1、<p>　　家庭遠程測控系統(tǒng)設計</p><p><b>　　0 開發(fā)目的</b></p><p>　　(1) 學習溫濕度傳感器、直流有刷電機、RS485通信應用、WIFI模塊的通信實現；</p><p>　　(2) 學習多模塊協調工作的編程思想；(3) 熟悉掌握TMS320F28027硬件電路及工作原理。</p>

2、<p><b>　　1 背景和意義</b></p><p>　　隨著Internet 技術的發(fā)展，家用電器、計算機和通訊一體化技術也逐步走進普通家庭?，F代智能家居由于其安全、方便、高效、快捷、智能化等特點，將成為現代社會和家庭的新時尚。當家庭智能網關將家庭中各種各樣的家電通過家庭總線技術連接在一起時，就構成了功能強大、高度智能化的現代智能家居系統(tǒng)。當下智能家居行業(yè)剛剛起步，建設成本

3、高，發(fā)展不完善。因此本文提出了使用低成本器件和多源控制技術來實現家庭的遠程監(jiān)控?；谌菀讓崿F，方便操作，貼近使用的設計理念，以DSPF28027單片機為控制核心，采用包括上位機、手機應用程序、Web界面等在內的多個控制源，進行遠距離、多角度的家庭實時控制。TMS320F28027是TI公司推出的一款32位定點型DSP，可應用于一些高分辨率、高效率的場合。它內部嵌入了2kB OTP ROM、256kB FLASH和100kB RAM，

4、使用簡單方便，成本平易，性價比高。TMS320F28027采用3.3V單電源供電，內部集成1.8V的LDO內核供電，模擬集成度高，性能穩(wěn)定；采用上電復位電路外接阻容即可工作；內部集成1%精度的振蕩器，不需外接晶振，節(jié)省成本；工作主頻達60M</p><p><b>　　2 系統(tǒng)結構</b></p><p>　　本設計以DSPF28027芯片為控制核心，以溫度、濕度等傳

5、感器為環(huán)境信息采集源，以Web控制為輔助，共同組成家庭遠程測控系統(tǒng)。在原有的機械式按鍵開關的基礎上，采用PC上位機、Web網頁和手機APP，來控制家庭開關設備（如風機，加濕器，空調，電燈等），實現了遠距離，多角度對家庭進行實時控制。傳感器包括溫濕度傳感器等，采用多種傳感器相結合，智能根據各傳感器采集的數值進行自動化控制，例如，根據家庭溫、濕度設定值自動開啟和關閉空調。</p><p><b>　　圖1

6、系統(tǒng)結構框圖</b></p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設計</b></p><p>　　3.1 LED電路</p><p>　　LED驅動電路原理圖如圖2所示，驅動模塊為DRV8833，采用PWM調節(jié)方式來驅動LED使得驅動電路更簡單，降低了制造成本，并可以獲得較精確的亮度步進調節(jié)。</p><p&g

7、t;　　圖2 LED電路結構框圖</p><p>　　3.2 直流有刷電機電路設計</p><p>　　3.2.1 Motor模塊</p><p>　　本模塊主要有電機驅動芯片DRV8833 組成，借助正確的PCB組成，借助正確的組成，借助正確的PCB設計，DRV8833 的每個 H橋能夠連續(xù)提供高達 1.5 -A RMS（或 DC ） 的驅動電流（在 25

8、℃ 和 采用一個 5V VM 電源時）。每個 H 橋可支持高達2A 的峰值電流。器件具有兩個H 橋驅動器，并能夠驅動兩個直流(DC) 電刷電機、一個雙極性步進電機、螺線管或其他電感性負載。</p><p>　　圖3 DRV8833應用電路</p><p>　　3.2.2 PWM模塊</p><p>　　28027ePWM模塊有 8路 PWM輸出，4路HRPWM。每

9、個增強型 PWM模塊主要有一下特點：</p><p>　　·16 位的用來控制周期和頻率時基計數器</p><p>　　·兩路 PWM輸出 (EPWMxA and EPWMxB)</p><p><b>　　·可編程的相位控制</b></p><p>　　·基于CBC的硬件鎖相&l

