基于云與stm32的濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

【摘? 要】隨著互聯(lián)網(wǎng)、云等技術(shù)的進(jìn)步，智能家居也步入人們的生活，本文實(shí)現(xiàn)了對(duì)空調(diào)房間的空氣濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)進(jìn)行顯示。設(shè)置理想濕度閾值，當(dāng)空氣濕度低于閾值下限時(shí)，Onenet云平臺(tái)下發(fā)觸發(fā)郵件，自動(dòng)開啟加濕設(shè)備進(jìn)行加濕，空氣濕度逐漸上升，當(dāng)上升到某一上限值時(shí)，自動(dòng)停止加濕。

【關(guān)鍵詞】智能家居;濕度監(jiān)控;云

1 引言

我國(guó)地域遼闊，尤其是冬季的北方，氣候比較干燥，人們?yōu)榱俗非蟾咏】档纳?，?huì)購(gòu)置加濕器來(lái)增大室內(nèi)濕度，對(duì)濕度的要求不管工業(yè)還是民用，都有許多場(chǎng)合需要。當(dāng)前市場(chǎng)上手動(dòng)加濕器比較多，只有當(dāng)人體感覺不適時(shí)才開啟或關(guān)閉，有諸多不便。工業(yè)上也有自動(dòng)加濕，只要調(diào)整好范圍即可，但是，如果我們要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程觀測(cè)與監(jiān)控的話，最好還是上云。本文設(shè)計(jì)的加濕系統(tǒng)基于云平臺(tái)，可以實(shí)時(shí)查看環(huán)境濕度，并加以控制。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本文目的在于設(shè)計(jì)一個(gè)用于空調(diào)房間的智能濕度監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)該具有空調(diào)房間環(huán)境溫濕度測(cè)量，濕度調(diào)節(jié)等功能。具體功能如下：首先要對(duì)空調(diào)房間的空氣溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);在Onenet云平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新并展示;設(shè)置理想濕度閾值，當(dāng)環(huán)境濕度低于閾值下限時(shí)，自動(dòng)開啟加濕模塊進(jìn)行加濕，一段時(shí)間后，空氣濕度抵達(dá)理想上限，自動(dòng)終止加濕。

基于以上空調(diào)房間濕度監(jiān)控系統(tǒng)的性能要求，將系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)分為四個(gè)部分，首先是由單片機(jī)、傳感器、加濕器、繼電器等組成的前端設(shè)備，然后是物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，還有用戶使用的終端設(shè)備，電腦手機(jī)等，還有系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器。設(shè)備端采集空調(diào)房間空氣的濕度數(shù)據(jù)經(jīng)由EDP協(xié)議上傳至Onenet云平臺(tái)，平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，判斷是否需要啟用加濕，對(duì)于用戶而言，應(yīng)用終端包括PC端和手機(jī)，用于環(huán)境濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，遠(yuǎn)程控制加濕等。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)整體采用STM32F103系列中單片機(jī)作為微型控制器，配備了DHT11溫濕度傳感器，加濕器、蜂鳴器等模塊。圖2展示了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，單片機(jī)上電后，DHT11溫濕度傳感器采集環(huán)境濕度數(shù)據(jù)后通過(guò)單總線與單片機(jī)進(jìn)行通信，僅需要一個(gè)I/O口，接收到測(cè)量數(shù)據(jù)后，存放于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，然后單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，第一，將測(cè)量數(shù)值通過(guò)Wi-Fi模塊發(fā)送到PC端的Onenet云平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。第二，在單片機(jī)內(nèi)部與理想濕度最小值進(jìn)行邏輯判斷，如果環(huán)境濕度低于最小值，啟動(dòng)加濕模塊，并進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警。

4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)包括主程序設(shè)計(jì)、濕度采集程序、云平臺(tái)UI設(shè)計(jì)以及移動(dòng)端的app設(shè)計(jì)。限于篇幅，僅介紹主程序。

主程序是單片機(jī)程序的中心部分，是最先執(zhí)行的部分，它能夠調(diào)用子程序，但是任意子程序不會(huì)調(diào)用主程序。單片機(jī)上電后，首先對(duì)定時(shí)器，串行通用接口，外圍硬件等進(jìn)行初始化，利用蜂鳴器鳴叫的提示來(lái)判斷成功接入Onenet，接下來(lái)執(zhí)行while（1）死循環(huán)函數(shù)，在此函數(shù)中先采集溫濕度數(shù)據(jù)，然后調(diào)用ESP8266，將溫濕度數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)顯示。主程序主要代碼如圖3所示。

5 總結(jié)

該系統(tǒng)包含前端、云平臺(tái)及移動(dòng)端，前端使用了STM32微控制器及DHT11溫濕度傳感器等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)的采集、云平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)的上傳處理、設(shè)備終端響應(yīng)平臺(tái)命令、事件觸發(fā)等的測(cè)試。DHT11溫濕度傳感器采集溫濕度數(shù)據(jù)，通過(guò)EDP協(xié)議將數(shù)據(jù)封裝，從ESP8266模塊發(fā)送至云平臺(tái)顯示，對(duì)于用戶，可以通過(guò)電腦端登錄官網(wǎng)或者在手機(jī)端設(shè)備云APP上實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)效果。

作者簡(jiǎn)介：

趙暉，女，山東淄博人，1973-，山東理工大學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，研究方向：網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信。