I頁共37頁1緒論1.1選題目的及研究意義1.1.1選題目的冬季采暖期，在某些地方由于沒有集中供暖，家用取暖的設(shè)備就是燒煤爐，在取暖是為了防止熱量散失，門窗通常緊閉，空氣中流通，一氧化碳的濃度為的不斷增加，當(dāng)其濃度達到一定值增加時就會威脅人的生命，使用一氧化碳報警器（煤氣報警器）可以有效地防止危險的發(fā)生。雖然便捷的能源使用給予了我們生活舒適的享受，但是其中的危害也是非常大的。我們經(jīng)常會在新聞報導(dǎo)里面聽到某地區(qū)因為煤氣的泄露而發(fā)生的中毒和爆炸，使得我們的人身和財產(chǎn)有了極大的威脅。尤其是一些鄉(xiāng)村地區(qū)，家里都是老人留守現(xiàn)在也都大范圍進行了家用天燃?xì)饷簹飧脑?，很多老人都對天然氣煤氣的使用并不熟悉，極易出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，因此煤氣報警器的設(shè)計和投入到生活中的應(yīng)用是非常重要的，也是未來的一種發(fā)展趨勢。1.1.2研究意義天然氣和煤氣在我們?nèi)粘５氖褂眠^程中一旦發(fā)生泄漏，處理不及時的情況下都會引發(fā)中毒、甚至引起爆炸，嚴(yán)重危害家人的生命和財產(chǎn)安全[[]王猛，姜旭.\t"/kns8/defaultresult/_blank"可燃?xì)怏w報警器計量檢定現(xiàn)狀與發(fā)展[J].企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化.2006，(07):31.]。而由于氣體本身存在的擴散性，在發(fā)生氣體泄漏這種現(xiàn)象之后，在自然風(fēng)力和屋內(nèi)濃度梯度的作用下，氣體會自發(fā)開始擴散，在事故現(xiàn)場形成燃燒爆炸或毒害危險區(qū)，擴大危害區(qū)域[[]傳感器技術(shù)mp_discard[]王猛，姜旭.\t"/kns8/defaultresult/_blank"可燃?xì)怏w報警器計量檢定現(xiàn)狀與發(fā)展[J].企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化.2006，(07):31.[]傳感器技術(shù)mp_discard.氣體傳感器的分類、發(fā)展及應(yīng)用[]小名.氣體傳感器在工業(yè)中的應(yīng)用[Online].[]陳繼海，魏曉慧.基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)設(shè)計[J].電子科技.2012,25(10):29.1.2國內(nèi)外氣體泄漏檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國外發(fā)展?fàn)顩r國外氣體傳感器發(fā)展很快，一方面是由于人們安全意識增強，對環(huán)境安全性和生活舒適性要求提高；另一方面是由于傳感器市場增長受到政府安全法規(guī)的推動[[]劉新華.基于以太網(wǎng)的可燃性氣體報警系統(tǒng)的研制[M].黑龍江?。汗枮I理工大學(xué)，2008.]。因此，國外氣體傳感器技術(shù)得到了較快發(fā)展，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計預(yù)測，美國1996年—2002年氣體傳感器年均增長率為(27～30)％[[]劉新華.基于以太網(wǎng)的可燃性氣體報警系統(tǒng)的研制[M].黑龍江?。汗枮I理工大學(xué)，2008.[]白振華.可燃性氣體傳感器的制備及氣敏特性研究[M].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2007.目前，氣體傳感器的發(fā)展趨勢集中表現(xiàn)為：一是提高靈敏度和工作性能，降低功耗和成本，縮小尺寸，簡化電路，與應(yīng)用整機相結(jié)合，這也是氣體傳感器一直追求的目標(biāo)[[]包長春.環(huán)境參數(shù)監(jiān)測與報警設(shè)備的設(shè)計與實現(xiàn)[M].北京：北京工業(yè)大學(xué),2009.[]包長春.環(huán)境參數(shù)監(jiān)測與報警設(shè)備的設(shè)計與實現(xiàn)[M].北京：北京工業(yè)大學(xué),200國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r氣敏元件傳感器作為新型敏感元件傳感器在國家列為重點支持發(fā)展的情況下，國內(nèi)已有一定的基礎(chǔ)。