各分子热力冷热的程度变化时和程度的一种固体物理学温度测量,在化学微观上它所表示的温度是各种不同物体的各个分子热力和运动的激烈程度变化时的程度。物体的物理温度大小变化一般来说只能通过某些固体物质的主要化学物理特性参数来间接测量,在生产生活中有着非常重要的作用以及考虑。火焰传感器芯片模块它在设计上具有芯片体积微型化,功耗和损耗相对较低,性能卓越显著,抗干扰能力和工作可靠性相对较好,且易与其他的微处理器模块进行适配等显著的技术优点。火焰传感器芯片模块可以直接将传感器测量得到的温度转化成数字信号传送到微处理器芯片上给其他的微处理器模块进行数字信号处理。其设计上可以直接测量的数字温度误差范围一般都是:55~125℃,测温误差0.5℃。其独特的分布式多点一线通信接口,只是仅需要一条简单的两个接口的总线就已经可以直接具有了一线通信多点的工作能力,简化了多点分布式的通信温度稳压传感器的应用元件无需外部备用温度稳压传感器该元件通过外部可以使用的外部数据总线直接向温度传感器电路供电,电压的外部温度华氏峰值范围一般可以相当于温度为3.0v至5v,同时温度传感器电压无需外部的任何备用稳压电源进行测量而其温度的华氏范围一般可以相当于温度为-55℃以下至+125℃。电压华氏测量特定温度的电压华氏相当于是-67℉以下或达到257℉。在摄氏度-10℃以下至+85℃的一个摄氏度区间范围内时在测量时其精度一般设定为±0.5℃[9]。火焰传感器接线图如图3-5。表3-3接口说明管脚编号名称功能1VCC外接3.3v-5v电压2GND电源地3DO开关信号输出（0和1)图3-5火焰传感器接线图主控芯片是中央处理器的核心，使整个控制中心的命脉。对于中央处理器主要用于室内不断变化环境反馈过来的数据进行分析处理，并向智能家居发出控制命令的一系列操作，位于整个智能家居系统的核心。本文采用st89c52作为智能家居的核心处理模块，它所具有的优势有：（1）选用该芯片作为核心处理器，它的功能齐全，完全可以满足本设计的需要，这是非常重要的一点，其次价格十分的便宜，该产品的性价比高，非常适合作为一款价格低廉、简单实用的实现信息处理的芯片，51系列的芯片是32位的，首先在处理信息的能力上要强上不少，况且对于家庭内的智能家居，信息的处理也是非常重要的环节，若信息处理的快，在发送数据的时延也会降低不少。第二：功能强大st89c52的微处理器，具有64个接口，能够可以和很多的模块进行配合是使用，大大丰富了模块的功能，能够进一步为设计提供操作的可能。第三：这款芯片应用广泛，关于这款芯片的指导手册十分的繁多，对该芯片各个功能引脚都能够很容易找到，便于研发人员轻松上手[10]。第四该芯片的直插电压介于2V~3.6V，这样这款的芯片功耗十分的低，这样的功能可以使整个系统可以长期处于稳定的工作状态。第五，它的工作频率低，对硬件的要求不高，减少了开销。这些等等优点都十分满足人们的需求。若要实现51最小系统的运作，就必须要有5个部分供电、复位、时钟、下载电路（JTAG/SWD）、后备电池等。LD3320语音识别模块可以采集到两种数据结果：在程序预设的初始时间里，芯片会采集外部的声音存储到寄存器中，然后进行分析比较，最后给出判定的结果。一般这个时候，可以理解为只给芯片设置了5秒是时间去采集记录，而且，语音识别芯片在这5秒钟的时间结束后，会产生中断信息，再次请求获取时间来采集记录，这样循环多次最终将外部声音识别出来。LD3320语音识别模块通过使用VAD技术来检测识别语音。当检测到外部有声音时，开始记录数据，直到说话声音停止，开始分析声音数据，同时判断识别的结果。每个预设关键字的长度不能太长，同时也不能有太多的控住语句，语句的个数要低于50个。