基于STM32与ESP8266的智能家居控制系统【免费开源】

基于STM32与ESP8266的智能家居控制系统【免费开源】

源码下载 完整项目已打包，开源免费： https://blog.csdn.net/weixin_52908342/article/details/150466094

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随着 物联网（IoT） 技术的快速发展，智能家居作为其中的重要应用场景，逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。传统家居往往依赖人工操作，缺乏自动化与远程管理功能，而智能家居系统则通过 传感器感知环境、无线通信实现互联、控制器进行逻辑处理，从而让家庭生活更加便捷、安全和节能。

在众多控制器平台中，STM32 系列单片机 以其高性能、低功耗、丰富的外设接口和稳定的生态支持，被广泛应用于智能家居设备的开发。本项目以 STM32F103C8T6 为核心，结合多种传感器、执行器和通信模块，设计并实现了一套小型智能家居系统。

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该系统不仅能够完成 温湿度检测、光照感知、烟雾报警、家电控制 等功能，还支持 WiFi 联网与手机 APP 远程交互，实现了典型的物联网智能家居应用。本文将从 硬件设计、软件实现、功能展示 等方面详细介绍该系统的构建过程，帮助学习者理解智能家居的完整开发流程。

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一、项目概述

随着物联网（IoT, Internet of Things）的快速发展，智能家居逐渐走进人们的生活。它通过嵌入式控制系统、传感器网络和无线通信技术，实现家庭设备的互联互通与智能化管理。

本项目基于 STM32 微控制器 设计了一套智能家居系统，主要实现了以下功能：

• 环境监测：采集温度、湿度、光照等信息。
• 远程控制：通过手机 APP 或网页实现家电远程控制。
• 自动化控制：根据环境参数自动开启或关闭电器（如风扇、灯光）。
• 安全防护：门禁管理、红外人体检测与报警功能。
• 无线通信：基于 ESP8266 WiFi 模块与云端交互。

系统在硬件选型、软件架构和应用层设计上都有较强的实用性，适合作为嵌入式物联网的学习和实践案例。

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二、硬件设计

1. 核心控制器

• STM32F103C8T6 微控制器
• 72MHz 主频，32KB SRAM，64KB Flash
• 丰富的外设接口（GPIO、ADC、UART、I2C、SPI）
• 功耗低，性价比高

2. 传感器模块

• DHT11/DHT22：温湿度采集
• 光敏电阻/光照传感器：室内亮度监测
• MQ-2 烟雾传感器：火灾监测
• HC-SR501 红外人体感应模块：安全检测

3. 执行器模块

• 继电器模块：控制家电通断（风扇、灯光）
• 舵机：控制门锁开关
• 蜂鸣器：报警提示

4. 通信模块

• ESP8266 WiFi 模块：负责无线联网与云端通信
• 蓝牙 HC-05（可选）：本地蓝牙控制

5. 电源与保护

• DC-DC 降压模块：将 12V 转 5V/3.3V
• 保险丝与二极管保护：避免电路过流或反接

三、软件设计

系统的软件部分分为 底层驱动、业务逻辑、通信协议和上位机/APP 四个层次。

1. 系统架构

• 底层驱动层：GPIO、ADC、USART、I2C、PWM 驱动
• 业务逻辑层：传感器数据采集、控制逻辑实现
• 通信层：MQTT 协议封装，ESP8266 串口通信
• 应用层：自动化规则、手机 APP 控制界面

2. 主要功能流程

• 环境监控：STM32 采集传感器数据 → 数据通过 WiFi 上传云端 → 手机 APP 实时显示
• 远程控制：用户通过 APP/网页发送控制命令 → 云端 → STM32 → 控制继电器/舵机
• 自动化逻辑：
• 温度 > 28℃ → 自动开启风扇
• 光照 < 阈值 → 自动开灯
• 检测到烟雾/人体异常 → 蜂鸣器报警并发送消息

四、核心功能实现

1. 传感器数据采集

#include "dht11.h"

int temperature, humidity;

void Read_DHT11(void) {
    if(DHT11_Read(&temperature, &humidity) == SUCCESS) {
        printf("Temp: %d C, Humi: %d %%\r\n", temperature, humidity);
    } else {
        printf("DHT11 Error!\r\n");
    }
}

2. 控制继电器（家电开关）

#define RELAY_PIN   GPIO_Pin_0
#define RELAY_PORT  GPIOA

void Relay_Control(uint8_t state) {
    if(state)
        GPIO_SetBits(RELAY_PORT, RELAY_PIN);  // 开启
    else
        GPIO_ResetBits(RELAY_PORT, RELAY_PIN); // 关闭
}

3. ESP8266 串口通信（MQTT）

void ESP8266_SendCommand(char *cmd) {
    printf("Send: %s\r\n", cmd);
    USART_SendString(USART1, cmd);
}

void MQTT_Publish(char *topic, char *payload) {
    char buffer[128];
    sprintf(buffer, "PUBLISH %s %s\r\n", topic, payload);
    ESP8266_SendCommand(buffer);
}

4. 自动化控制逻辑

void Auto_Control(void) {
    if(temperature > 28) {
        Relay_Control(1); // 打开风扇
    } else {
        Relay_Control(0);
    }

    if(light < 200) {
        Relay_Control(1); // 开灯
    } else {
        Relay_Control(0);
    }
}

五、上位机与手机端

1. 手机 APP

• 使用 HBuilderX + uni-app 开发跨平台 APP
• 主要界面功能：
• 设备状态显示（温湿度、光照值）
• 家电远程开关
• 报警消息推送

2. 云端平台

• MQTT 服务器：可选用 EMQX 或阿里云 IoT 平台
• 数据库存储：MySQL/InfluxDB
• 可视化平台：Grafana 展示环境变化曲线

六、实验效果与运行截图

1. 环境监测界面：实时显示温湿度、光照等参数
2. 设备控制界面：远程控制灯光、风扇、门锁
3. 异常报警：检测到烟雾或人体异常时，APP 立即收到推送

七、总结

本项目基于 STM32 + 传感器 + WiFi模块 搭建了一个小型智能家居系统，涵盖了嵌入式开发、物联网通信、自动化控制等多个方面。

其优势包括：

• 低成本：硬件价格低廉，适合学习和实验
• 扩展性强：可接入更多传感器和智能设备
• 应用场景广泛：家庭安防、节能控制、老人看护等

未来可以继续优化的方向：

• 增加语音控制（接入语音识别模块）
• 使用低功耗蓝牙（BLE）进行设备间通信
• 引入 AI 边缘计算，实现更智能的决策

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八、心得体会

通过本项目的开发，不仅加深了对 STM32 外设编程的理解，还掌握了物联网系统的整体设计思路。从传感器数据采集，到通信协议实现，再到云端与APP交互，完整地体验了智能家居系统的开发流程。这为后续更复杂的 IoT 项目打下了坚实基础。

本项目通过 STM32 单片机 为核心控制平台，结合温湿度传感器、光照传感器、烟雾传感器、红外感应模块等硬件，实现了智能家居的多项功能，包括 环境监测、家电控制、安全防护和远程交互。

系统采用 ESP8266 WiFi 模块 与云端通信，用户可通过手机 APP 实时查看数据并远程操作家电，达到了“智能化、便捷化、安全化”的目标。

整个项目不仅展示了 嵌入式开发与物联网技术的结合，还为后续智能家居的扩展应用（如语音控制、AI 边缘计算）提供了良好的实践基础。