其現(xiàn)狀是：燒結(jié)型氣敏元件仍是生產(chǎn)的主流，占總量90％以上；接觸燃繞式氣敏元件已具備了生產(chǎn)基礎(chǔ)和能力；電化學(xué)氣體傳感器有了試制產(chǎn)品；在工藝方面引入了表面摻雜、表面覆膜以及制作表面催化反應(yīng)層和修隔離層等工藝，使燒結(jié)型元件由廣譜性氣敏發(fā)展成選擇性氣敏；在結(jié)構(gòu)方面研制了補償復(fù)合結(jié)構(gòu)、組合差動結(jié)構(gòu)以及集成化陣列結(jié)構(gòu)；新研究開發(fā)的32OAl氣敏材料、石英晶體和有機半導(dǎo)體等也開始用于氣敏材料；低功耗氣敏元件(如一氧化碳，甲烷等氣敏元件)已從產(chǎn)品研究進入中試。傳統(tǒng)的氣體傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)和生活的各種領(lǐng)域，近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，氣體傳感器在新興領(lǐng)域，例如智能移動終端、可穿戴設(shè)備等方面的應(yīng)用突飛猛進，需求量發(fā)生了巨大的改變?，F(xiàn)階段的氣體傳感器產(chǎn)品正在從以往的傳統(tǒng)領(lǐng)域逐步向智能化領(lǐng)域轉(zhuǎn)變，以電子鼻和智能傳感器為代表。電子鼻是由一組傳感器陣列加上識別方法所組成的，一般用于檢測簡單或復(fù)雜氣體的氣味。智能傳感器在以外傳感器的功能上增加了信息處理功能，擴展了傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域，增強了傳感器的識別能力。氣體傳感器的生產(chǎn)企業(yè)主要集中在美國，歐洲和日本。國外知名氣體傳感器生產(chǎn)企業(yè)有英國的城市技術(shù)公司、日本的費加羅公司和英國的阿爾普森斯公司等[[]趙煒杰,徐海洋.氣體傳感器的問題及解決對策[J].電子技術(shù)與軟件工程.2019,(10):75.[]趙煒杰,徐海洋.氣體傳感器的問題及解決對策[J].電子技術(shù)與軟件工程.2019,(10):發(fā)展趨勢新型傳感器的開發(fā)與設(shè)計；微型化和傳統(tǒng)化；氣體傳感器的智能化、圖像化和一體化；研究具有更高識別靈敏度的新型氣體敏感材料。2方案論證及選擇2.1方案論證本次設(shè)計的智能煤氣泄漏檢測裝置主要是STM32F103C8T6為控制端核心，采用MQ-4型和MQ-9型的電阻式半導(dǎo)體傳感器作為采集信息模塊，另外利用DHT11溫濕度傳感器進行溫濕度采集以及利用光敏傳感器對所處環(huán)境的光照強度進行采集，而且可以顯示在LCD上。系統(tǒng)開始，各傳感器檢測送來的采集信息，也就是煤氣和CO的濃度，將所對應(yīng)的電壓信號送入STM32F103C8T6，在經(jīng)過單片機的A/D轉(zhuǎn)換，對數(shù)據(jù)進行線性化處理后將數(shù)字電壓信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的十進制濃度值，最后判斷濃度是否超報警值。當(dāng)煤氣濃度和一氧化碳濃度正常時紅燈滅綠燈亮，當(dāng)超出所設(shè)定的閾值時蜂鳴器發(fā)出聲音警報而且紅燈亮。再利用DHT11溫濕度傳感器和光敏傳感器將溫濕度信號及光照強度送入STM32F103C8T6中進行輸出，然后在LCD上顯示出來。此過程所有采集的信息可上傳云平臺在手機APP上實時顯示。方案一：基于單片機和ZigBee的設(shè)計方案基于單片機和ZigBee的的設(shè)計方案，是以ZigBee無線技術(shù)為基礎(chǔ)。該控制系統(tǒng)的主控芯片使用CC2530芯片，采用點對點通信，由協(xié)調(diào)器和數(shù)個采集終端節(jié)點組成。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)進行與終端和主機的通信及數(shù)據(jù)接收工作。此處的數(shù)據(jù)處理主機采用STM32單片機，各測量終端負(fù)責(zé)進行環(huán)境參數(shù)的采集并將相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)送至協(xié)調(diào)器，隨后通過ZigBee將數(shù)據(jù)發(fā)送至主機，再由單片機處理后進行溫室環(huán)境參數(shù)的顯示及機械裝置的控制.系統(tǒng)方案原理框圖如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)方案一原理框圖方案二：基于單片機和物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計方案本設(shè)計方案主要以單片機和物聯(lián)網(wǎng)為主。