控制命令可以设置相对不容易混淆的短语，词组，或者英文单词也可以。如果是汉字的话，则一句话不能多于10个汉子。同时，因为每个句子也是可以随便调换字的位置，就一位置，同一个系统可以在多种场合中应用[11]。语音识别原理图如图3-6。图3-6语音识别原理图为了给主控中心各个模块提供可靠的直流电源，电源模块的电路设计非常关键。因为主控中心每个模块的电压要求不同，各模块的电压要求是3.3V，所以需要设计电源模块的电路来将5V的电压降低到3.3V电压，为了实现此功能，就需要对电压进行转化，可以使用AMS1117-3.3电源稳压芯片，该芯片可以对电路进行限流操作，降低过热产生的损害，常常使用在电池供电和便携式计算机中。它可以把5V电压直接转换为3.3V电压，保障主控中心的正常使用[12]。其中5V电压是又充电宝供电也可以是通过数据线与电脑连接提供供电。稳压电路图见图3-7。图3-7电源电路原理图时钟电路就好比人体的脉搏一样对于整个系统来说十分的重要，中央处理器在进行与WI-FI模块直接进行一个收发数据时，必须要进行一个同步接收的状态，任何传送数据的工作都按时间顺序[13]。用于产生接收方同步的电路就是这个时钟电路起的作用。本文采用的时钟电路设计如下主要电容和晶振组成电路构成。其中引出来的两条接线分别接在51主控芯片的OSC_IN和OSC_OUT的两个引脚上，即可完成主控芯片外设的时钟电路，具体实现的时钟电路图如图3-8。复位电路是为了确保整个系统能够正常运行，防止系统在运行是出现死机或者没有响应，或者长时间状态下运行缓慢。这些复位电路都是必不可少的，是系统重新恢复到原始状态的一个手动操作方法。当不按下按键开关时，电筒会阻挡电流通过则不会形成通路，当按下按键开关时，电容被导线短路，则形成通路情况，这样就达到了复位的作用。在结点的部分引一条线接入主控芯片的NRST口即可完成复位电路的设计具体的复位电路设计如图3-9：图3-8时钟电路原理图图3-9复位电路原理图前面的章节主要阐述了智能家居系统主要功能实现的硬件设计，本章主要叙述了智能家居的软件实现部分。硬件部分就如同是整个智能家居控制系统的骨骼，而软件则是整个智能家居控制系统的血肉一样。设计的智能家居子系统不仅需要硬件的支持，还需要软件的支撑。二者缺一不可，否则两者整个系统将无法运行。本文采用综上的设计思路，该智能家居主要使用KeiluVisionMDK5作为软件的开发环境进行开发，通过TCP/IP协议来实现用户终端与智能家居之间的无线通信，最后实现用户对智能家居系统的控制[14]。软件的开发环节是整个软件调试的核心，本文选用的主控芯片是st89c52的芯片，它是一种嵌入式的ARM。目前常见主要的开发环境ARMSDM、ARMARDS、IAREWARM和KELLARM-MDK等等。本文设计的主控芯片主要是51系列的芯片，就主要采用的是keiluVision5的软件开发环境开发环境，通过这个开发环境，来对整个系统进行驱动。这里主要是实现程序的烧写部分，在智能家居控制系统中的开发过程中，开发工具是一个重要的部分，在系统开发的过程中，本文主要使用的ST-LINK仿真器来完成程序的烧写。主控芯片的软件开发由ST-LINK仿真器来实现。ST-LINK与JTAG仿真器TCP/IP协议是本文所用ESP8266无线通信模块的协议，对于TCP/IP协议主要分为四层结构，它包括了是在网络的使用中的最基本的通信协议。TCP/IP传输协议对互联网中各部分进行通信的标准和方法进行了规定。并且，TCP/IP传输协议是保证网络数据信息及时、完整传输的两个重要的协议。