基于機(jī)智云平臺(tái)的智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)

本系統(tǒng)利用ESP8266WIFI模塊、機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)及單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)出一種基于手機(jī)APP和WIFI網(wǎng)絡(luò)的智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)。本系統(tǒng)能夠通過(guò)環(huán)境光傳感器采集室內(nèi)光強(qiáng)度，用戶(hù)使用APP實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)燈光亮度。1、總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供的技術(shù)方案，整個(gè)控制系統(tǒng)分為手機(jī)控制端、云端以及線(xiàn)下控制端三大部分組成。
手機(jī)控制端通過(guò)云端發(fā)送控制命令和接收單片機(jī)反饋的數(shù)據(jù)；云端采用機(jī)智云的平臺(tái)作為數(shù)據(jù)交換的中心，負(fù)責(zé)中轉(zhuǎn)來(lái)自手機(jī)控制端和線(xiàn)下控制端的數(shù)據(jù)；線(xiàn)下控制端包含 STM32F103C8T6 最小系統(tǒng)電路、環(huán)境光檢測(cè)電路、WIFI 模塊以及 OLED 顯示電路。圖1：系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖

主控芯片作為整個(gè)線(xiàn)下控制端的核心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個(gè)模塊的正常工作，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，最后打包發(fā)送出去，同時(shí)還要執(zhí)行來(lái)自云端的控制指令。OLED 屏幕顯示受控?zé)艄鉅顟B(tài)以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)獲取到的時(shí)間、天氣和溫度信息。WIFI無(wú)線(xiàn)通信模塊作為云端與控制端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的橋梁，是整個(gè)系統(tǒng)得以通信的核心。

2、硬件電路設(shè)計(jì)主控部分主控部分包含 STM32F103C8T6 最小系統(tǒng)電路、環(huán)境光檢測(cè)電路、WIFI模塊以及OLED 顯示電路等。系統(tǒng)利用 TEMT6000 傳感器對(duì)環(huán)境光進(jìn)行檢測(cè)、WIFI 模塊與手機(jī) APP 通信、加以O(shè)LED 顯示 , 最終實(shí)現(xiàn)受控?zé)艄獾淖詣?dòng)調(diào)節(jié)和 APP 手動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。環(huán)境光傳感器部分TEMT6000是一個(gè)三極管類(lèi)型的光敏傳感器，其光照強(qiáng)度和基極的電流成正比?？梢赃B接該傳感器的基極到模擬電壓輸入，通過(guò)檢測(cè)電壓值就可以判斷當(dāng)前的光照強(qiáng)度。當(dāng)光照強(qiáng)度較低時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)提高燈光亮度， 當(dāng)光照強(qiáng)度較高時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)減弱燈光亮度。TEMT6000 照度傳感器采用的電流輸出方式可以方便的將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，不需要其他的電路來(lái)調(diào)節(jié)，可以直接與單片機(jī)連接。TEMT6000光傳感器照度如圖 2 所示。

圖2：TEMT6000光傳感器照度

3、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是專(zhuān)門(mén)針對(duì)個(gè)人和企業(yè)開(kāi)發(fā)者的一站式智能硬件開(kāi)發(fā)和云端服務(wù)平臺(tái)。機(jī)智云為開(kāi)發(fā)者提供了極為簡(jiǎn)便的自助工具、完善的 SDK 和豐富的 API 服務(wù)功能，可以根據(jù)開(kāi)發(fā)者自定義產(chǎn)品功能，自動(dòng)生成可響應(yīng)的控制頁(yè)面。開(kāi)發(fā)者在機(jī)智云平臺(tái)開(kāi)發(fā)智能硬件時(shí)，可以很方便地使用自動(dòng)生成的 App 對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)證。此APP 有完整的用戶(hù)注冊(cè)、登錄和注銷(xiāo)流程，并且可以完成機(jī)智云智能硬件的配置入網(wǎng)、設(shè)備搜索、設(shè)備綁定、設(shè)備登錄、設(shè)備控制、遠(yuǎn)程控制、狀態(tài)更新、本地遠(yuǎn)程切換等基本設(shè)備操作。GAgent通訊模組GAgent是一款可以提供上層應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)備的雙向數(shù)據(jù)通訊的固件 , 開(kāi)發(fā)者使用 GAgent 固件后，只需要把產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的重心放在產(chǎn)品的功能開(kāi)發(fā)上，數(shù)據(jù)的通訊功能完全由 GAgent 固件承擔(dān)，極大的降低了開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)的難度。GAgent 主要的功能是轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備采集得到的數(shù)據(jù)，它是設(shè)備端、云端、手機(jī)控制端的通信橋梁。

