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基於物聯網技術的智慧家居系統設計及應用

作者:由 熱愛科技的小陳1 發表于 收藏日期:2023-02-02

控制面板有何作用

隨著物聯網技術與智慧化技術的發展,智慧家居逐漸進入人們的視野。智慧家居控制系統能夠極大地提升家居的智慧化程度,為使用者提供更多的便利。

智慧家居在保留原有家居特點的情況下,使家居連線到網際網路,從而使家用電器具備網路通訊、資訊家電、設施自動化等特點。其中,使用者利用無線網路就可以完成對家用電器的管控。

基於物聯網技術的智慧家居系統設計及應用

智慧家居的發展帶動了各種技術的發展,控制與管理系統就是其中一例。智慧家居控制系統是在家居連線到網路的同時,對家用電器進行管理與控制,使用者只需要透過智慧家居控制介面連線家庭網路,就可以輕鬆實現對家用電器的控制和家庭環境的實時監測。因此,在智慧化迅速發展的情況下,設計一種可以對家居輕鬆控制與管理的操作平臺勢在必行。

基於物聯網技術的智慧家居系統設計及應用

一、系統功能模組

智慧家居中央控制管理系統主要以無線網路通訊的方式實現操作平臺對家居控制的目的。本設計主要包含 TFTLCD 觸控顯示屏、Wi?Fi無線通訊模組、繼電器控制模組、溫溼度檢測模組、步進電機控制模組等。TFTLCD 觸控顯示螢幕是操作平臺的重要組成部分,使用者透過對觸控式螢幕幕的操作實現對家居的控制;Wi?Fi無線通訊模組是資料或指令傳輸的通道,使用者透過對觸控式螢幕幕的操作得到的指令都將從此處傳送到受控板,由受控板接收到資料指令,進而控制家居。

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繼電器控制模組是用來控制家用電器電源的通斷,因為家庭中大多數電器的供電電壓為220V 的交流電壓,微控制器無法直接進行控制,而繼電器即是最佳的選擇;溫溼度檢測模組是用於家庭室內溫度與溼度的監測,主控板傳送檢測命令到受控板,受控板接收指令後控制溫溼度感測器檢測空氣中溫度與溼度,最終將檢測結果由Wi?Fi模組傳送到主控板並顯示出來;步進電機控制模組是用於控制家用窗簾的開啟與

閉合,由於步進電機具有轉動角度可調的特性,因此可以準確地控制窗簾的開啟與閉合。

基於物聯網技術的智慧家居系統設計及應用

二、系統軟體設計

整個系統主要由 TFTLCD 顯示模組控制程式、 ESP8266作為客戶端與伺服器的控制程式、溫溼度感測器控制程式、步進電機控程式組成,最終實現控制平臺對家居的控制。

(1)主程式設計

整個系統由主控板與受控板兩個部分組成。在系統開機時,系統會進行圖形顯示、引數設定等。系統進行資料或命令的檢測,對於主控板,系統根據檢測觸控指令進行控制頁面的切換,之後檢測控制頁面的檢測觸控指令,併發送指令;對於受控板,系統實時檢測串列埠資料,當有資料傳送來時,則對接收到的資料進行拆解提取,然後依據資料指令控制相應模組,如果有需要返回傳送資料到主控板的指令,則進行資料的傳送,最後重新回到串列埠檢測的狀態。

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(2)TFTLCD 觸控式螢幕幕子程式設計

觸控式螢幕幕顯示螢幕的初始化,如設定螢幕橫屏顯示或是豎屏顯示,資料顯示掃描方向等。在進行初始化後,顯示之前需要進行顯示視窗的設定,然後在視窗內顯示需要顯示的內容,最後檢測觸控位置,將檢測到的觸控位置轉換為座標,進而判斷資料指令。 TFTLCD 觸控式螢幕幕的子程式主要分為三個部分,分別是字型的顯示、圖示的顯示以及觸控位置的檢測。

基於物聯網技術的智慧家居系統設計及應用

(3) Wi?Fi模組子程式設計

Wi?Fi模組的程式設計分為兩個部分,即伺服器和客戶端。對於伺服器而言,首先進行系統的初始化,進而設定所要連線的Wi?Fi名和密碼,然後自動獲取自身 IP 並設定目標埠號和 IP,最後連線伺服器,等待伺服器傳送的網路資料以及串列埠接收到的資料並將其傳送到伺服器;對於客戶端來說,首先設定Wi?Fi名、密碼、IP 以及埠號,然後建立偵聽,等待客戶端接入,當有客戶端接入後,就不斷檢測網路資料,當有網路資料時,傳送到串列埠,最後檢測串列埠是否接收到資料,如果接收到資料,則將資料傳送到客戶端。

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(4)溫溼度感測器子程式設計

單片機發送控制時序,與溫溼度感測器連線成功後,溫溼度感測器主動監測空氣的溫度與溼度並生成資料校驗和,然後把檢測的溫度與溼度的和與校驗和進行比較,如果和相等,則檢測資料正確,最終把資料傳送到客戶端。

(5)步進電機子程式設計

具體步驟為:微控制器不斷檢測是否接收到資料指令,當接收到控制步進電機指令時,則判斷是需要步進電機左轉動還是右轉動。

(6)煙霧感測器子程式設計

具體步驟為:當微控制器接收到控制煙霧感測器的指令時,則微控制器就開始控制感測器檢測當前的煙霧濃度。因為煙霧感測器檢測的濃度變化完全以模擬訊號輸出,因此微控制器將本次檢測的模擬訊號轉換為數字訊號後進行煙霧濃度的計算。