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1、重庆工程学院本科生毕业设计毕业设计（论文） 题 目 智能家居远程控制显示系统设计 学 院 电子信息学院 专 业 电子信息工程 学生姓名 陈 伟 学号 159120703 指导教师 李成勇 职称 讲 师 2019 年 4 月 20 日 II学生毕业设计（论文）原创性声明 本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆工程学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作
2、了明确的说明并表示了谢意。 毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日重庆工程学院本科生毕业设计摘要摘 要随着人们生活水平的不断提高，家庭智能已逐渐成为一种趋势，家居的智能性与安全性倍受用户关注。设计出稳定安全、可靠实用、低成本低功耗的智能家居控制系统，让更多的普通家庭也能享受到科技进步带来的福利成为目前需要迫切解决的问题。因此，本文设计了一种基于arduino的智能家庭远程控制显示系统。智能家居远程控制显示系统在使用时将采集到的数据信息传给Arduino同时通过WIFI模块联网上传至OneNet平台予以存储。当检测的数据达到预设的触发条件时，触发控制命令。在室外，可通过手机实现远程监测与控制
3、，实时掌握家居情况；在室内，显示单元显示室内实时数据，通过控制面板对场景模式进行切换；用户可将采集到的数据共享，以形成整个区域性的环境监测点，为环境监测提供有价值的信息。 系统使用DHT11温度传感器、湿度传感器、热释电红外传感器等传感器进行实时检测，采用数据采集单元将多通道测量值转换成数字测量值，然后采用Arduino进行数据处理，实现实时测量和控制。关键词:智能家居 远程控制 OneNet平台 Arduino I重庆工程学院本科生毕业设计ABSTRACTWiththecontinuousimprovementofpeopleslivingstandards,familyintelligen
4、cehasgraduallybecomeatrend, and the intelligence and security of home furnishing have attracted much attention from users. Design a stable and safe, reliable and practical, low cost and low power consumption of intelligent home control system, so that more ordinary families can enjoy the benefits of
5、 scientific and technological progress has become an urgent need to solve the problem. Therefore, this paper designs a remote-control system of intelligent home based on Arduino.When in use, the remote-control system of smart home will transmit the collected data information to Arduino and upload it
6、 to OneNet platform through WIFI module for storage. The control command is triggered when the detected data reaches the preset trigger condition. Outdoor, remote monitoring and control can be achieved through mobile phones, real-time master the home situation; In the room, the display unit displays
