基于物聯(lián)網(wǎng)的家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)引言無線WIFIWIFIWIFIWIFI作為STM32F103C8T6APP，即可通過系統(tǒng)控制方案確定1.1主控芯片選擇STC89C52RCSTC89C52RC每次可以處理8STM32F103C8T6芯片。Cortex-M3內(nèi)核，擁有64K綜上對(duì)比，方案一功能簡(jiǎn)單、開發(fā)方便，但運(yùn)行處理速度較慢，方案二穩(wěn)定性更高，在家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，與WIFI模塊的通信中，對(duì)運(yùn)行速度和穩(wěn)定性提出了很高的要求，所以，方案二更貼合該套系統(tǒng)的實(shí)際需求。1.2無線通信模塊選擇ZigbeeZigbeeESP8266無線WIFI芯片，通過WIFI直接進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)，與服務(wù)器進(jìn)行通訊。無線通信模塊是除主控芯片外最重要的部分，決定了系統(tǒng)性能。Zigbee可接入節(jié)點(diǎn)高達(dá)6ZigbeeZigbee在傳輸速率上具有較大優(yōu)勢(shì)，且穿墻性能較強(qiáng)、覆蓋范圍廣，可實(shí)現(xiàn)100-300米區(qū)域覆蓋，開發(fā)使用方便，能夠直接接WIFI6410結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用對(duì)比，方案二傳輸速率快、覆蓋范圍廣、穿墻性能好、使用方便，成本低廉。WIFI技術(shù)應(yīng)用普遍且自身可成為中心節(jié)點(diǎn)，也可作為結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)或直接接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)際應(yīng)用中方案二的優(yōu)勢(shì)突出，選用WIFI作為無線通信模塊。芯片選擇ESP8266系列的ESP-12F超低功耗芯片用以彌補(bǔ)WIFI功耗大等缺點(diǎn)。硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件主要由控制器、無線WIFI模塊、溫濕度模塊、電磁繼電模塊和顯APP即可訂閱服務(wù)器下發(fā)的數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶在APP上發(fā)送指令數(shù)據(jù)時(shí)，也是通過服務(wù)器作為中轉(zhuǎn)，發(fā)送至無線WIFI12.1

圖1系統(tǒng)整體架構(gòu)圖STM32F103C8T6芯片是STM322所示。其中包括復(fù)位電路、電源濾波電路和時(shí)鐘電路，系統(tǒng)采用3.3V3.3V，采用電源3MCU圖2STM32核心板電路原理圖2.2

圖3穩(wěn)壓電路原理圖DHT11DHT11具有DHT11DCDATADATA1DHT11DATA4042.3

圖4DHT11電路原理圖無線模塊采用安信可科技基于樂鑫ESP8266核心開發(fā)的ESP-12F串口轉(zhuǎn)ESP-12F2FLASHRXDTXDGPIOGPIO15用于確定模塊啟動(dòng)方式，該模塊電路原理如圖5所示。圖5無線模塊電路原理圖接外部3.3VGPIO151I/O0和GPIO2為高電平，模塊上電后從FLASH模式啟動(dòng)。TXDRXDMCURXDTXDCH_PD使能端串聯(lián)1REST2.4繼電控制模塊本系統(tǒng)采用5V電磁繼電器，設(shè)計(jì)時(shí)使用EL357N光電晶體管光耦合器、SS8050NPNIN41486MCUSS80502”號(hào)為多的家電控制選擇。2.5

圖6繼電控制模塊電路原理圖MCU7所示。其工作電壓為3.35V。具有DC、CS等7個(gè)功能引腳。圖7鋸齒波仿真波形圖7顯示模塊電路原理圖8SS8050NPN

圖8蜂鳴報(bào)警電路原理圖設(shè)計(jì)時(shí)采用KeilMDKARM7/9Cortex-M提供開發(fā)、固件燒寫和在線仿真，操作界面簡(jiǎn)單，功能十分豐富，需進(jìn)行MCU輸入輸出GPIO口分配。3.1溫濕度傳感驅(qū)動(dòng)分析DHT11溫濕度傳感器工作時(shí)序圖，總體通信流程步驟如下：1秒才能繼續(xù)操DATA步驟二：MCU的I/O輸出低電平。18毫秒后將MCU的I/O改變?yōu)檩斎霠顟B(tài)，通過上拉電阻拉高M(jìn)CU的I/O電平信號(hào)，等待DHT11作出響應(yīng)。步驟三：DATA檢測(cè)到低電平信號(hào)時(shí)，延時(shí)輸出80微秒的低電平響應(yīng)信號(hào)，然后輸出80微秒的高電平信號(hào)通知MCU準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。步驟四：由DHT11的DATA引腳輸出40位數(shù)據(jù)。在檢測(cè)過程中，可以先將MCU的I/O電平拉低50微妙，延時(shí)40微妙后，再檢測(cè)DATA的電平信號(hào)。步驟五：DATA輸出40位數(shù)據(jù)后，會(huì)輸出50微秒低電平信號(hào)，然后更改為輸入模式，等待外部信號(hào)。MCU在接收完40位數(shù)據(jù)后，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，通過校驗(yàn)才為正確的數(shù)值。3.2無線WIFI設(shè)計(jì)時(shí)，使用AT指令控制ESP-12F模塊工作在透?jìng)髂Ｊ?。在使用ESP-12F提供的GAgentAPI數(shù)據(jù)賦值給結(jié)構(gòu)體后，在主函數(shù)最后會(huì)執(zhí)行g(shù)izwitsHandle函數(shù)，通過該接口可以完成設(shè)備數(shù)據(jù)的變化上傳，即程序循環(huán)一次就上傳一次數(shù)據(jù)。在設(shè)備上電并接入網(wǎng)絡(luò)后，會(huì)每隔1小時(shí)自動(dòng)獲取一次網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)。在程序中，通過調(diào)用機(jī)智云的NTP協(xié)議接口gizwitsGetNTP函數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)時(shí)功能。3.3繼電控制模塊驅(qū)動(dòng)電磁繼電器模塊通過EL357N光電耦合器DC-DC轉(zhuǎn)換后，可直接使用低電平控制電磁繼電器工作。電磁繼電器狀態(tài)變更，并上傳變更數(shù)據(jù)：在云端數(shù)據(jù)定義中，電磁繼電器閉合為1，斷開為0，MCU程序中電磁繼電器閉合為0，斷開為1，所以需要進(jìn)行0=>1，1=>0的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。3.4云端服務(wù)器設(shè)置提供從定義產(chǎn)品、設(shè)備端開發(fā)調(diào)試、應(yīng)用開發(fā)、產(chǎn)品測(cè)試等“一站式”服務(wù)的能MQTT根據(jù)MQTT協(xié)議在ESP8266ProductKey產(chǎn)品密鑰。該密鑰是全網(wǎng)唯一的身份辨識(shí)碼，通過該密鑰進(jìn)行身份識(shí)別，識(shí)別通過