项目概览
这是一个基于STM32微控制器的智能家居控制系统，旨在为用户提供便捷、智能的家居控制体验。系统支持通过手机APP远程控制家中的灯光、窗帘、空调等设备，同时集成了语音控制和自动化场景功能。
项目开发周期为6个月，从需求分析、硬件设计、嵌入式软件开发到移动端应用开发全流程由我独立完成。系统采用模块化设计，具有良好的可扩展性，可以方便地添加新的设备类型和控制方式。
项目背景
随着物联网技术的发展，智能家居市场快速增长。然而，现有解决方案往往价格昂贵且封闭，普通用户难以定制。本项目旨在开发一个开源的、可定制的智能家居控制系统，降低智能家居的入门门槛。
项目目标
- 开发一个稳定可靠的智能家居控制中心
- 支持多种通信协议(WiFi、BLE、红外)
- 提供友好的手机APP控制界面
- 实现语音控制和自动化场景
- 保持系统开放性和可扩展性
项目信息
项目类型
个人项目
开发时间
2023年1月 - 2023年6月
项目状态
已完成
技术栈
项目成果
- 完成全部预定功能开发
- GitHub获得200+星标
- 被3个开源项目采用
- 撰写5篇技术博客
功能特点
远程控制
通过手机APP随时随地控制家中设备，支持多用户共享控制权限。
语音交互
集成语音识别模块，支持中文语音指令控制，响应时间<500ms。
自动化场景
可设置定时任务和触发条件，实现"回家模式"、"睡眠模式"等场景。
实时通知
设备状态变化实时推送，异常情况即时提醒，保障家庭安全。
能耗统计
可视化展示设备能耗数据，帮助用户优化用电习惯。
多协议支持
兼容WiFi、BLE、红外等多种通信方式，支持市面上主流智能设备。
技术实现
硬件架构
系统采用STM32F407作为主控制器，搭配ESP8266实现WiFi连接，nRF52832处理BLE通信，红外发射模块控制传统家电。
硬件设计考虑了低功耗和稳定性：
- 采用DC-DC转换器提高电源效率
- 关键电路使用光耦隔离
- PCB布局优化EMC性能
- 加入看门狗电路防止死机
采用模块化设计，核心板与功能板通过排针连接，方便功能扩展和维修更换。
软件架构
嵌入式端基于FreeRTOS实现多任务管理，采用分层架构：
- 硬件抽象层(HAL)封装外设驱动
- 中间件层处理通信协议
- 应用层实现业务逻辑
移动端使用Flutter开发跨平台应用，后端使用Node.js实现MQTT消息转发和用户管理。
解决了多协议并发处理时的资源竞争问题，通过事件驱动架构确保系统响应速度。
系统架构图
图1. 智能家居控制系统架构图
项目展示
硬件原型
STM32控制板与外围模块
手机APP界面
设备控制主界面
实际应用场景
客厅设备控制演示
项目演示视频
视频展示了系统的主要功能和实际使用场景
经验总结
项目成果
- 成功实现所有预定功能，系统稳定运行超过1000小时无故障
- 开源项目在GitHub获得200+星标和30+ Fork
- 项目被3个开源智能家居平台采用作为参考实现
- 撰写的5篇技术博客累计阅读量超过1万次
- 在校园科技竞赛中获得一等奖
经验收获
- 掌握了嵌入式系统从硬件设计到软件开发的完整流程
- 深入理解了RTOS的多任务调度和资源管理机制
- 学会了如何设计稳定可靠的物联网通信协议
- 积累了跨平台移动应用开发的经验
- 提高了解决复杂技术问题的能力
未来改进方向
- 增加对更多智能家居协议的支持(Zigbee、Z-Wave等)
- 引入机器学习算法优化自动化场景
- 开发Web管理界面，提升配置便利性
- 优化电源管理，降低待机功耗
- 设计更美观的硬件外壳