7、 the real-time indoor data and switches the scene mode through the control panel. Users can share the collected data to form a regional environmental monitoring point and provide valuable information for environmental monitoring.The system USES DHT11 temperature sensor, humidity sensor, pyroelectric
8、 infrared sensor and other sensors for real-time detection. Data acquisition unit is used to convert multi-channel measured values into digital quantities, and then Arduino is used for data processing to realize real-time measurement and control.Keywords: Smart home; The remote control; OneNet platf
9、orm; ArduinoII重庆工程学院本科生毕业设计 1绪论 目 录目录的页眉不正确，目录的页脚不标，正文的页脚从1开始摘 要IABSTRACTII1绪 论31.1 研究背景31.2 研究现状3 1.2.1 国内研究现状3 1.2.2 国外研究现状41.3 研究内容及方法4 1.3.1 研究内容4 1.3.2 研究方法51.4 研究目的及意义5 1.4.1 研究目的5 1.4.2 研究意义52总体设计62.1 需求分析6 2.1.1 智能家居与传统家居的对比6 2.1.2 现代家居技术转变6 2.1.3 预估智能家居使用规模72.2 国家家居标准72.3 系统总设计73详细设计93.1 硬件
10、总体设计9 3.1.1 Arduino核心模组9 3.1.2 显示单元10 3.1.4 温湿度检测模块11 3.1.5 灯光调节模块11 3.1.6 通信模块12 3.1.7 开关电源模块13 3.1.8 语音播报模块14 3.1.9 电机驱动模块15 3.1.10 作品结构实图173.2 嵌入式软件架构18 3.2.1 系统框架结构18 3.2.2 软件程序总体设计18 3.2.3 系统通讯协议193.2.4 后台PC管理软件构架233.2.5 智能串口HMI的运用与操作254系统测试324.1 系统测试过程32 4.1.1 电路板表面32 4.1.2 通电测试32 4.1.3 程序烧录32
11、 4.1.4 功能测试33 4.1.5 综合测试334.2 测试分析及结果345结 论35参考文献36致 谢37附录 成品展示381 绪 论1.1 研究背景这几年以来，随着信息技术的迅速发展，使得人们的文化程度和生活水平逐步提高，美丽的室内装饰设计逐渐满足不了人们生活环境的严峻要求。智慧、安全、便利是人们生活环境的新要求。这就给智能家园的开发和实施带来了前所未有的新机遇与新的挑战。在这样的环境中，智能家居产品渐渐地飞入了人们的视野。1.2 研究现状1.2.1 国内研究现状智能家居在我国进过了漫长的 10 年起步阶段，这主要受到人民生活水平和资金注入、发展技术差距等方面的限制。随着智能建筑行业协
12、会的成立和各种信息技术的不断完善，智能家居产品逐渐出现在市场上。目前，海尔、TCL、创维、海信、科龙等传统家电行业的巨头也开始进入智能家居市场，带头的这几个龙头企业都争先恐后的推出自己的主打产品。 值得一提的是，智能家居本质上是方便人们生活的，应该是有组织的、高效的，但是在实践中，复杂的操作已经改变了它存在的意义。许多用户在购买商品后，往往需要花费大量的时间来学习如何使用。此外，根据市场调研反馈，一些智能家居产品，操作繁琐，往往要求人们进行干预，自动化程度差，容易出现功能不稳定的问题。这样的操作是不方便的影响了人们的正常生活。由此可见，智能家居产品的技术有待进一步完善，产品的人性化已自动智能化
13、。我国的智能家居行业一直缺乏行业内的标准，大多数厂商都以自己的产品为中心，同样的产品彼此不兼容，客户选择严重受限，这也是阻碍智能家居产业快速发展的原因之一。目前，智能家居领域的国际标准还不成熟，相关组织和主要厂商也在积极开发智能家居系统内部设备之间的网络接口标准和数据传输协议。1.2.2 国外研究现状自1984年以来，在世界上第一次出现智能大厦以后，各种智能家居的解决方案在美国、加拿大、欧洲、澳大利亚、东南亚这些经济相对较好的国家里都得到了提案。智能家普遍的行使于美国、德国、新加坡。1998年5月在新加坡举行的亚洲家用电器和电子消费国际展览会上，新加坡的智能住房系统在展览会上模拟了未来之家。该
