智能家居温控系统的设计与实现

智能家居温控系统的设计与实现宋大娟【期刊名称】《《电声技术》》【年(卷)，期】2019(043)011【总页数】4页(P51-53,61)【关键词】智能家居;远程控制;温控系统【作者】宋大娟【作者单位】盐城生物工程高等职业技术学校江苏盐城224000【正文语种】中文【中图分类】TP273.5在现代互联网科技大力发展的背景下，伴随通信技术的逐渐普及，智能家电领域也迎来了全新的市场机遇和发展空间。目前，互联网设备设施也逐渐成熟，为智能家电的长期发展提供强大的技术支持，也直接推动智能家电行业的整体进步［1］。1智能家居温控系统整体设计本系统设计的最终目的是实现依据室内具体温度来严格控制空调，同时在使用者处于室外的状况下实现有效的远程控制，基于温控系统以达到关闭空调的效果。具体的设计步骤如图1所示。图1系统软件整体设计流程图使用者进入室内时状态位为1，走出室内时状态位为0。进行远程控制的远程控制状态位是1,没有进行远程控制的远程控制状态位是0。使用者开始进入到室内环境，在室内不再需要借助远程控制来调控室温，首先就需要对远程控制状态位进行及时的清除。此时，若没有对其进行清理，之前已经借助于远程控制达到了关闭空调的目的，而远程控制状态位依旧没有归回到0，系统就会继续将空调控制在关闭的状况。但是使用者已经走进了室内环境中，其需求就是基于目前室内温度情况来及时开启和调控空调;而如果使用者离开了室内，系统首先测定目前所处的状态位，如果远程控制状态位表示的是1，就表明目前或者前一段时间存在远程控制，此时就将严格依据远程控制方式来调控空调，当空调状态已经控制到良好水平时，保持这一情况即可。如果测定的状态是0，这表示不具备远程控制信号，此时空调就会执行关闭的操作。为了提升系统的灵活性，在使用者走进室内后，系统依据目前的室温及时完成对空调温度的调整。如果使用者需要处理事务而开始离开室内环境，此时的人状态位马上转变为室外的状态，导致空调实现自动关闭。这就对使用者造成了一定的困扰[2]。因此，在具体设计的过程中，需要针对性的构建延时程序，当使用者离开室内，及时挂起目前使用者的位置状态，延时程序将时间设置为30分钟。此时，当使用者在该时间段中重新返回室内，就继续维持目前的人状态。当使用者到期还未返回，随着中断程序溢出，人状态位就会回归到0，此时系统依据远程控制的实际状态来维持或者关闭空调。2系统软件开发环境的建立2.1软件开发平台简述本文的设计选取了固件库包FWLibV3.4，其中涵盖了CMSIS文件。这一函数库由程序、数据结构和宏这三类核心的部件构成。基于这一函数库，即使没掌握到全部的细节，使用者也能够便捷的运用任何的外设。所以，选取这一函数库，能够在很大程度上提升程序编写的效率，缩减编程的流程，实现前期设计成本的压缩。2.2UC/OS-II系统移植UC/OS-II是源码公开的操作系统，其具体的移植过程为：在Micrium官网完成下载，在工程目录下重新建一个UCOSII文件夹，之后在该文件夹中分别建立CONFIG、CORE和PORT文件夹。在CORE文件夹中加入UCOSII源码，开启UCOSII源码的source文件夹，其中涵盖了14个文件，去除os_cfg_r.h和os_dbg_r.c，将其余的12个文件复制到之前建立的CORE文件夹中。⑶在CONFIG文件夹中有:include.h和os_cfg.h这两个文件需要添加。其中，第一个文件中涵盖了一定数量的头文件，而后者通常的作用就是进行UCOSII的，配置。把这两者依次复制到工程内。⑷在PORT文件夹内加入。，_cpu.h、os_cpu_a.asm、os_cpu_c.c、os_dbg.c和os_dgb_r.c这些文件。3Web服务器的搭建3.1超文本标记语言(HTML)嵌入式Web服务器的信息必须要基于某种表现形式，才能够被使用者在浏览器中获取到。HTML语言作为一类常见的描述性语言，通常运行在Web浏览器中，使用中其可以把文件中的某些特定字句添加一定的标签，使其实现前期设计中的呈现效果。HTML文件可以基于手机浏览器来完成下载，能够将多种复杂的信息显示到用户的Web浏览器中［3］。3.2通用网关接口CGICGI也就是公用网关接口，是Web服务器和Web浏览器在交互过程中使用到的特定接口。借助于这一接口，使用者能够便捷的进行远程系统中程序的访问。此外，如果使用者有和网页交换信息的需求，就可以利用CGI来达到目标。CGI的作用就相当于一个特殊的通道，可以有效连接网页与程序。