IOT畢設(shè)｜4G智能開窗器控制系統(tǒng)設(shè)計

本文是一款基于機智云物聯(lián)網(wǎng)平臺的開發(fā)設(shè)計，實現(xiàn)了遠程開關(guān)窗的智能開窗器控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的主控單元采用STM32單片機，使用直流推桿電機模擬窗戶的開關(guān)功能。光照控制部分是采用光敏模塊判斷光照強度控制窗戶開關(guān)、溫濕度控制部分是采用溫濕度模塊監(jiān)測環(huán)境溫濕度，并實時顯示在OLED屏幕上，通過判斷溫度高低控制窗戶開關(guān)，同時實現(xiàn)了雨滴控制和4G控制的功能。通過模塊化編程，使整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)智能開窗器控制系統(tǒng)的設(shè)計要求。系統(tǒng)整體設(shè)計本設(shè)計采用直流推桿電機的正反轉(zhuǎn)模擬開窗器的開關(guān)狀態(tài)。開窗器的光控，采用光敏電阻傳感器進行光照強度采集判斷進行控制，實現(xiàn)根據(jù)光照就行開窗關(guān)窗的操作。窗戶的雨滴控制，采用雨滴模塊檢測是否有雨，當檢測到室外有雨時自動關(guān)窗，沒雨的時候開窗。

整體設(shè)計方案框圖使用DHT11數(shù)字式溫濕度傳感器采集環(huán)境溫濕度，使用OLED顯示屏實時顯示并及時判斷溫度是否超限，超限后能夠進行窗戶的關(guān)閉控制。手動模式采用4G網(wǎng)絡(luò)進行控制，當Wi-Fi模塊跟路由器或者熱點建立連接之后，通過遠程遙控，實現(xiàn)手動開關(guān)窗戶，根據(jù)手機軟件選擇控制模式，實現(xiàn)開窗器的自動開關(guān)控制。硬件電路設(shè)計本設(shè)計選擇STM32單片機作為主控芯片，電機采用步進電機，電機模塊采用L298N模塊作為直流推桿電機的驅(qū)動模塊，OLED顯示屏作為顯示模塊，電源模塊采用USB轉(zhuǎn)12V接口的電源線進行供電。

硬件設(shè)計原理圖軟件系統(tǒng)設(shè)計本系統(tǒng)設(shè)計采用模塊化編程，將整個程序分為主程序、模塊驅(qū)動程序、OLED顯示程序以及遠程遙控程序等。主程序主要實現(xiàn)各個模塊的初始化，初始化完成后，調(diào)用各個子程序模塊并完成相應(yīng)的功能。

主程序流程圖光照模塊控制軟件流程光照模塊上電，初始化完成，將采集到光照強度數(shù)據(jù)后，返回給單片機。單片機處理接收數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果去驅(qū)動L298N模塊，驅(qū)動完成，進而驅(qū)動直流推桿電機完成相應(yīng)的動作，達到自動開關(guān)窗的目的。

光照模塊軟件流程圖雨滴模塊上電，初始化完成。采集到模塊數(shù)據(jù)后，返回給單片機。單片機處理接收數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果去驅(qū)動L298N模塊，驅(qū)動完成，進而驅(qū)動直流推桿電機完成相應(yīng)的動作，達到自動開關(guān)窗的目的。

雨滴模塊軟件流程圖溫濕度模塊控制軟件流程溫濕度模塊上電，初始化完成。采集到模塊數(shù)據(jù)后，返回給單片機。單片機處理接收數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果將環(huán)境溫濕度實時發(fā)送到OLED屏，并驅(qū)動L298N模塊，驅(qū)動完成，進而驅(qū)動直流推桿電機完成相應(yīng)的動作，達到自動開關(guān)窗的目的。

溫濕度模塊控制軟件流程圖Wi-Fi模塊控制軟件流程Wi-Fi模塊上電，初始化完成。通過ESP調(diào)試助手發(fā)送指令，設(shè)置手動模式和功能；返回給單片機。單片機處理接收數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果，驅(qū)動L298N模塊，驅(qū)動完成，進而驅(qū)動直流推桿電機完成相應(yīng)的動作，達到手動開關(guān)窗的目的。

Wi-Fi模塊控制軟件流程圖手機APP設(shè)計本設(shè)計使用機智云物聯(lián)網(wǎng)平臺進行設(shè)計，在機智云官網(wǎng)下載的是能入公網(wǎng)的固件和源碼，將固件寫入Wi-Fi模塊，配合源碼編程即可實現(xiàn)遠程控制。

機智云平臺開發(fā)界面本設(shè)計是基于STM32單片機和4G網(wǎng)絡(luò)的智能開窗器控制系統(tǒng)，設(shè)計主要實現(xiàn)了能夠根據(jù)光照、有無下雨情況自動控制窗戶的開關(guān)，并且具備溫濕度采集和控制窗戶開關(guān)的功能。系統(tǒng)還具備手機APP遠程控制開窗器進而控制窗戶開關(guān)的功能，系統(tǒng)使用OLED顯示屏顯示界面，能夠?qū)崟r顯示當前的環(huán)境信息和窗戶開關(guān)的信息。在未來，即使出門在外也能隨時隨地了解家里的情況并可以隨意操控家居環(huán)境，科技改變未來。