14、系统的功能包括三个表C，一个安全警报功能，一个对话功能。视觉，中央监视功能，家用控制功能，有线电视接入功能，电话接入功能，家庭信息功能，家庭智能控制面板，智能手持盒，包括ACC的宽带网络。根据美国家庭自动化咨询公司的数据显示，在1995年，美国家庭自动化设备的平均成本从7000美元增长到了9000美元。在1995年，美国家庭中自动化家庭的自动化系统的比例为0.33%。在这个新的市场中，真正的开始还是需要那么一点小小的时间。家庭自动化市场的平均年增长率将在五年内达到8%。据Parks称，在2004年，家庭自动化市场的净市场将达到570亿美元。据国际专家称，到2000年底，国际智能家居的销售额将达
15、到1610.904亿元人民币。在2004年将达到939.694亿元人民币。1.3 研究内容及方法1.3.1 研究内容 智能窗帘：当到了晚上或早上需要打开窗帘是可以用手机进行控制开和关，在家时可以在显示屏上进行控制，在外面时可以用手机或电脑登录OneNET 云平台进行控制。 自动浇花：通过温湿度传感器检测数据并上传到OneNET 云平台，当达到触发条件时可以手动或自动浇花。 语音提示：当人不在家时检测到有人时报警，还可以在空闲时播放音乐。 灯光模式：灯光切换到适当的灯光模式，提供不同的室内体验。 云平台：传感器所采集到的数据都将上传至 OneNET 云平台，并形成大数据，以便使用者通过分析数据，
16、进行实时控制。1.3.2 研究方法 文献资料法：通过阅读国内外相关书籍，论文，专利等学习前沿技术并应用到作品设计当中。 实物设计：通过光、机、电的整体设计，制作一套智能家居远程控制系统。 系统调试：调试部分需要花费大量时间，不仅需要对硬件进行调试，还需要对软件和硬件分别进行测试，最终还需软硬件综合测试。 对比法：对照实验结果，进行优化。1.4 研究目的及意义1.4.1 研究目的随着科技的快速发展，为了跟随时代的脚步，人们的学习和劳动压力也在慢慢的增加。为了减缓这些压力，改善人们的生活环境，人们必须关注这个问题，关注家庭环境智能化的概念和实践，实现时代的需要。智能家居使用网络通信技术（包括有线和
17、无线）来整合与家庭生活相关方面的设施，可以提高其安全、便利、舒适和艺术性的住宅平台，以及环保和节能的生活环境。1.4.2 研究意义随着国民经济的持续发展，人们的生活质量有了大幅度改善。对家人的居住环境的需求也在相应的增加。但是，随着中国智能家居产业的快速发展和市场上各种智能家电的出现，用户控制家电设备的方法还是单一不变的。因此，不能灵活地根据周围的环境选择相应的控制模式。智能家居虽然很早就有，人们对其也有很高的市场需求。但是，由于科学技术发展的限制，从而导致了智能家居并没有得到广泛研究。目前，智能家居的控制技术主要有线和无线两种控制方式。其中有线方式由于布线问题，室内会显得杂乱无章， 它也会导
18、致故障排除的困难，并不适合大规模推广。无线方式减少了布线的麻烦，使室内显得整洁大方。34重庆工程学院本科生毕业设计 2总体设计2 总体设计2.1 需求分析根据最近的数据发现，在2016年，中国智能住宅市场达到43.4亿元，比上年增加了41%。猜测到了2018年，我国的智能家居市场估计将达到1300亿元，未来复合型年增长率将达到48%。智能家居的前程充满希望，现已上升到国家战略的高度，然而，在实际落地的过程中，它并没有离开公司的创新，品牌也不能解读用户的需求、偏见、习惯等这些大数据。经过对用户数据的发掘和解析，了解消费者的生活习惯和多样化、个性化的需求，将分析后的用户行为和习惯与厂商联系起来，向
19、用户出口差别化、精准的家用消费品。在未来，这个或许是智能家居发展的一个方向。2.1.1 智能家居与传统家居的对比 早上起床传统家居：闹钟在床边被敲了好几次，不耐烦地按下令人不安的闹钟，在昏暗的卧室盖头上又睡了一觉。当我醒来的时候，我已经到了上班的时间了。智能家居：一个美好的早晨，默认智能终端准时开放模式。随着舒缓的音乐旋律，智能窗帘自动拉开缓慢，温暖的阳光洒满卧室，室外温度，天气状况一目了然，让你从美丽的梦中优雅地醒来。 早上出门传统家庭：上班迟到，但突然想起家用电器没有关机，5分21度的电是一种浪费。所以你必须上楼，一个接一个地关掉电器。十分钟过去了。离开家后，他总是担心家里的安全。他总是担