單片機主要是作為處理控制主機，各類傳感器作為測量器件采集相應(yīng)的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，通過主機處理后發(fā)送數(shù)據(jù)至物聯(lián)網(wǎng)平臺進行參數(shù)的監(jiān)測。該系統(tǒng)是綜合傳感器、單片機及物聯(lián)網(wǎng)平臺為一體的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)。無線模塊將采集到的數(shù)據(jù)通過WiFi發(fā)往手機APP上，可以實現(xiàn)隨時隨地的參數(shù)監(jiān)控，并且設(shè)有調(diào)控裝置，當(dāng)觀察到環(huán)境參數(shù)超限，可以使用遠(yuǎn)程控制裝置進行調(diào)控。利用WiFi模塊進行終端設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)云平臺的通信及信息傳輸，從而實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。整個系統(tǒng)分模塊進行工作，能有效地提高工作效率。系統(tǒng)方案原理框圖如圖2.2所示。圖2.2系統(tǒng)方案二原理框圖2.2方案選擇通過以上兩種方案的對比：方案一是一種基于單片機和ZigBee的智能溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，采用的是傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，它具備了很低的功能消耗，簡單的結(jié)構(gòu)特征，很高的可靠性能，布線簡單，能夠進行短距離通信，但是由于技術(shù)和設(shè)備的成本高，處理速度慢，且易受到地形限制。方案二是基于單片機和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室智能溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計，采用了近年來新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，解決掉了距離問題以及高成本問題。在設(shè)計過程中，充分考慮如今對室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控的更高要求的情況下，本設(shè)計將采用方案二。以STM32作為主控制器，它有豐富的內(nèi)部資源、處理速度快的特點，能夠高效地處理數(shù)據(jù)使得系統(tǒng)運行速度更快，而且系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性高。在數(shù)據(jù)傳輸方面使用物聯(lián)網(wǎng)平臺和WiFi技術(shù)，克服了地理問題，能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的通信及數(shù)據(jù)傳輸。3.系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1系統(tǒng)硬件總體設(shè)計本系統(tǒng)主要分為五大模塊：數(shù)據(jù)采集端、處理控制主機、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用端、控制設(shè)備端、無線傳輸模塊。數(shù)據(jù)采集端是本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)入口，主要負(fù)責(zé)進行傳感器數(shù)據(jù)的采集，本設(shè)計中數(shù)據(jù)采集端由各類傳感器構(gòu)成，各傳感器采集數(shù)據(jù)后發(fā)往主機進行處理。處理控制主機負(fù)責(zé)接收采集端發(fā)送的數(shù)據(jù)并傳輸至無線傳輸模塊，而后無線傳輸模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至云平臺。其后經(jīng)由云平臺可以接入數(shù)據(jù)并進行管理，本次設(shè)計使用OneNet作為云平臺，該平臺有著數(shù)據(jù)認(rèn)證及保護功能，并且可以提供數(shù)據(jù)可視化服務(wù)，允許用戶隨時查看傳輸至平臺的數(shù)據(jù)并接收通知。除此以外，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用端可以進行遠(yuǎn)程控制指令的發(fā)送，控制指令發(fā)送后，無線傳輸模塊對來自于云平臺的控制指令進行接收并將指令發(fā)往主機進行處理，主機可通過指令實現(xiàn)設(shè)備端的控制。