【代码开源】基于STM32的智能路灯控制系统设计

项目说明

本项目以 STM32 为核心控制器，构建智能路灯控制系统。系统利用 BH1750 采集环境光照强度，结合人体红外传感器（如 HC-SR501）判断人员活动情况，从而实现“按需照明”。

控制策略为：当环境光照强度低于设定阈值且检测到有人活动时，开启路灯；当光照强度高于阈值或长时间无人时，自动关闭路灯。

在通信方面，引入 ESP-01S 模块，通过 MQTT 协议将设备运行状态（包括光照值、人员检测状态及路灯开关状态）实时上报至服务器，实现远程监控与数据采集。

项目开源链接见文章结尾。

项目硬件连接

系统以 STM32 为核心控制单元，各外设模块连接关系如下：

• 人体红外传感器（HC-SR501） 信号输出端连接至 STM32 的 PA0 引脚，用于检测人体活动并产生中断或状态输入信号。工作跳帽接到 L上，不重复触发。

• 光照传感器（BH1750） SCL → PB6 SDA → PB7 ADDR 引脚接地，器件地址配置为低地址模式。

• Wi-Fi 通信模块（ESP-01S） 连接至 STM32 的 USART3 串口，用于 MQTT 数据通信； 同时使用 USART1 作为调试串口，便于系统调试与日志输出。

• LED 指示灯（模拟路灯） 连接至 STM32 的 PC13 引脚，用于模拟路灯的开关状态输出。

ESP01S固件状态

ESP01S 需要使用带 MQTT 固件的版本。在安信可的官网可以找到，使用1471号固件，他也有对应的说明文档。如果嫌麻烦，可以直接看我文件中提供的文档和说明。 ESP01S官网：docs.ai-thinker.com/esp8266/

软件设计

软件设计的整体流程是： 1、初始化各个设备。 2、外部中断触发检测人体红外状态。每次状态保存一段时间。 3、每隔1S检测一次光照强度。并且使用MQTT上报数据。

void main_control_init(void)
{
	int ret = 0;
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);

	// 常用外设初始化
	bsp_usart1_init(115200);
	bsp_usart3_init(115200);
	delay_init();
    
    led_init();
	hc_sr50x_init();
	soft_i2c_init(SOFT_I2C1);
			
	bh1750_init(BH1750_ADDR_L,BH1750_CONT_H_RES);
	bh1750_set_mtreg(BH1750_ADDR_L,69);
	
    printf("SmartLed V1.2  Build Time: %s %s\r\n", __DATE__, __TIME__);

    esp_init();
	 
	ret = esp_at_cmd(&esp01s_device, "AT+RST", "OK", 2000);
    printf("AT+RESET resp: %s\n", esp01s_device.resp_buf);
	if(ret != 0) while(1); 
	delay_ms(500);
	
    ret = esp_at_cmd(&esp01s_device, "AT", "OK", 2000);
    printf("AT resp: %s\n", esp01s_device.resp_buf); 
	if(ret != 0) while(1);
	
    ret = esp_at_cmd(&esp01s_device, "AT+CWMODE=1", "OK", 2000);
    printf("AT+CWMODE resp: %s\n", esp01s_device.resp_buf); 
	if(ret != 0) while(1);
	
    ret = esp_at_cmd(&esp01s_device, "AT+CWJAP=\"CMCC-XJmL\",\"sR62HiPv\"", "OK", 5000);
    printf("AT+CWJAP resp: %s\n", esp01s_device.resp_buf); 
	if(ret != 0) while(1);
	
    ret = esp_at_cmd(&esp01s_device, "AT+MQTTUSERCFG=0,1,\"lqh\",\"lqh\",\"123\",0,0,\"\"", "OK", 2000);
    printf("AT+MQTTUSERCFG resp: %s\n", esp01s_device.resp_buf); 
	if(ret != 0) while(1);
	
    ret = esp_at_cmd(&esp01s_device, "AT+MQTTCONN=0,\"broker.emqx.io\",1883,0", "OK", 5000);
    printf("AT+MQTTCONN resp: %s\n", esp01s_device.resp_buf); 
	if(ret != 0) while(1);
	
    ret = esp_at_cmd(&esp01s_device, "AT+MQTTSUB=0,\"/lqh/mqtttest/led\",0", "OK", 2000);  
    printf("AT+MQTTSUB resp: %s\n", esp01s_device.resp_buf); 
	if(ret != 0) while(1);
}

