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基于STM32的智能家居灯光控制系统

news 来源：原创 2024/9/21 22:44:34

1. 引言

随着智能家居技术的发展，灯光控制系统在提升家居生活品质方面起着重要作用。本文将介绍如何使用STM32微控制器设计和实现一个智能家居灯光控制系统，通过WiFi模块实现远程控制灯光的开关和亮度调节。

2. 环境准备工作

硬件准备

STM32开发板（例如STM32F103C8T6）
LED灯（可调光）
WiFi模块（例如ESP8266）
面包板和连接线
USB下载线

软件安装与配置

Keil uVision：用于编写、编译和调试代码。
STM32CubeMX：用于配置STM32微控制器的引脚和外设。
ST-Link Utility：用于将编译好的代码下载到STM32开发板中。

步骤：

下载并安装Keil uVision。
下载并安装STM32CubeMX。
下载并安装ST-Link Utility。

3. 系统设计

系统架构

智能家居灯光控制系统的基本工作原理是通过STM32微控制器控制LED灯的开关和亮度，并通过WiFi模块实现远程控制。系统包括灯光控制模块和WiFi通信模块。

硬件连接

将LED灯的正极连接到STM32的PWM输出引脚（例如PA0），负极连接到GND。
将ESP8266的VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND。
将ESP8266的TX引脚连接到STM32的RX引脚（例如PA2），RX引脚连接到STM32的TX引脚（例如PA3）。

4. 代码实现

初始化代码

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "usart.h"
#include "tim.h"
#include "wifi.h"void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART2_UART_Init(void);
static void MX_TIM2_Init(void);int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_USART2_UART_Init();MX_TIM2_Init();WiFi_Init();while (1) {// 主循环，处理灯光控制任务if (WiFi_ReceiveCommand() == COMMAND_ON) {HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1);} else if (WiFi_ReceiveCommand() == COMMAND_OFF) {HAL_TIM_PWM_Stop(&htim2, TIM_CHANNEL_1);} else if (WiFi_ReceiveCommand() == COMMAND_BRIGHTNESS) {int brightness = WiFi_GetBrightness();__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, brightness);}}
}void SystemClock_Config(void) {// 配置系统时钟
}static void MX_GPIO_Init(void) {// 初始化GPIO__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
}static void MX_USART2_UART_Init(void) {// 初始化USART2huart2.Instance = USART2;huart2.Init.BaudRate = 115200;huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;if (HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK) {Error_Handler();}
}static void MX_TIM2_Init(void) {// 初始化TIM2TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};htim2.Instance = TIM2;htim2.Init.Prescaler = 7999;htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim2.Init.Period = 1000;htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK) {Error_Handler();}sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK) {Error_Handler();}if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim2) != HAL_OK) {Error_Handler();}sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK) {Error_Handler();}sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;sConfigOC.Pulse = 0;sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK) {Error_Handler();}HAL_TIM_MspPostInit(&htim2);
}

灯光控制代码

#include "wifi.h"
#include "usart.h"#define COMMAND_ON 1
#define COMMAND_OFF 2
#define COMMAND_BRIGHTNESS 3void WiFi_Init(void) {// 初始化WiFi模块HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)"AT+RST\r\n", strlen("AT+RST\r\n"), HAL_MAX_DELAY);HAL_Delay(1000);HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)"AT+CWMODE=1\r\n", strlen("AT+CWMODE=1\r\n"), HAL_MAX_DELAY);HAL_Delay(1000);HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)"AT+CWJAP=\"SSID\",\"PASSWORD\"\r\n", strlen("AT+CWJAP=\"SSID\",\"PASSWORD\"\r\n"), HAL_MAX_DELAY);HAL_Delay(5000);HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)"AT+CIPMUX=0\r\n", strlen("AT+CIPMUX=0\r\n"), HAL_MAX_DELAY);HAL_Delay(1000);HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"192.168.1.100\",8080\r\n", strlen("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"192.168.1.100\",8080\r\n"), HAL_MAX_DELAY);HAL_Delay(1000);
}int WiFi_ReceiveCommand(void) {// 接收WiFi命令uint8_t rxBuffer[10];HAL_UART_Receive(&huart2, rxBuffer, sizeof(rxBuffer), HAL_MAX_DELAY);if (strstr((char*)rxBuffer, "ON")) {return COMMAND_ON;} else if (strstr((char*)rxBuffer, "OFF")) {return COMMAND_OFF;} else if (strstr((char*)rxBuffer, "BRIGHTNESS")) {return COMMAND_BRIGHTNESS;}return 0;
}int WiFi_GetBrightness(void) {// 获取亮度值uint8_t rxBuffer[10];HAL_UART_Receive(&huart2, rxBuffer, sizeof(rxBuffer), HAL_MAX_DELAY);int brightness = atoi((char*)rxBuffer);return brightness;
}