主機及無線模塊是本系統(tǒng)的核心，承擔(dān)著數(shù)據(jù)接收、緩存、處理以及發(fā)送任務(wù)。在本次的設(shè)計中，由于考慮到題目是以室內(nèi)的環(huán)境監(jiān)控為主，通過多方資料的查閱，最終在數(shù)據(jù)采集端本次選擇了對溫濕度、甲烷濃度、光照強度及一氧化碳濃度這幾種數(shù)據(jù)進行采集。而在主機的選擇上，由于傳統(tǒng)的51單片機無法滿足需求，故此次設(shè)計選擇了性能更為優(yōu)良的STM32單片機作為處理控制主機。無線模塊本次設(shè)計選擇了ESP8266芯片，它是一款應(yīng)用范圍廣泛的物聯(lián)網(wǎng)芯片，可通過WiFi進行數(shù)據(jù)的無線發(fā)送及接收。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用端則使用了我們比較熟悉的OneNet平臺，該平臺較為開放且資源豐富，可以完成PC端及手機APP端的數(shù)據(jù)顯示及設(shè)備控制，非常適合本次的設(shè)計?？刂圃O(shè)備端主要由控制主機發(fā)送指令至電位器從而對風(fēng)扇進行控制。具體總體系統(tǒng)框圖如圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)硬件總體設(shè)計框圖3.2主機數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計主機數(shù)據(jù)處理模塊主要由一片STM32F103C8T6核心板組成，該款單片機既實用又小巧，有著豐富的資源及I/O口，在多次課程設(shè)計中都有過使用，因而對其使用方法有一定了解，而且該款單片機價格低廉，在網(wǎng)上隨時可以進行購買，十分適合此處使用。其實物如圖3.2所示。圖3.2STM32F103C8T6實物圖STM32具有如下優(yōu)勢：a.性能強大：高端的Cortex系列內(nèi)核。b.豐富合理的外設(shè)，合理的功耗，合理的價格。c.可靠的軟件支持。d.全面豐富的技術(shù)文檔。e.芯片型號種類多，覆蓋面廣。f.強大的用戶基礎(chǔ)：成功應(yīng)用強大的ARMCortex-M3內(nèi)核的公司，擁有大批的忠實用戶，為其技術(shù)及銷售市場的領(lǐng)先做好了鋪墊。圖3.3STM32F103C8T6最小系統(tǒng)電路圖該模塊的主要作用是將各個傳感器采集到的環(huán)境參數(shù)在此進行處理，并且隨后通過串口發(fā)往無線模塊。STM32F103C8T6的最小系統(tǒng)電路圖如圖3.3所示。3.3采集終端設(shè)計本系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)采集部分，主要進行空氣溫濕度、一氧化碳濃度、甲烷濃度和光照強度的采集。下面就數(shù)據(jù)采集使用的各個傳感器做逐一介紹。3.3.1DHT11空氣溫濕度傳感器DHT11溫濕度傳感器是測量空氣溫濕度常用的一款傳感器，該傳感器具有品質(zhì)好、響應(yīng)快、抗干擾性強、性價比高等優(yōu)點。產(chǎn)品的實物圖如圖3.4所示。圖3.4DHT11空氣溫濕度傳感器實物圖DHT11溫濕度傳感器共有4個管腳：VCC、NC、DATA、GND。其與控制主機的具體電路連接圖如圖3.5所示。圖3.5DHT11與主機電路連接圖3.3.2MQ-4氣體傳感器MQ-4天然氣傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號[[]李靜，陳金元，徐冰.基于MSP430單片機的宿舍智能防盜防火報警系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用.2014,33(01):104.]。

MQ-4天然氣檢測傳感器對甲烷的靈敏度高，對丙烷、丁烷也有較好的靈敏度[[[]李靜，陳金元，徐冰.基于MSP430單片機的宿舍智能防盜防火報警系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用.2014,33(01):104.[]郁有文.傳感器原理及工程應(yīng)用[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2008．其產(chǎn)品實物圖如圖3.6所示。圖3.6MQ-4氣體傳感器實物圖MQ-4傳感器特點：1、對甲烷、天然氣有很高的靈敏度；2、對乙醇、煙霧的靈敏度很低；3、快速的響應(yīng)恢復(fù)特性；4、長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性；5、簡單的驅(qū)動電路。