void main_control_loop(void)
{ 
    uint16_t count = 0;
    float lux; 
	uint8_t hc_sr50x_delay_state = 0;
    uint32_t hc_sr50x_state_delay_count = 0;
    char mqtt_put_message[256]={0};
    uint8_t led_state = 0;
    while (1)
    { 
        count++;
        // 如果有人 hc_sr50_state 这个状态在中断中置 1
        if(hc_sr50_state == 1)
        {
			// 有人就处于状态延迟状态
            hc_sr50x_delay_state       = 1;
            hc_sr50x_state_delay_count = 0;
            hc_sr50_state = 0; 
            printf("Someone has entered the area\r\n");
        }
		// 如果处于状态延迟状态
        if(hc_sr50x_delay_state == 1)
        {
            hc_sr50x_state_delay_count++;
            if(hc_sr50x_state_delay_count > 200) // 将每次的有人进入状态至少保持 2S
            {
				// 2S后清空这个 状态延迟状态
                hc_sr50x_state_delay_count = 0;
                hc_sr50x_delay_state = 0;
            }
        } 
 
		if(count % 100 == 0) // 1S 读取一次光照强度
		{
			if (bh1750_read_lux(BH1750_ADDR_L, BH1750_CONT_H_RES, &lux) == 0)
			{
				printf("continuous Light = %.2f lux hc_sr50x_delay_state:%d\r\n", lux, hc_sr50x_delay_state);
			}
			// 光照小于一定值，且有人处于状态延迟状态时，打开灯
			if(lux < 500 && hc_sr50x_delay_state == 1){
				led_on();
                led_state = 1;
			}else{
				// 其他情况关灯
				led_off();
                led_state = 0;
			} 
			// 上报状态信息
            sprintf(mqtt_put_message,"AT+MQTTPUB=0,\"/lqh/mqtttest/led_state\",\"%d\",0,0",led_state);
            esp_at_cmd(&esp01s_device, mqtt_put_message , "OK", 2000);  
            printf("AT+MQTTSUB resp: %s\n", esp01s_device.resp_buf);
            sprintf(mqtt_put_message,"AT+MQTTPUB=0,\"/lqh/mqtttest/lux\",\"%.2f\",0,0",lux);
            esp_at_cmd(&esp01s_device, mqtt_put_message , "OK", 2000);  
            printf("AT+MQTTSUB resp: %s\n", esp01s_device.resp_buf);
            sprintf(mqtt_put_message,"AT+MQTTPUB=0,\"/lqh/mqtttest/hc_sr50x_delay_state\",\"%d\",0,0",hc_sr50x_delay_state);
            esp_at_cmd(&esp01s_device, mqtt_put_message , "OK", 2000);  
            printf("AT+MQTTSUB resp: %s\n", esp01s_device.resp_buf);
		} 

        // 读取 ESP 接收
        int ret = esp_read_line(&esp01s_device);
        if(ret == 0)
        {
            printf("Received line: %s", esp01s_device.resp_buf);
            esp_dispatch_line(&esp01s_device, (char *)esp01s_device.resp_buf); 
        } else {
            // 没有完整行数据，继续等待
        } 

        delay_ms(10);
    }
}

void USART3_IRQHandler(void)
{
	if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)
	{
		uint8_t data = USART_ReceiveData(USART3); 
        ringbuffer_putchar(&esp01s_device.rx_rb, data);
		USART_ClearITPendingBit(USART3, USART_IT_RXNE);
	}
}

代码中使用需要修改的部分，一个是连接初始化，一个是MQTT部分。 首先连接WIFI需要是自己的WIFI。

ret = esp_at_cmd(&esp01s_device, "AT+CWJAP=\"CMCC-XJmL\",\"sR62HiPv\"", "OK", 1000);
printf("AT+CWJAP resp: %s\n", esp01s_device.resp_buf);

还有就是MQTT的连接订阅主题，尽量使用自己的，如果你使用我代码中的，如果你是用的自己服务器还好，但是如果使用的是我这个公用的，那大家可能会冲突。

项目开源链接

本项目资料包单片机软件总工程开源，设计文档，使用文档部分开源。开源部分有讲解视频方便大家跑起来理解。可先查看代码下在自己环境中是否能够正常使用，再决定后续操作。 软件开源链接：关注微信公众号小离的嵌入式笔记。回复关键字开源项目集，在文件中找到【001】基于STM32的智能路灯控制系统设计即可。