[创新制造展示] 【21ic第二届设计大赛】+无线网络采集监控系统 之ESP8266 更

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 楼主 | 2018-6-20 20:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 小小电子爱好者 于 2018-6-28 13:09 编辑

早早的开贴希望给想要参加活动的一个参考,一个思路,做的很low,大家加油!!!

买了点温湿度传感器还没到  快递加油^0^~!!!先来点到了的“两个节点” 其他的洞洞板啥的都没到

.两个最小系统  
.一些灯珠
.继电器开关
.面板测试板
.ST-LinkV2下载器
.还有个最重要的网络通信模块是什么呢

分析本次设计
本次设计题目趋近于最近特别火的物联网,之前接触过移动物联网开发者平台,学习到一些知识,刚好跟本次设计大赛有相似相通的地方,加上最近学习STM32  所以本次设计就采用我最喜欢的ST芯片制作,有些地方还是需要现学现卖,希望能够顺利完成,挖个坑吧!
本次设计题目
无线信息采集监控系统


1[基本项目]设计目标:设计一个信息采集监控系统,采用无线通信相互连接,实现对多点采集点的信息收集与监控。
2[基本项目]设计框图(大致流程):



系统由一个中央控制台(右边)与多个节点(左边)组成.组网方式宜采用低功耗/长距离的通信方式,如LoRa/SigFox,或者其它协议。中央控制台与节点的通信距离要长于50米。 中央控制台的功耗不做要求,但是越低越好。中央控制台可以采用PC扩展,也可以使用其他带显示+输入的任何的任何系统扩展。 样机中节点数最少2个,系统要设计为能扩展至少8个节点。


满足设计要求的情况下:1、中央控制台采用访问网络服务器控制台控制(手机端也可控制通过APP访问网络服务器)2、多个节点,各个节点采用的上图STM32+ESP8266 向控制台发送传感器数据。(组网  通信方式采用平台支持的协议进行长连接 理论通信距离无限长 中央控制台功耗可控制 通过PC or APP 控制并显示,样机节点准备设置2-3个 理论无限扩展!

3[基本项目]控制台与节点通信
无线通信要实现双向通信,平时节点间歇地向中央控制台发送采集的信息(温度,湿度,光线,空气质量等等)。中央控制台也可以至少控制每个节点的一个IO口(比如使用LED表示控制状态)。双向通信可以采用单/双通信模块实现,最好使用单通信模块实现。节点之间可以不实现互相通信。

满足设计要求的情况下:通过esp8266连接网络与联网的控制台实现双向通信 向控制台发送传感器信息 开关状态 控制台数据最小频率3S刷新一次!!控制台可以控制节点io状态 通过LED 或者 继电器 来表示。节点之间不可通信!

4[基本项目]控制台显示
中央控制台平时能通过图表(如曲线的形式)实时显示采集的数据。节点到中央控制台的信息发送至少要达到0.2Hz(即上传数据间隔最多为5秒一次)。节点的数据与中央控制台显示的延迟越短越好。


满足设计要求的情况下:通过服务器设计好的界面 设计有图表 开关 定位  等对节点进行显示和控制,数据向控制台发送频率可达0.2HZ,控制台因网络原因 最低3S刷新数据流。