服务器端在接收到了HTML指令后，进一步传达到CGI程序，之后服务器端再把CGI的处理结果重新传达到Web浏览器中。3.3Web服务器的搭建HTML是标签定义的一种语言，标签也就是HTML的骨架，网页内一切的信息都是基于这一标签的形式而定义的。浏览器中的各类信息基于FORM标签，把信息进一步传送到服务器中。FORM标签内涵盖了一组具有一定联系的多个不同的标签。正是以为标签的多样，使用者在进行输入时，也有了更加多样的选择。FORM表单传送到CGI程序的信息体现出了相应的编码规则:变量间选取了“&”进行分隔，而变量和数值间有“=”进行关联。表单中的数据就将基于这一种表达形式传送到CGI程序中进行解码的处理，对其中的特定内容进行提取，同时也将针对服务器端的嵌入式数据库做出一定的处理。最终的结果会呈现在使用者的Web浏览器中［4］。4模块驱动设计4.1人体识别模块软件设计该设计的具体流程如图2。其运行的原理就是，基于采集的人体信号，及时精确的判定目前使用者的状态位。在这一模块中，选取使用到了NRF24L01无线通信模块，实现了及时高效的数据收集以及发出，同时还运用到了SPI通信协议，在设计时首先需要考虑SPI的时序。图2人体识别任务流程图4.2GPRS模块软件设计具体的设计流程如图3。其运行的原理就是，借助于监听服务器端口，及时判定出此时是否存在远程控制，从而及时得出相应的状态位。图3GPRS任务流程图4.3红外学习模块软件这一模块在运行时，运用到了定时器，实际的流程为：打开定时器中相应的通道，并及时输入捕获功能。此时，可将溢出时间设定在10ms。打开定时器，并输入捕获更新中断和捕获中断。如果此时捕获了上升沿产生捕获中断，在定时器计数溢出的同时，产生更新中断。⑶捕获了上升沿，此时设定为下降沿捕获，并将变量RmtSta的值设定为1，表示捕获了上升沿。⑷捕获了下降沿，此时设定捕获极性为上升沿捕获。在此基础上，针对变量RmtSta的位做出及时判定。如果为1，则表明之前已经完成了对说上升沿的捕获，需要判定出捕获值Dval，如果其数值处于300到800这一范围，则表明此时接收到的为数据0，如果其数值处于1400到1800的范围，这表明接收的数据为1，如果数值处于2200到2600的范围，则表明此时接收的是连发码，而如果其数值处于4200到4700这一范围，则表明此时接收到的是同步码。在完成了分析后，需要对标志位进行设定。⑸当定时器已经出现了溢出中断，若之前接收的是同步码，同时为第一次溢出，这需要标记实现一次按键信息采集。4.4温度采集模块软件设计选取的是〃单线-总线”的形式进行数据传送，对MCU中相应IO口执行操作，就可以完成温度采集。DS18B20的工作时序：(1)初始化时序主机发出480~960微秒的低电平脉冲，释放总线变为高电平，基于对总线的监测数据，若存在低电平，则表明此时已经完成了应答。不存在低电平，则表示此时没有器件应答。DS18B20在运行过程中，持续监测总线是否存在低电平出现，若发现存在，则在转为高电平之后，把总线电平拉低60-240微秒做出响应，表明此时本器件完成了准备工作。如果不存在低电平，则继续进行监测。写操作写周期的范围区间为60到120微秒。首先需要将总线拉低1微秒，之后如果主机想写,那么可持续拉低电平，最少不低于60微秒，直到完成写周期，最后释放总线为高电平。如果主机想写1,那么需要在拉低总线电平1微秒之后就立刻释放总线为高电平。在此过程中，DS18B20持续对总线执行采样操作，此时如果采总线为高电平，那么就表示为1,为低电就表示为0。读操作在进行读数据的过程中，时序也将划分为读0和读1这两类。读时隙是在主机开始拉低单总线开始，经过1微秒，获取到单总线释放为高电平，从而促使DS18B20将相关数据传导至单总线。如果监测出总线被拉低1微秒，就可以进行数据的传输，如果需要执行传输0的操作，就将总线释放为低电平，一直持续至读周期结束。而如果需要执行传输1的操作，就将总线拉为高电平。主机从最初拉低总线1微秒在内的15微秒时间内完成对总线做出检测，确定总线为低电平，那么就表示为0。如果最终判定总线为高电平，那么就表示为1。完整实现一个读时序，最低需要耗费60微秒。5结束语智能家电与传统家电的不同，智能家电实现了拟人智能，产品可以通过传感器和控制芯片来捕捉和处理信息，除了根据住宅空间环境和用户需求自动设置和控制，用户还可以根据自身的习惯进行个性化设置，另外当智能家电与互联网连接后还具备了社交