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摘 要

21世纪以来，随着科技的发展和人民对生活水平期望的提高，智能家居市场发展前景广阔。本文首先对课题研究的背景、国内外智能家居的发展情况以及物联网通信技术进行了介绍，对智能家居发展中的问题和发展趋势做了剖析。

工程设计上，本文着眼于智能家居控制系统中的通信技术，在以往广泛应用于智能家居中的ZigBee、WiFi等技术的局限性基础上，设计了一种基于LoRa通信的智能家居控制系统。系统以STM32单片机为控制核心，对家居环境中的温湿度、光照强度用传感器进行采集，使用LoRa技术，点对点传输的方式对采集到的信息进行传输，在主控端控液晶屏上实时显示传感器端检测到的温湿度、照度数据，并通过脉宽调制，实现自动控制的LED调光和风扇调速，及按键控制的功能。

关键词：智能家居 STM32 传感器数据采集 LoRa 自动控制

Smart Home Control System Based on LoRa Communication

Abstract

Since the 21st century, with the development of science and technology and the improvement of people's expectations of living standards, the smart home market has broad prospects for development. This paper first introduces the research background, the status quo of smart home development at home and abroad, and the IoT communication technology. It also analyzes the problems and trends in the development of smart home.

In engineering design, this paper focuses on the communication technology in the smart home control system. With a view to the limitations of Wireless communication technology like ZigBee and WiFi, which are widely used in smart homes, a smart home control system based on LORA communication is designed. The system adopts STM32 microcontroller as the control core. Indoor temperature, humidity and light intensity are collected by sensors. The collected information is transmitted by LoRa technology, in a point-to-point way. And the sensor data are displayed on the slaver’s LCD screen. By pulse width modulation, the automatic control and key control of the LED dimming and fan speed regulation are realized.

Key Words: smart home; STM32; sensor data acquisition; LoRa; automatic control

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景及研究意义 1

1.2 国内外发展现状及趋势 1

1.2.1 智能家居 1

1.2.2 物联网通信技术 2

1.2.3 LoRa技术 3

1.3本课题的主要研究内容 5

第二章 智能家居控制系统的方案设计 6

2.1 系统的总体方案设计 6

2.2 系统通讯方案设计 7

2.2.1 LSD4WN-2N717M91模块简介 7

2.2.2 本系统通讯方案设计 9

第三章 硬件设计 10

3.1 主控芯片 10

3.2传感器模块 11

3.2.1 HDC1000介绍及温湿度采集电路设计 11

3.2.2 OPT3001介绍及光照度采集电路设计 12

3.3 液晶显示触摸屏模块 13

3.4 电源模块 13

3.5 LED调光和风扇调速模块 14

第四章 系统软件设计 16

4.1 主程序 16

4.2 用户应用程序 18

4.4.1 点对点传输开始模式 18

4.4.2 点对点传输设置模式 18

4.4.3 点对点传输模式（设备功能切换） 18

4.3 LCD应用程序 20

4.4 无线通信的实现 22

4.5 按键模块 22

4.6 PWM模块 24

第五章 实物调试 25

5.1 实物简介 25

5.2 实物测试 27

结语 31

参考文献 32

致谢 34

绪论

1.1 课题背景及研究意义

随着现代科学技术的高速发展和经济水平的不断提高，人们对家居生活水平也有了更高的要求，有需求就有市场，这种人们普遍的需求直接催生了智能家居产业市场巨大的发展空间[1]。在智能家居强大的市场潜力吸引下，国内外众多科技公司和传统家电企业积极参与，推动了智能家居市场的蓬勃发展。同时，物联网通信技术的不断发展也为智能家居的发展提供了有力的技术支持[2]。

智能家居主要是指将住宅环境中的安全、照明、家用电器等等与家居生活息息相关的设备相连，形成以人的体验为中心的自动化控制系统，营造安全、便捷、舒适、节能的家居环境[3-4]。智能家居的核心是控制系统。万物互联，是家居智能化的基础，智能家居中设备的连接，早期多使用有线方式，安装繁琐，扩展性差且不美观。随着物联网通信技术的发展，后期更多的使用无线连接，解决了有线方式的缺陷[5]。

国家正在大力推进智慧城市建设，家庭物联网的发展趋势必然是接入城市物联网的大体系中[6] 。低成本、低功耗、通信距离远、抗干扰能力强且便于组网的LoRa不仅满足了家庭物联网的应用需求，更是符合智慧城市建设的要求，便于未来接轨城市物联网。因此，基于LoRa的智能家居控制系统设计，是为与未来的技术发展趋势相适应的具有现实意义的研究课题。

1.2 国内外发展现状及趋势

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