【RTOS】+智能家居系统

只看该作者 · 2020-7-3 14:35

本帖最后由举指间于 2020-7-3 14:46 编辑

【RT-Thread作品秀】智能家居系统

1. 概述（说明应用产生的背景、所采用的软硬件方案、实现功能）
1.1背景
电子信息技术，控制技术的日益提升，社会信息化的逐步加快，促使人们的生活、工作、学习以及通讯的关系日渐紧密，信息化社会在改变人们生活习惯和工作方式的同时，也对我们的传统住宅提出了挑战。环视周遭，我们很容易的发现，人们对家居的要求早已不再只是简单的物质空间，更为关注的是一个高度安全、舒适以及美观方便的居住环境，先进的通信设施，完备高效的信息终端，自动、智能的家电，网络化的资源管理及购物方式等等。现今社会人们日益增长的需求使得家居智能化已然成为一种趋势。为实现智能家居控制，本作品以上海灵动微电子生产的MM32L373为核心，设计实现了基于RT-Thread的智能家居控制系统。
1.2软硬件方案
本作品主要由硬件终端与软件上位机两部分组成。硬件终端以MM32L373为核心，实现家庭环境温湿度数据采集，上传以及蓝牙连接控制，上位机部分接收云端返回数据并进行本地显示，其中，数据传递通过云服务器实现。系统整体结构图如图1所示。

图1 系统整体结构图
1.2.1 硬件方案
本作品以MM32L373为主控芯片，通过连线外接DHT11温湿度传感器，USR-GM3通信模块，ZS-040蓝牙模块，实现硬件功能。
1.2.2 软件方案
本作品采用RT-Thread物联网操作系统进行管理和调度。任务中共包含3个线程，分别为系统运行状态显示线程，温湿度数据采集线程，蓝牙控制线程。温湿度数据采集线程中同时实现数据上传与异常报警功能。
1.3实现功能
1）通过DHT11采集环境温湿度信息，并实现本地终端显示。
2）硬件终端每隔3s实现温湿度数据上传云服务器，同时云服务器转发到上位机。
3）当检测到温湿度数据异常时，通过LED灯实现报警。
4）用户可通过上位机登录远程实时监控温湿度信息，并保存信息数据。
5）用户可通过蓝牙连接硬件设备，手动控制家居设备的开关状态。
2. RT-Thread使用情况概述（简要总结下应用中RT-Thread使用情况：内核部分、组件部分、软件包部分、内核、其他）
本作品采用RT-Thread物联网操作系统进行管理和调度，控制系统完成设计功能。
（1）线程管理
本作品主要分为3个线程。分别为系统运行状态显示线程，温湿度数据采集线程，蓝牙控制线程。其中，每个500ms采集一次温湿度数据，并将其通过GPRS模块上传至云服务器。用户可通过蓝牙连接至芯片，发送控制信号，模拟家电控制。
（2）组件
系统加载了FinSH组件使用串口1与PC机进行通信，用于查看各任务内存使用情况、各线程状态等，实现开发调试的便捷。
（3）软件包
本作品主要加载了DHT11，sensor，软件包来实现功能。
3.硬件框架（概述应用所采用的硬件方案框图，并对核心部分做介绍）
本作品以灵动微电子MM32L373开发板为核心，，通过连线外接DHT11温湿度传感器，USR-GM3通信模块，ZS-040蓝牙模块，实现硬件功能。系统硬件结构图如图2所示。

图2 系统硬件结构图
作品核心板为灵动微电子提供的eMiniBoard开发板，开发板最小系统实物图、原理图如图3所示。

图3 开发板最小系统实物图、原理图
4.软件框架说明（介绍应用所采用的软件方案框图、流程图等）
本作品系统主要包括3个线程，协同实现温湿度数据采集与上传，蓝牙连接模拟远程家电控制。软件整体流程图如图4所示。

图4 软件整体流程图
5.软件模块说明（介绍应用软件关键部分的逻辑、采用的实现方式等）
（1）温湿度数据采集
本作品使用RT-Thread中Sensor框架，使用DHT11传感器作为Sensor框架外接设备，获取家庭环境温湿度数据。DHT11温湿度传感器数据格式如图5所示。程序中DHT11传回数据存储在Senso框架中sensor_data.data.temp中，对应取出温湿度数据用以显示。

图5 DHT11数据格式
（2）蓝牙通信
本作品蓝牙通信主要采用ZS-040蓝牙模块。通过AT指令完成蓝牙基础设置。系统运行后等待用户连接，建立连接后，接收用户发送的信息，并根据信息进行对应操作，模拟家电控制。其中，LD2为模拟空调运行状态，LD3为模拟加湿器运行状态。
（3）系统运行提示
系统上电后，若正常运行，则LD4每隔500ms实现状态翻转。
（4）GPRS通信
系统每次采集到温湿度数据后，串口2将数据发送，通过GPRS模块上传至云服务器。GPRS模块通过AT指令设置连接信息。
（5）预警功能
系统采集温湿度信息，并判断温度、湿度是否异常，若大于设定阈值，则LD1常亮，显示环境温湿度异常。当温湿度恢复正常后，LD1熄灭。同时上位机也同步显示异常信息。
6.演示效果（演示效果请采用3张高清图片，并录制一段不少于1min视频解说应用所实现的效果，视频上传至B站或者腾讯视频，给出链接即可）

图6 系统正常运行效果图

图7 蓝牙连接效果图

图8 上位机显示效果图
视频链接：https://www.bilibili.com/video/BV12a4y1h7gx/
7.代码地址（代码可上传至gitee或者github，给出链接地址或压缩包方式）
https://github.com/qiuqiu-lwf/MM32L373_Contral

智能家居系统.pdf (756.8 KB)

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