MQ-4氣體傳感器與主機的連接電路圖如圖3.7所示。圖3.7MQ-4與主機電路連接圖3.3.3MQ-9氣體傳感器MQ-9氣體傳感器對一氧化碳的靈敏度高，這種傳感器可檢測多種含一氧化碳及可燃性的氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器[[]陸旭明.[]陸旭明.基于AVR單片機及MCGS軟件的可燃?xì)怏w檢測系統(tǒng)[J].實驗室研究與探索,2014(12):126-130.其產(chǎn)品實物圖如圖3.8所示。圖3.8MQ-9氣體傳感器實物圖MQ-9氣體傳感器的特點：對一氧化碳、可燃?xì)怏w有良好的靈敏度；長壽命、低成本；簡單的驅(qū)動電路即可。其與主機的連接電路如圖3.9所示。圖3.9MQ-9與主機電路連接圖3.3.4光敏電阻傳感器模塊特色：采用靈敏型光敏電阻傳感器；比較器輸出，信號干凈，驅(qū)動能力強；設(shè)有固定螺栓孔，方便安裝。其產(chǎn)品實物圖如圖3.10所示。圖3.10光敏電阻傳感器實物圖其與主機的連接電路如圖3.11所示。圖3.11光敏電阻傳感器與主機電路連接圖3.4無線傳輸模塊為了實現(xiàn)終端數(shù)據(jù)與云平臺的數(shù)據(jù)傳輸和多種執(zhí)行器的遠(yuǎn)程控制，需要無線模塊來實現(xiàn)這方面的功能，此處使用ESP8266無線WiFi模塊來構(gòu)建無線傳輸模塊。ESP8266芯片是樂鑫公司出品的一款常用物聯(lián)網(wǎng)芯片，由于價格低廉且性能穩(wěn)定等因素一直廣為應(yīng)用[[]楊振國，喬海強.基于STM32和MQTT的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)[J].電子世界.2019(12):186.[]楊振國，喬海強.基于STM32和MQTT的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)[J].電子世界.2019(12):186.[13]Mei-HuiLiang,Yao-FengHe,Li-JunChen,Shang-FengDu.GreenhouseEnvironmentdynamicMonitoringsystembasedonWIFI[J],IFACPapersOnLine，2018,Vol.51-17,pp.736-740.[14]WangXin,WangYu,ZhangYuanyuan,NiXindong,WangShumao.IntelligentGatewayforHeterogeneousNetworksEnvironmentinRemoteMonitoringofGreenhouseFacilityInformationCollection[J],IFACPapersOnLine,2018,Vol51-17,pp.217-222.[15]FoughaliKarim,FathalahKarim,Alifrihida.Monitoringsystemusingwebofthingsinprecisionagriculture[J].ProcediaComputerScience,2017,Vol.110,pp.402-409.

圖3.12ESP8266芯片實物圖這款產(chǎn)品有以下主要特性：a.支持無線802.11b/g/n標(biāo)準(zhǔn)b.支持STA/AP/STA+AP三種工作模式c.內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，支持多路TCP連接d.支持豐富的SocketAT指令e.支持UART/GPIO數(shù)據(jù)通信接口f.支持SmartLink智能聯(lián)網(wǎng)功能g.支持遠(yuǎn)程固件升級（OTA）h.內(nèi)置32位單片機，也可用作微型處理器i.超低能耗，適合電池供電應(yīng)用j.3.3V單電源供電ESP8266通信的最小系統(tǒng)電路圖如圖3.13所示。此處它的主要工作如下：首先根據(jù)程序設(shè)置使其與WiFi進行連接，隨后與控制主機進行數(shù)據(jù)的傳輸，然后將收到的數(shù)據(jù)進行打包并以固定格式通過天線發(fā)往云平臺即可。圖3.13ESP8266通信最小系統(tǒng)電路圖其與主機連接圖如圖3.14所示。圖3.14ESP8266與主機電路連接圖3.5整體硬件電路圖整體硬件電路圖如圖3.15所示。圖3.15整體硬件電路連接圖4.系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計主程序流程圖如圖4.1所示。整個程序流程是先進行各部分初始化，初始化完成后主機與各傳感器進行連接，傳感器采集數(shù)據(jù)并發(fā)送至主機，隨后主機與無線模塊進行連接，檢查是否聯(lián)網(wǎng)后上傳數(shù)據(jù)至服務(wù)器。