20、心陌生人的入侵。智能家居：当你离开家或外出工作时，只需说一声“我在工作”，就会自动开始离开家的模式。家庭电视、空调、照明、窗帘等设备自动关闭。 工作时候传统家居：当你在公司开会时，你会看到窗外有一场风暴，提醒你出门时忘记关上卧室的门窗。无奈之下，他不能立刻走开。他只能在开会的时候担心。智能家居：当你在公司上班时，家属阳台户外天气感知系统便会实时的检测室外天气，窗户可以在雨雪天气中通过智能窗帘自动关闭。2.1.2 现代家居技术转变智能家居发展到今天，融入了很多传统与新技术。例如物联网技术、网络通信技术、自动控制技术，云平台管理系统技术等。它不仅提高了舒适性、实用性、安全性和新颖性，而且实现了环保
21、节能的生活环境。2.1.3 预估智能家居使用规模从Strategy Analytics收集到数据可以看出，全球智能家居市场的规模在去年到达840亿美元，估计今年可以达到960亿美元。将在以后的五年之中显现飞速增长的态势。在2023年，将增加到1550亿美金（约9951亿人民币）。数以万亿计的城市规模的市场攻击导致了这个行业的竞争格局，尤其是在北美，亚马逊(Amazon)、谷歌(Google)和苹果(Apple)等品牌，将智能家居应用推向了广泛的家庭。图 2.1 智能家居市场规模预测2.2 国家家居标准智能家庭自动控制装置的一般技术要求规定在家庭自动化系统中独立操作的家用电子设备的通信要求、设备
22、要求、控制要求及控制安全要求。智能家庭电子设备中的自动控制的应用。2.3 系统总设计智能家居在所有模块正常运行的情况下，Arduino核心模组将传感器搜集的信息通过通信模块上传至OneNET云平台处理并保存，用户可通过网址查看家居的实时情况并进行。控制面板与Arduino核心模组进行串口连接，可以在控制面板显示屏上查看收集到的信息，并进行相应的处理。图 2.2 总体设计框图.重庆工程学院本科生毕业设计 3详细设计 3 详细设计3.1 硬件总体设计硬件主要包括核心模组、灯光调节模块、电机驱动模块、语音播报器、通信模块、显示单元、温湿度检测模块组成，本设计硬件首先是通过通信模块和温湿度检测单元给核
23、心模组输入信号，核心模组在对采集到的数据进行分析与处理，然后输出相应的控制信号对语音播报器、灯光调节模块和驱动模块进行控制并通过通信模块上传到OneNET平台。驱动模块一是通过驱动电机的正反转实现窗帘的角度调整，二是通过继电器和水泵来实现自动浇花。语音播报器主要是用于报警和播放音乐等。显示单元通过与核心模组进行串口链接，将接受到的数据进行显示和控制。图 3.1 硬件总体框图3.1.1 Arduino核心模组整个系统的核心模块采用Arduinomega2560R3开发板,收集温湿度传感器的信号，相应对灯光、电机进行调整，并利用通信模块将信息上传到OneNET云平台。 Arduino模组特点文中多
24、处使用了小标题，格式要统一跨越多种平台、结构简单清晰、开源软硬件、发展迅速。 Arduino模组简介Arduino适用于各种软件和硬件开发环境。它通过感应传感器控制外部设备。arduino的编程类似于c+编程。图3.2 ARDUINO UNO接线示意图3.1.2 显示单元显示单元采用TJC8048K070_011R 7寸淘晶驰串口屏 TTL通信工控屏组态屏 RTC液晶屏，其作用是通过使用者触碰按钮，核心模组接收信号并控制电机升降，达到使书桌升降的功能，在使用过程中方便快捷。 模块特点1. 使用字符串指令字符串指令比十六进制指令更方便开发，提升工程师的工作效率，使用字符串指令的源代码更易读，使用
25、字符串指令在以后查阅单片机代码时会更清楚代码的含义。字符串指令如下图所示：图3.3 字符串指令2. 数据结构精简字符串指令+结束符3. 产品使用“C语言”指令C语言指令比汇编语言更易读写，开发更方便。4. 控件属性赋值支持简易运算比如j0控件的val属性赋值通常情况下是这样写：j0.val=10使用运算方式可以这么写：j0.val=j0.val+10也可以这么写：j0.val=j0.val/2+10还可以这么写：j0.val=j1.val-j0.val*2+dim（dim是系统变量）5. 屏幕固件自动升级每次启动软件的时候软件检测到新版本会提示您是否立即升级。 实物图如下：图3.4 显示屏3.
26、1.4 温湿度检测模块这个模块使用的是土壤湿度传感器，可以测试到土壤的湿度其原理为：J1是插入到土壤中的两个插入件。根据以前的工作，我们在几百欧姆的固定探头之间测量了一般较湿的土壤的电阻。当土壤湿度较低时，交流端口用于采集电压值。探针之间的电阻接近无穷大，交流值与交流值相等。当土壤湿度较高时，探针的键合电阻将降低到几千甚至几百欧姆，VCC的电压也会发生变化。LM393是一个比较器，它通过R1设定一个标准值，当湿度较高(低AC值)时，输出量较低，而输出值较高。OUT信号可以直接用来粗略估算湿度大小。用数字转换模块将交流值转换为数字信号。L1用于查看电路是否打开，L2湿度较小(AC值较大)输出，湿