TCP/IP传输协议是严格来说是一个四层的体系结构，在网络接口层信息主要是以比特流的方式对数据进行传输，以及对于网际层交付下来的IP数据报进行一个首尾封装，成为一个帧用于传输。读取其具有相关控制信息的首部，然后根据相应帧转发表来对帧进行一个转发。针对于网际层IP只知道是哪一台主机要进行通信，却不知道主机上的哪个应用进程要进行通信，则在运输层利用端口号来标记各应用进程，实现了端到端的通信。在应用层主要是通过运输层交付的分组，通过套接字进行一个分用，实现网络应用的不同进程的通信，最终实现用户所用的网络应用。其中TCP/IP协议也包括了多个协议。这四层分别负责不同的功能，共同构成TCP/IP协议。本文中主要利用TCP与UDP这两个各有千秋的传输协议来实现进行数据在运输层的传输。首先对于当使用TCP协议或者是UDP协议是，在发送数据前就必须知道对应主机的IP地址以及对应应用进程的套接字端口，通过IP地址运用ARP协议查找对应的MAC地址。在传输数据之前通过它独有的传输方式，以及检错纠错功能[15]。能够对下层交付的数据报进行一个停止等待协议，以及重传机制，能够在一定程度上保证数据的可靠传输，也是一种可靠通信的服务，而对UDP用户数据报传输来说，是尽最大努力的交付，一种无连接服务。本次设计主要是依靠TCP的可靠连接服务，来实现数据的传输，来保证终端与中央处理模块信息的传输不会出错。首先前文设计过的主控芯片中连接的很多模块和电路需要用到程序语言来进行驱动，比如时钟电路、串口等等。现在通过语言程序来实现这些功能，首先先要完成对这些模块的初始化才能完成后续的工作；（1）时钟初始化：对于51系列芯片中，有五大时钟源，它们五个时钟源可以通过不同的代码来进行使用，来作为本系统的时钟源，但是在前文硬件设计电路中采用的是外部时钟接入，也就是OSC_OUT、OSC_IN这两个接口来实现外部时钟。当然除了这五个时钟源外，它还有一个SYSCLK系统时钟源是一个最重要的时钟源，它是作为整个芯片的时钟源。本文用到的是外部时钟源是PLL锁相环的一个输入，通过PLL锁相环再来连接SYSCLK系统时钟，对于PLL锁相环它可以做到倍频的功能，通过设置PLL值来确定倍频的大小，一般确定被倍频数的范围是2~16，经过PLL倍频后的时钟信号称为PLLCLK时钟。经过SYSCLK系统时钟就开始进入分频模块。AHB、APB1、APB2三个预分频模块[16]。对于时钟初始化，其中时钟初始化函数为51-Clock-Init（u8PLL），对于这个初始化函数解读是，首先对于嵌入式五大时钟源中选择了PLLCLK作为系统的时钟，然后再将系统的时钟信号进行相应的分频，将APB1为置为2分频，将APB2置为1分频，将AHB置为1分频。（2）延时函数初始化Delay-init(u8SYSCLK)是延迟上的初始化函数，它发挥非常重要的的作用（3）串口初始化由前文可知st89c52有5个串口，但是在前文的硬件设计中与主控芯片相连的ESP8266模块和EEPROM模块都用到了串口接口，即连接ESP8266WI-FI模块的主控芯片的PA2、PA3这两个接口。连接EEPROM存储模块的接口是主控芯片的PB10、PB11这两个接口。串口初始化步骤如下：对于uart-init（u32pclk2，u32bound）是串口初始化函数，对于这个函数的解读是pclk2作为主控芯片的串口1的时钟频率，后面的bound就是是为了确定其传送数据的串口的波特率。在进行串口初始化后，一切串口数据都恢复到初始阶段，接下来进行的操作就要对端口的时钟进行一个高阻态使能位和串口时钟置于高阻态使能位即可完成相应的操作。