GAgent 有很強(qiáng)的移植性， 可將 GAgent 固件移植到 WiFi 模組、GPRS 模組以及PC 端 等市面上常見(jiàn)的通訊模組上。該系統(tǒng)采用的是 ESP8266 模組，需要在機(jī)智云的官方網(wǎng)站上下載 ESP8266 版本通用的 GAgent 固件包，然后通過(guò)樂(lè)鑫公司提供的配套的 Flash 燒錄工具將下載好的 GAgent 固件包寫(xiě)入 ESP8266 模塊中， 斷電重啟后設(shè)備自動(dòng)從 Flash中啟動(dòng)。GAgent 固件的功能框圖如圖 3 所示。

圖3：GAgent 固件的功能框圖機(jī)智云代碼移植到此在機(jī)智云開(kāi)發(fā)者平臺(tái)上的工作基本完成，根據(jù)項(xiàng)目的需要選擇生成對(duì)應(yīng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的代碼包，代碼包實(shí)現(xiàn)了機(jī)智云通信協(xié)議的解析與封包、產(chǎn)品設(shè)備數(shù)據(jù)與通信數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換邏輯，并封裝成了簡(jiǎn)單的 API。當(dāng)設(shè)備收到云端的數(shù)據(jù)后，程序會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的事件并通知到應(yīng)用層，開(kāi)發(fā)者只需要在對(duì)應(yīng)的事件處理邏輯中添加傳感器的控制函數(shù)，便可完成產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。從開(kāi)發(fā)平臺(tái)上下載已經(jīng)創(chuàng)建好的代碼包移植到我們已經(jīng)創(chuàng)建好的項(xiàng)目工程里面即可。機(jī)智云設(shè)備接入SDK機(jī)智云產(chǎn)品設(shè)備訪問(wèn) SDK 是將手機(jī)和機(jī)智云智能硬件之間的通信進(jìn)程，以及電話(huà)和云端之間的通信進(jìn)程膠囊化 ,其中包括網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)、搜索、連接、控制、心形節(jié)點(diǎn)、狀態(tài)報(bào)告和警告。開(kāi)發(fā)人員使用 SDK 可以迅速完成 APP 的開(kāi)發(fā)，只需注意 APP 的UI 和 UE 設(shè)計(jì)，就可以忽略比較復(fù)雜的協(xié)議和錯(cuò)誤處理。根據(jù)開(kāi)發(fā)者項(xiàng)目的要求，APP 應(yīng)該整合機(jī)智云（Gizwits）SDK，以完成復(fù)雜的邏輯處理。機(jī)智云提供了 iOS 基本款SDK、Android 基本款 SDK、APICloud 交叉平臺(tái) SDK 的三種 SDK 包。機(jī)智云設(shè)備接入 SDK 的流程如圖 4 所示。圖4：機(jī)智云設(shè)備接入 SDK 的流程
軟件設(shè)計(jì)部分智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過(guò)對(duì) STM32F103C8T6 單片機(jī)的控制實(shí)現(xiàn) , 程序中初始化各個(gè)模塊 ( 串口初始化、按鍵初始化、傳感器初始化、協(xié)議初始化、定時(shí)器初始化 ...) 后通過(guò)按鍵掃描來(lái)選擇手機(jī)控制還是線(xiàn)下控制。圖5：軟件設(shè)計(jì)框圖線(xiàn)下控制：線(xiàn)下控制可使用按鍵來(lái)調(diào)節(jié)燈光亮度 , 設(shè)置適合自己當(dāng)前環(huán)境的光線(xiàn)強(qiáng)度，還可以根據(jù)環(huán)境光傳感器獲取周?chē)h(huán)境光強(qiáng) , 實(shí)現(xiàn)燈光亮度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

手機(jī)控制：手機(jī)控制可通過(guò)機(jī)智云平臺(tái)跟設(shè)備連接 , 將 WIFI 模塊連接能上網(wǎng)的路由器 , 并且調(diào)整一些配置與機(jī)智云平臺(tái)連接 , 當(dāng)手機(jī) APP 和 WIFI 模塊綁定后即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制設(shè)備，從而控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同的功能，最后在云端獲取時(shí)間、天氣等信息并在 OLED 顯示屏上顯示。

4、系統(tǒng)總結(jié)

本文設(shè)計(jì)了一款基于機(jī)智云的智能燈光控制系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)采用 STM32F103C8T6 單片機(jī)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，通過(guò) WIFI 模塊 與手機(jī) App 保持信號(hào)傳輸。本系統(tǒng)利用傳感器采集技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，借助機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)出一套基于手機(jī) App 和 WiFi 網(wǎng)絡(luò)的智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)κ覂?nèi)燈光進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)室內(nèi)燈光的智能化管理。