27、度较大(AC值较小)亮。原理图如下所示：图3.5 湿度检测原理图3.1.5 灯光调节模块该模块选用LED可调光灯泡 远程遥控可变换颜色调色灯泡 10W高亮节能LED球泡，其作用是用户在家时根据自己的需求来更换灯光的模式，来提供不同的室内体验。模块原理:根据颜色发光原理设计的，流行的观点是它的颜色混合像红色、绿色和蓝色的灯。当它们的光彼此重叠时，颜色被混合，并且亮度等于两者的亮度之和。亮度越高，亮度越高，即添加剂混合。红、绿、蓝灯的叠加表明，中心最亮的叠加区是白色。叠加混合的特点是：叠加越多，越亮。红、绿、蓝三色通道各分为256亮度，而“光”在0时最弱它就关了，“光”在255时最亮。当三种颜色的
28、灰度值相同时，产生具有不同灰度值的灰色色调，即三种颜色的灰度为0时为最暗的黑色色调，当三种颜色的灰度为255时为最亮的白色色调。RGB颜色被称为附加颜色，因为您可以通过将R、G和B相加而产生白色(也就是说，所有的光都会反射回眼睛)。附加颜色用于照明、电视和计算机显示器。例如，显示器通过红色、绿色和蓝色的磷光来产生颜色。大部分的视觉光谱可以表示为不同比例和强度的红、绿、蓝(RGB)光的混合物。如果这些颜色重叠，就会产生蓝色、洋红和5黄色。3.1.6 通信模块通信模块即为ATK-ESP8266WIFI模块，是通过此模块才能将收集到的信息上传至云平台，此模块就是通信作用。 模块特点表 3.1 模块特
29、点天线板载PCB天线工作电压3.3V-5.0V无线传输速率802.11b：最高可达11Mbps802.11b：最高可达54Mbps802.11b：最高可达HT20，MCS7发射功率1118dbmSocket功能支持TCP Client、 UDP 和TCP Server硬件资源IO口部分引出，方便二次开发和应用频率范围2.421Ghz-2.484GhzWIFI工作模式WIFI STAWIFI APWIFI STA+WIFI AP 模块说明型号：ATK-ESP8266是ALTENTEK公司推出的高性价比UART-WiFi(串口-无线)模块和ATK-ESP8266板载AI-Thinkker公司的ES
30、P8266模块。该模块已通过FCC、CE认证，可直接用于出口到欧洲和美国。ATK - ESP 8266模块可使用串行端口(LVTTL)与MCU(或其他串行设备)通信，其中嵌入的TCP / IP协议栈可实现串行端口与无线LAN之间的转换。通过ATK - ESP 8266模块，传统串行设备只需要简单的串行端口配置。ATK - ESP 8266模块支持与3.3 V和5 V MCU系统兼容的LVTL串行端口。该模块支持串行传输WiFi、串行传输AP和WiFi + WiFi AP模式，因此可迅速构建用于数据传输的因特网设备的串行无线LAN数据传输方案。 实物介绍1. 模块外观图图 3.6 模块外观图2.
31、 各引脚的详细描述如表3.2所示表 3.2 ATK-ESP8266 模块各引脚功能描述序号名称说明1VCC电源（3.3V5.0V）2GND电源地3TXD模块串口发送脚（TTL 电平，不能直接接 RS232 电平!），可接单片机的 RXD4RXD模块串口接收脚（TTL 电平，不能直接接 RS232 电平!），可接单片机的 TXD5RST复位（低电平有效）6IO_0用于进入固件烧写模式，低电平是烧写模式，高电平是运行模式（默认状态）3.1.7 开关电源模块 开关电源用的是12V10A稳压开关电源，智能家居通过该模块启动的： 模块特点1、 内藏滤波器，低纹波；小标题格式要统一2、 具备短路，过载保护
32、；3、 体积小，重量轻；4、 内附突入电流抑制电路；5、 使用方便，用途广泛；6、 效率高，工作温度低；7、 105输出电容器，寿命长。 工作原理开关电源是输入220 V的AC，输出12 V的DC、最大输出电流1.3 A的低功率开关电源。图1示出的那个电路图。所描述的控制核心装置可以使脉冲宽度调制集成电路TL 3843 P(包括振荡器、脉冲宽度调制比较器、逻辑控制器、过电流、电压保护及控制功能)、最大操作频率可达500 MHz，且需要IMA来启动电流。每个引脚功能如下：（1）腿部为内部错误放大器的输出端，且（2）通常有足部以确定错误放大器的增益的反馈网络。(2)脚是返回电压的输入，成为内部误差