第二步就是把主控芯片的PA10接口置于推免输出和PA11接口置为浮空输出。这样就完成了相关的配置，由于之前对串口进行了初始化，现在就需要对串口进行一个的波特率的设置，主要的设置方式就是将最后设置停止位1位，不设置校验位，至此这一个串口完成设置[17]。（4）灯光控制模块图4-1智能光控模块软件设计流程图（5）语音控制模块图4-2语音模块与上位机的连接方式示意图（6）火灾报警电路软件设计图4-3火灾报警电路软件设计（7）主控制电路软件设计图4-4主控制电路软件设计流程图由于家用电器种类很多，本次测试本设计选择灯光的智能控制为例进行测试。灯光控制测试，主要测试是否可以根据室内外环境光照条件的变化而执行不同的动作，并且可以根据语音控制信号，完成打开关闭灯光的功能。灯光控制模块测试结果:在外界光照强度逐渐减小时，小于闭值时，灯光控制模块打开，完成室内照明工作;当外界光照强度逐渐增大时，大于阂值时，灯光控制模块关闭。此外，当用户说“开灯”时，灯光控制模块打开;当用户说“关灯”时，灯光控制模块关闭;当用户说“自动”时，灯光控制模块根据实际情况进行动作。主控制电路发出的控制信号可以得到各分控制板的识别，并可以完成相应动作。在系统测试中性能测试也是一个验证系统是否达标的重要指标，主要指系统运行时的各项性能等。系统的性能测试主要包括智能家居终端节点的功耗测试和断电恢复情况测试。智能家居系统的终端节点有工作和休眠两种状态，因此要对节点界定功耗测试要从这两种状态入手，这两种状态的功耗都要考虑。测试结果表明：不管是在工作还是休眠状态，智能家居系统终端节点的功耗都不高，长期运行并不会有功耗上的困扰，因此本系统符合低功耗的性能要求。另外，本设计对系统进行断电恢复操作。具体步骤为：在系统正常运行情况下，断掉电源开关，在系统完全断电之后，再接通电源开关。重复以上动作10次，本设计发现，系统在多次断电，恢复电源开关的过程中，依旧运行稳定，完好无损，且系统没有出现死机等现象，各项功能运行良好。本次测试验证了智能家居系统设计方案的有效性。经过系统测试之后，其结果表明，本次设计的智能家居控制系统稳定可靠，可以完成预期的功能，且较好地实现了各个模块的功能，满足了用户对该系统的实际需求。用户可以顺利完成登录操作，可以在手机界面上观测到家庭的环境状况、查看电器设备的即时工作状态。还可以随时随地控制家用电器的开关，而且本系统运行稳定、切换界面流畅、通信延长时间短且方便用户操作，满足了本设计设计系统的初衷，符合人们预期要实现的功能，且具有较好的可靠性，有利于尽快投入使用，为未来的智能家居系统设计提供了参考样本，方便了人们的生活，同时提升了人们的生活品质。同时，可以看出系统还有许多显而易见地可以提升的台阶，比如提高系统的安全度、人机交互界面更加清晰明了、系统功能更加丰富等。这些问题都是本设计在将来应该注意的。智能家居出现的初衷就是为了便捷人们的生活，而日新月异的科技发展、尤其是物联网的发展使智能化的家居生活成为现实。通过嵌入式、传感器等技术的结合，智能家居系统的功能也逐步完善并拥有更丰富的功能，大大提升了生活品质。本文设计的智能家居控制系统以st89c52为核心，外接语音识别模块、自动控制模块，环境检测模块以及显示模块。该装置运行时主控芯片通过外接模块获取外界信息，再通过对获取的信息进行解析并反馈相应的指令来控制室内各种开关的通断。对系统结构进行总体设计，对需要实现的功能模块进行设计、并对其原理进行分析。接着进行对产品的开发，通过软件模拟与硬件结合一一实现相应功能。最后对各个模块进行拼接，对装置进行整体的调试，并对其不足之处进行调整。王瑞喆.智能家居产品的发展状况及趋势分析[J].科技风,2020(02):2