5[基本项目]控制台对节点控制
中央控制台要有输入手段,控制每个节点的至少一个IO口。控制频率至少为5秒一次,控制延迟不超过2秒。


控制设置有可控制节点4个IO状态,并在控制台显示状态。控制频率可以达到最少5S一次,延迟实测2S内。

6[基本项目]节点能耗控制
节点采用电池供电,功耗至少能达到:两节5号电池能使用一天以上,功耗越低越好,节点能上传当前节点电量。


采用电池供电,实测能耗符合要求,甚至更低 上传电量待完善。
7. [加分项目]
  • 系统要显示可扩展性、可配置性,如可以动态增加减少节点。
  • 样机节点准备设置2-3个 理论无限扩展!
  • 节点有两种工作方式:正常工作方式/低功耗方式(仅仅监听主机的控制指令)。
  • 样机节点正常工作/低功耗 仅监听控制台。
  • 数据可以保存文本或者数据库形式,传输到其他存储体上(如每天备份当天数据到SD卡)。
  • 样机节点上传数据,可保存一个月数据
  • 中央控制台能与互联网通信,如将数据上传到云上,在网页上显示实时数据。
  • 中央控制台采用访问网络服务器控制台控制(手机端也可控制通过APP访问网络服务器)通过服务器设计好的界面 设计有图表 开关 定位  等对节点进行显示和控制
  • 中央控制台可以根据采集值定制自动控制Policy(如采集值高于某点,低于某点自动发送IO控制命令,并且在中央控制台显示报警)。
  • 除了控制台报警(待完善),可以采用阈值报警触发器通过邮箱等方式报警提醒。
  • 节点可以按照一定的作息切换工作模式与低功耗模式,如采集光线的应用可以仅仅在8:30-20:30工作,其余时间段低功耗。该作息Policy可以配置。待完善。
  • 其他参数上的优化。 待完善。

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评论

一路向北lm 2018-6-21 19:00 回复TA
这就开始了 
 楼主 | 2018-6-22 15:16 | 显示全部楼层
本帖最后由 小小电子爱好者 于 2018-6-28 13:45 编辑

之前看到有些关于物联网设备的网页上的消息和电子技术的信息,刚好正在学习STM32,自己就在下面想过自己去做个玩玩,经过再了解,发现很多很复杂的东西,比如服务器搭建 、TCP连接平台 、网络协议 、硬件协议 、根据SDK开发硬件层、这些都是新接触,又好奇又想要去学习一下。初步想法是想去做个 无线控制的开关,一个连接网络的开关被服务器的按钮来控制。
项目方案的构想
刚好21IC最近出的关于这方面这个活动,非常激动,于是根据活动任务《主题一:无线信息采集监控系统》准备去做两个下位机硬件带有SHT20(温湿度传感器),光敏传感器,LED灯(模拟开关量),继电器来模拟开关,通过ESP8266wifi模块连接服务器平台,服务器平台显示传感器信息,并能够控制节点模拟开关。

实施计划
下位机
.STM32F103最小系统做主控
.ESP8266wifi通信模块
.SHT20温湿度传感器
.光敏传感器
.LED灯 (做开关量的显示)

继电器开关
上位机
.移动服务器平台
.曲线折线图显示温湿度信息
.仪表盘显示当前光照强度(加折线图记录最近光强变化趋势)
.四个按钮控制显示开关状态(当前IO状态)
.显示工作模式(低功耗)


大体架构图

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 楼主 | 2018-6-22 15:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 小小电子爱好者 于 2018-7-1 18:31 编辑

硬件连接图


如图,硬件电路十分简单

目前只考虑 SHT20 和 LED。

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| 2018-6-21 15:15 | 显示全部楼层
什么情况
| 2018-6-21 15:48 | 显示全部楼层
看到你的两个节点了,nbnb
 楼主 | 2018-6-21 17:38 | 显示全部楼层

第二届大赛开始啦
 楼主 | 2018-6-21 17:40 | 显示全部楼层
gujiamao12345 发表于 2018-6-21 15:48
看到你的两个节点了,nbnb

哈哈   还有很长的路
| 2018-6-22 08:58 | 显示全部楼层
 楼主 | 2018-6-22 15:16 | 显示全部楼层
本帖最后由 小小电子爱好者 于 2018-6-26 20:06 编辑

测试



洞洞板没到 没法焊接 只能用面包板子链接测试,烧录好程序 用usb转ttl 连接串口查看信息,硬件由STM32f103最小系统连接ESP8266发送AT指令进行链接服务器和wifi配网,或者使用移植的微信配网Airkiss协议 使用有配网功能的公众号 如 移动,接入服务器之后发送数据流 温度、湿度、光照、io状态,在服务器端显示。

具体连接服务器 配网 发送数据 等后期整理。







收到温度传感器 PCB 和 芯片  由于十分激动配件忘记拍照就直接焊接了,sht20是DFN 封装 贴片SMD6脚芯片 不太好焊接!!

sht20是DFN 封装


sht20 排针还没有接上!焊的好丑啊,哈哈哈哈!!!!