33、放大器的反输入。与相同相位输入(+2.5 V)的基准电压相比，产生误差控制电压，控制脉冲宽度。(6)在接触电压大于1 V的情况下，在过电流检测输入电压大于1 V的情况下，禁止输出驱动脉冲。(4)腿是用于产生锯齿状波的RT/RC定时电阻器和电容器的共同端。（5）脚是接地端。(6)脚是具有可调节脉冲宽度的脉冲输出。(7)脚是工作电压输入(10VVI30V)。(8)引脚为内部参考电压(Vref=5v)输出。 实物介绍图 3.7 开关电源接线图3.1.8 语音播报模块此模块采用非特定人声语音识别，通过接收到相应的信号，播报设置的相应语音3。 模块特点1) 触发一次播一次；2) 9个触发端口，直接触发播
34、放；3) 结合单片机3IO口编码触发播放31首MP3；4) 内部带3W功放，满足大部分应用要求；5) 无需基础、无需编程、傻瓜式操作； 参数1. 供电：直流电压5.0V，直流电流1.0A；2. 触发端口：9个；3. 触发歌曲：直接触发9首，单片机触发31首；4. 喇叭参数：0-2瓦 4-8欧（音量可调）；5. 支持内存：16G3； 模块接线图 3.8 接线示意图3.1.9 电机驱动模块电机驱动模块采用2路继电器和ULN2003步进电机。1、 2路继电器 模块介绍所述继电器采用光学耦合隔离，性能稳定。人性化设计可以选择高电平或低电平信号触发。只需5mA的电流驱动继电器耦合吸力，控制容量为10A。
35、模块采用优质功率继电器、小封装光耦合、大功率高压晶体管、红、蓝信号指示灯、军用双侧PCB板、布板兼顾综合、性能稳定，适用于各种单片机控制10，可广泛应用于各种功率控制场合。 模块特点1. 光电耦合器隔离，驱动能力强，性能稳定；2. 多工作电压可选，多路输出可选；3. 高低电平触发模式可设置；4. 电源、工作双指示灯；5. 输入输出接线端子，方便接线。 工作原理继电器的内部接点由触点和线圈两部分组成，采用电磁铁工作原理，当线圈连接到电源时，常闭触点断开，常开触点闭合。线圈通电与否，由核心模组GPIO口输出高电平，使三级管导通，从而使电磁线圈通电产生吸力。 图 3.9 继电器工作原理图2、 ULN
36、2003步进电机2.1. ULN2003的概述这是几级标题？格式要统一，以下雷同uln2003是一个高压、高电流的复合晶体管阵列，由七个硅NPN复合晶体管组成。每对达灵顿是串联的2.7k基电阻。它可以直接连接到TTL和CMOS电路，工作电压为5V。您可以直接处理原本需要标准逻辑缓冲区处理的数据2。2.2. ULN2003的主要特点：1. 每对ULN 2003 Darlington都有2.7K的碱基电阻进行串联，它可以直接使用5 V的工作电压连接到TTL和CMOS的电路上，可以直接处理需要标准逻辑缓冲器的数据4。2. ULN2003工作电压高，工作电流大，填充电流500mA，断电时能承受50V电
37、压。输出也可以与高负载电流并联运行2。2.3. ULN2003的作用uln2003是一种高电流驱动阵列，多用于微处理器4、智能表、plc和数字输出卡等控制电路。它可以直接驱动继电器和其他负载。输入5VTTL电平，输出高达500mA/50V7。简单地说，ULN2003实际上是用来放大电流和增加驱动功率的。例如，一台单片机的输出引脚通常是几毫安，不能驱动电机、继电器或电磁阀。例如，需要500mA来转动直流电机。这些器件经ULN2003放大后，可直接由单片机的输出引脚进行控制。 模块的特点5线4相可由普通uln2003芯片进行驱动，也可分2期与配套开发板一起使用，直接插上电源，方便在开发板上使用步进
38、电机。 模块的工作原理步进电机是一种可以将电脉冲转换为角变位的一种工作装置。更一般地，当步进驱动器接收到脉冲信号时，步进电机驱动预定角度(步进角)旋转。通过控制脉冲数目来控制角度位移以实现精确定位目的。同时，通过控制脉冲频率来控制马达的速度和加速度以实现速度调整的目的1。28byj48步进电机是四相八度电机，电压在最低为dc5v到最高为dc12v之间。将一系列连续控制脉冲按一定顺序施加到步进电机上，可实现步进电机的连续旋转。每个脉冲信号一次改变步进电机的相位绕组或两相绕组的功率状态，转子以一定的角度旋转。当通电状态的变化完成一个循环时，转子旋转一个节距。四相步进电机9可采用不同的电气化方式运行
