基于機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)平臺的4G智能開窗器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文是一款基于機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)平臺的開發(fā)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程開關(guān)窗的智能開窗器控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的主控單元采用STM32單片機(jī)，使用直流推桿電機(jī)模擬窗戶的開關(guān)功能。

光照控制部分是采用光敏模塊判斷光照強(qiáng)度控制窗戶開關(guān)、溫濕度控制部分是采用溫濕度模塊監(jiān)測環(huán)境溫濕度，并實(shí)時(shí)顯示在OLED屏幕上，通過判斷溫度高低控制窗戶開關(guān)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了雨滴控制和4G控制的功能。通過模塊化編程，使整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)智能開窗器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用直流推桿電機(jī)的正反轉(zhuǎn)模擬開窗器的開關(guān)狀態(tài)。開窗器的光控，采用光敏電阻傳感器進(jìn)行光照強(qiáng)度采集判斷進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)根據(jù)光照就行開窗關(guān)窗的操作。窗戶的雨滴控制，采用雨滴模塊檢測是否有雨，當(dāng)檢測到室外有雨時(shí)自動關(guān)窗，沒雨的時(shí)候開窗。

整體設(shè)計(jì)方案框圖

使用DHT11數(shù)字式溫濕度傳感器采集環(huán)境溫濕度，使用OLED顯示屏實(shí)時(shí)顯示并及時(shí)判斷溫度是否超限，超限后能夠進(jìn)行窗戶的關(guān)閉控制。手動模式采用4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，當(dāng)Wi-Fi模塊跟路由器或者熱點(diǎn)建立連接之后，通過遠(yuǎn)程遙控，實(shí)現(xiàn)手動開關(guān)窗戶，根據(jù)手機(jī)軟件選擇控制模式，實(shí)現(xiàn)開窗器的自動開關(guān)控制。

硬件電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)選擇STM32單片機(jī)作為主控芯片，電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)模塊采用L298N模塊作為直流推桿電機(jī)的驅(qū)動模塊，OLED顯示屏作為顯示模塊，電源模塊采用USB轉(zhuǎn)12V接口的電源線進(jìn)行供電。

硬件設(shè)計(jì)原理圖

軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化編程，將整個(gè)程序分為主程序、模塊驅(qū)動程序、OLED顯示程序以及遠(yuǎn)程遙控程序等。主程序主要實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的初始化，初始化完成后，調(diào)用各個(gè)子程序模塊并完成相應(yīng)的功能。

主程序流程圖

光照模塊控制軟件流程光照模塊上電，初始化完成，將采集到光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)后，返回給單片機(jī)。單片機(jī)處理接收數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果去驅(qū)動L298N模塊，驅(qū)動完成，進(jìn)而驅(qū)動直流推桿電機(jī)完成相應(yīng)的動作，達(dá)到自動開關(guān)窗的目的。

光照模塊軟件流程圖

雨滴模塊上電，初始化完成。采集到模塊數(shù)據(jù)后，返回給單片機(jī)。單片機(jī)處理接收數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果去驅(qū)動L298N模塊，驅(qū)動完成，進(jìn)而驅(qū)動直流推桿電機(jī)完成相應(yīng)的動作，達(dá)到自動開關(guān)窗的目的。

雨滴模塊軟件流程圖

溫濕度模塊控制軟件流程溫濕度模塊上電，初始化完成。采集到模塊數(shù)據(jù)后，返回給單片機(jī)。單片機(jī)處理接收數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果將環(huán)境溫濕度實(shí)時(shí)發(fā)送到OLED屏，并驅(qū)動L298N模塊，驅(qū)動完成，進(jìn)而驅(qū)動直流推桿電機(jī)完成相應(yīng)的動作，達(dá)到自動開關(guān)窗的目的。

溫濕度模塊控制軟件流程圖

Wi-Fi模塊控制軟件流程

Wi-Fi模塊上電，初始化完成。通過ESP調(diào)試助手發(fā)送指令，設(shè)置手動模式和功能;返回給單片機(jī)。單片機(jī)處理接收數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果，驅(qū)動L298N模塊，驅(qū)動完成，進(jìn)而驅(qū)動直流推桿電機(jī)完成相應(yīng)的動作，達(dá)到手動開關(guān)窗的目的。

Wi-Fi模塊控制軟件流程圖

手機(jī)APP設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)使用機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)行設(shè)計(jì)，在機(jī)智云官網(wǎng)下載的是能入公網(wǎng)的固件和源碼，將固件寫入Wi-Fi模塊，配合源碼編程即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

機(jī)智云平臺開發(fā)界面

本設(shè)計(jì)是基于STM32單片機(jī)和4G網(wǎng)絡(luò)的智能開窗器控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)了能夠根據(jù)光照、有無下雨情況自動控制窗戶的開關(guān)，并且具備溫濕度采集和控制窗戶開關(guān)的功能。

系統(tǒng)還具備手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制開窗器進(jìn)而控制窗戶開關(guān)的功能，系統(tǒng)使用OLED顯示屏顯示界面，能夠?qū)崟r(shí)顯示當(dāng)前的環(huán)境信息和窗戶開關(guān)的信息。在未來，即使出門在外也能隨時(shí)隨地了解家里的情況并可以隨意操控家居環(huán)境，科技改變未來。

審核編輯：湯梓紅