圖4.1系統(tǒng)主程序流程圖本設(shè)計主程序部分在KeilμVision5中打開如圖4.2所示。程序先對系統(tǒng)時鐘、各個采集單元和串口總線初始化，接著對ESP8266無線模塊初始化，初始化完成后進行網(wǎng)絡(luò)連接并開始上傳數(shù)據(jù)。圖4.2系統(tǒng)主程序圖4.2無線模塊WIFI連接子程序設(shè)計本設(shè)計中的無線模塊與WiFi的連接主要由ESP8266芯片完成。當(dāng)通電后ESP8266芯片首先自動復(fù)位，系統(tǒng)及串口各部分進行初始化，隨后按照預(yù)置的WiFi模式開始進行內(nèi)部自檢，隨后掃描無線網(wǎng)絡(luò)對信道進行掃描，接著啟動smartconfig功能，按照預(yù)置的WiFi賬號與密碼與對應(yīng)WiFi進行連接，連接后對端口進行連接并監(jiān)聽端口，檢測到數(shù)據(jù)后接受數(shù)據(jù)并確認(rèn)連接。具體流程圖如圖4.3所示。圖4.3無線模塊WiFi連接子程序流程圖該部分程序在KeilμVision5中打開如圖4.4所示。子程序先對ESP8266的連接狀態(tài)進行檢查，設(shè)置好WiFi模式，隨后進行內(nèi)部自我檢查，再根據(jù)預(yù)設(shè)的賬號密碼進行WiFi掃描，找到預(yù)設(shè)WiFi后進行連接并獲取其IP地址，接著連接相應(yīng)數(shù)據(jù)端口接收數(shù)據(jù)即可。圖4.4無線模塊WiFi連接子程序圖4.3終端設(shè)備與云平臺通信子程序設(shè)計終端設(shè)備與云平臺的通信主要由ESP8266完成。首先在程序中提前寫好OneNet的服務(wù)器地址及端口，并在OneNet云端添加本設(shè)計的設(shè)備編碼及APIkey，隨后在聯(lián)網(wǎng)情況下，ESP8266芯片會自動根據(jù)寫好的程序查找云端服務(wù)器與之相連。首先上電復(fù)位后ESP8266對其各部分進行初始化，隨后根據(jù)預(yù)設(shè)地址及端口與云端進行連接，然后發(fā)送數(shù)據(jù)透傳指令并發(fā)送設(shè)備連接請求，如果連接成功則發(fā)送結(jié)束透傳指令并返回指令模式。具體流程圖如圖4.5所示。圖4.5終端設(shè)備與云平臺通信子程序流程圖該部分相關(guān)程序在KeilμVision5中打開如圖4.6所示。本程序首先通過ESP8266及其相關(guān)預(yù)設(shè)設(shè)備ID、云服務(wù)器地址和端口與云平臺建立設(shè)備連接，隨后發(fā)出數(shù)據(jù)透傳指令，然后將連接請求的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送并完成連接，接著結(jié)束透傳并使ESP8266返回指令模式。圖4.6終端設(shè)備與云平臺通信子程序圖4.4數(shù)據(jù)上傳子程序設(shè)計當(dāng)終端設(shè)備完成與云平臺的連接后，就可以進行數(shù)據(jù)的上傳發(fā)送。數(shù)據(jù)上傳的步驟大體如下：先發(fā)送透傳指令，然后通過EDP協(xié)議打包發(fā)送數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)上傳要以json串的格式發(fā)送，故此處的數(shù)據(jù)先要進行格式的轉(zhuǎn)化，先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為json格式，隨后加入http報頭，然后獲取設(shè)備ID及APIkey，然后計算json長度并打包上傳即可。上傳完畢后在云平臺生成本次數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)點，隨后結(jié)束透傳。具體流程圖如圖4.7所示。圖4.7數(shù)據(jù)上傳子程序流程圖該部分相關(guān)程序在KeilμVision5中打開如圖4.8所示。該程序主要負(fù)責(zé)將目前采集的各項數(shù)據(jù)進行上傳。程序首先向ESP8266發(fā)送數(shù)據(jù)透傳指令，隨后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)按照EDP協(xié)議打包后向相關(guān)數(shù)據(jù)點上傳，完成上傳后即可結(jié)束透傳并使ESP8266返回指令模式。圖4.8數(shù)據(jù)上傳子程序圖4.5云平臺頁面設(shè)計本次設(shè)計采用的云平臺是中國移動的OneNet平臺，平臺的開發(fā)者中心的應(yīng)用管理可以對本次設(shè)計的作品進行管理。在應(yīng)用管理首頁可