39、。常见的电气化方式是单（单相绕组）四拍（a-b-c-d-a）。双频（双相绕组功率）四拍（abbc-cd-da-ab），四相八拍1（a-bb-bc-bc-cd-da-a）。因此，如果你想启动步进电机的话，你只需要输入一个高电平信号到每个相位依次激活。注意，当输入信号给一个相位时，另一个相位应该重置为0。也就是说，在一个想用的时间下只能保持有一个相。图3.10 硬件连接的图3.1.10 作品结构实图智能家居远程控制系统可见元器件及位置如下图所示，Arduino核心模组、通信模块、语音播报器、温湿度检测模块、灯光调节模块、开关电源模块和电机驱动模块。图 3.11 作品结构实图3.2 嵌入式软件架构3
40、.2.1 系统框架结构系统通过四层程序架构的方式进行设计，分别是物理层，驱动层，接口层，功能模块层，应用层。如下所描述。物理层：以物理方式连接起来的接口控制芯片。主要包括CPU，WIFI模块，温湿度监测传感，语音播报器，灯光调节模块，电机驱动模块等。驱动层：对相关模块设计相应的驱动程序。接口层：对驱动进行进一步的API封装功能模块层：按功能模块进行程序设计，主要包括通讯程序，温湿度检测程序，语音程序，灯光调节，驱动程序等。应用层：设计模块应用程序。3.2.2 软件程序总体设计智能家居上电后，系统初始化，可以调节窗帘关闭的遮挡角度，比如1/2或1/3 。点一下开启，电机开始转动，再点一下电机停止
41、，从而达到合适的角度；显示绿植情况，点击绿植信息，显示当前绿植湿度，紫外线强度，左边显示绿植七天水分情况。当开启无人值守模式时土壤湿度达到一定值时将自动浇水也可通过浇水按钮给绿植浇水。灯光会切换到相应的灯光模式，提供不同的室内体验。图3.12 电窗单元图 3.13 温湿度检测单元 图3.14 照明单元 3.2.3 系统通讯协议本设备采用HTTP协议通过网络与OneNET进行通讯，实现数据点的上传和保存。 设计原则1) 使用标准的HTTP方法来实现资源CURD操作；2) 使用json作为api输入和输出；3) 以json输出错误信息。表 3.3 HTTP方法HTTP方法描述POST新增资源信息P
42、UT更新资源信息GET查看资源信息DELETE删除资源支持的返回码列表：表 3.4 HTTP返回码HTTP返回码含义详细描述200OK在HTTPbody中以json格式指明详细成功或错误信息，例如：errno:0,error:“succ”成功、失败指示，主要以errno是否为零来判断。400BadRequest401NotAuthorized403Forbidden404NotFound406NotAcceptable422UnprocessableEntity500InternalServerError503Noservererror HTTP报文格式示例示例1：POST /devices/
43、1078739/datapoints?type=5 HTTP/1.1Api-key:bryNsFvy26sbj91Isu5mHXp322fwIvtc=Host:Content-Length:10,;pm2.5,89示例2：POST /bindate?device_id=1078739&datastream_id=ir HTTP/1.1Api-key:bryNFvy26sbj91Isu5mHXp322fwIvtc=Host:Content-Length:41234 文本数据上传表 3.5 文本数据HTTP方法POSTURLHTTP头部api-key:xxxx-ffff-zzzzzHTTP内容有多
44、种数据格式，详细见下面说明请求返回errno:0,error:“succ”,说明：1) 如果数据流不存在，即数据流不是预先由没有预先创建新数据流的API预先创建的，那么设备云会在添加数据点时自动创建新的数据流，并且新数据流的streamid不是空的。2) 数据点中的value表示具体的值，其值是JSON对象，可以是整数和字符串等。如果value部分用双引号引起来，它将作为字符串存储在设备云中。如果没有用双引号括起来，则表示数字。3) 为了节省流量，添加数据点以支持以下速记。目前，type支持3，4和5这三种情况：a. http:/devices/datapoints?type=3“temperature”:22.5,”humidity”:”95.2%”表示在数据流temperature中增加一个数据点22.5，。b. http:/devices/datapoints?c. http:/devices/datapoints?type=5,;temperature,2015-03-22T22:31:12,22.5;102;pm2.5,89;10补充说明：消息中的前两位是用户定义的域分隔符和域间分隔符。这两个分隔符