This这是两块升压稳压模块,因为两节电池是3V为了供电稳定需要升为5V

This整体材料图 核心板 led 温湿度传感器 wifi模块 (光敏电阻由于硬件原因 pass掉了)5号电池座。


安装测试焊接好的SHT20 幸亏做了三个,我技术这么好还有一个没法使用。哈哈,检查半天是由于虚焊,最后全部能够使用。

然后是酒精处理松香,自己焊接是麻烦,还有可能搞坏 没有基本动手能力不要尝试,主要是成品太贵比散件贵近20¥,所以想自己焊接。

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 楼主 | 2018-6-22 15:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 小小电子爱好者 于 2018-6-28 21:24 编辑

平台控制台面板

控制台通过折线图展示近期温度值及变化曲线,按钮开关控制下位机IO,并控制工作模式。

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 楼主 | 2018-6-22 15:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 小小电子爱好者 于 2018-6-28 21:25 编辑

程序设计
技术太菜 刚入门,移植的移动物联网平台开源代码,连接移动服务器,so中间复杂的协议调试流程就没有了,直接移植应该都能一次接入平台,简单说下接入流程。https://open.iot.10086.cn/doc/art441.html#109 基于WIFI的stm32链接服务器实例!!
接入服务器程序方面 :通信协议:
简介

MQTT协议是一个面向物联网应用的即时通信协议,使用TCP/IP提供网络连接,能够对负载内容实现消息屏蔽传输,开销小,可以有效降低网络流量。

特点及功能

§ 长连接协议
§ 终端数据点上报,支持的数据点类型包括

o 整型(int)
o 浮点数(float)
o 字符串(string)

o JSON格式
§ 平台消息下发
§ 基于Topic的订阅、发布以及消息推送,可以实现设备间的消息单播以及组播






程序架构:

onenet接入平台验证信息

onenet接入平台验证信息

串口打印运行状态


创建基于EDP公开协议的产品:

整体数据上传量

添加MQTT设备

可以通过平台实时查看上传数据点,同时可以使用应用下发命令来进行控制。





在结构体数组里面填入自己产品的相关信息  。
下面我们做网站方面介绍
创建设备设置相关连接信息,如图!细教程可以看开发指南。https://open.iot.10086.cn/doc/art435.html#104 产品创建

https://open.iot.10086.cn/doc/art454.html#107  MQTT协议详解
设备上传至平台的数据流展示,具体添加删除数据流在程序跟平台上的操作官方也有详细描述。

触发器创建,根据设备ID分别设置相关设备的触发阈值,或者开关状态等。
通知方式定为邮箱提醒~






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 楼主 | 2018-6-22 15:18 | 显示全部楼层
本帖最后由 小小电子爱好者 于 2018-6-28 13:43 编辑

调试流程参考 基于WIFI方式连接移动(ESP8266)
https://open.iot.10086.cn/doc/art441.html#109
 楼主 | 2018-6-22 15:18 | 显示全部楼层
本帖最后由 小小电子爱好者 于 2018-6-28 13:31 编辑

作品展示 制作总结
由于楼主时间紧迫,材料是两份的,因为要去远处工作面试无法花大量时间去制作了,所以就做了一个成品,另一个面包板搭的硬件一摸一样只不过LED换成继电器了,调试过程到底放找到工作慢更,硬件就无法带过去了。





节点一连接服务器平台,上传温湿度信息,并接受服务器控制指令,由LED作为显示被控IO状态。
硬件供电采用电池供电,功耗一般。




节点二连接服务器平台,上传温湿度信息,并接受服务器控制指令,由继电器作为显示被控IO状态模拟开关。





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 楼主 | 2018-6-22 15:18 | 显示全部楼层
视频

http://v.youku.com/v_show/id_XMzY5Mjg0ODQ0OA==.html?x&sharefrom=android&sharekey=e3d1136dd3c5c36cac7f3e6bd7fbf5060

| 2018-6-22 19:11 | 显示全部楼层
真速度啊 !
| 2018-6-22 20:57 | 显示全部楼层
真速度啊
| 2018-6-22 22:19 | 显示全部楼层
留名,更新完艾特我
 楼主 | 2018-6-27 00:13 | 显示全部楼层
本帖最后由 小小电子爱好者 于 2018-6-28 13:10 编辑

由于楼主最近到广东找工作面试等繁琐事情,还要找地方稳定工作,没有精力时间来做活动了,潦草简单的做了一个大概,细节很不到位,请大家谅解一下,给后来网友一个参考例子吧,谢谢大家!
| 2018-6-27 08:02 | 显示全部楼层
默默学习经验
| 2018-6-27 08:18 | 显示全部楼层
顶你
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