10、t;/p><p>　　·獨立的上升沿下降延時死區(qū)</p><p><b>　　·可編程的觸發(fā)區(qū)</b></p><p>　　圖4 電機驅動結構框圖</p><p>　　3.3 485模塊總線通訊應用實驗，在實現485物理通訊的條件下，應用MODBUS協議部分功能進行通訊。</p>&

11、lt;p>　　圖5 RS485芯片接線圖</p><p>　　本程序在RS485 總線的物理通訊的基礎上實現簡單的MODBUS 協議。對主</p><p>　　機發(fā)來的數據進行分析解讀，并實現對應功能。通過對SCI 的初始化，并通過</p><p>　　MODBUS部分功能的通信協議來進行訊，實現讀寫數據功能。</p><p>　　3

12、.4 溫濕度模塊DHT11數字溫濕度傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳</p><p>　　感器。它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高</p><p>　　的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測</p><p>　　溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產品具有品質卓越、超快<

13、/p><p>　　響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的</p><p>　　濕度校驗室中進行校準。校準系數以程序的形式儲存在OTP內存中，傳感器內</p><p>　　部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數。單線制串行接口，使系統(tǒng)集</p><p>　　成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可

14、達20米以上，使</p><p>　　其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。</p><p>　　圖6 典型應用電路圖</p><p>　　3.5 485組網及通信</p><p>　　RS-485多機通信的組網方式：總線式、菊花鏈式、星形、單環(huán)冗余型。根據現場的串口設備的位置分布或者可靠性要求選擇總線式結構。</p>

15、<p>　　本設計中采用典型的RS-485總線式通信方式：所有RS-485節(jié)點全部掛在一對RS-485總線上。結構圖如下;</p><p>　　圖7 RS-485組網通訊結構圖</p><p>　　本程序在RS485 總線的物理通訊的基礎上實現簡單的MODBUS 協議。對主</p><p>　　機發(fā)來的數據進行分析解讀，并實現對應功能。通過對SCI

16、的初始化，并通過</p><p>　　MODBUS部分功能的通信協議來進行訊，實現讀寫數據。</p><p>　　該模式下從機DSP為對等結構，根據需要DSP之間可以相互通信，該模式下我們實現了上位機及微信控制電機轉速，LED亮度，風扇的控制，以及溫濕度的顯示；</p><p>　　3.6 WIFI模式組網</p><p>　　WIFI模塊

17、采用樂鑫科技ESP8266，該模塊為串口或TTL電平轉WIFI通信的一種傳輸轉換模塊，內置無線網絡協議IEEE802.11協議棧以及TCP/IP協議棧，能夠實現用戶串口或TTL電平數據到無線網絡之間的轉換。</p><p>　　ESP8266模塊擁有3中模式：AP，STA，AP/STA;本設計中采用第三種AP/STA模式；Wifi功能AT指令一覽表，如表1；</p><p><b&g

18、t;　　表1</b></p><p><b>　　啟動步驟：</b></p><p>　　首先設置WIFI應用模式：AT+CWMODE=3，AP兼Station模式；</p><p>　　讓模塊連上實驗室的路由器 ； 發(fā)送：AT+CWJAP="Lab303_2","lWSNWNN" <

19、;/p><p>　　讓模塊連上遠程服務器: 發(fā)送：AT+CIPSTART="TCP","192.168.3.245",5000成功連接后服務器可以直接返回數據結果如下</p><p>　　通過遠程終端發(fā)送相應指令，DSP接收到對應的指令實現對外圍設備的控制，實現了手機/電腦終端通過WIFI控制LED，電機的調速，及風扇的控制。</p>

20、;<p>　　4 上位機及微信平臺設計</p><p>　　4.1 微信控制原理</p><p>　　圖8 微信控制原理結構圖</p><p>　　關注訂閱號，發(fā)送指定指令，即可控制DSP</p><p>　　4.2 微信控制簡單指令說明</p><p><b>　　表2</b>&l

21、t;/p><p>　　4.3 PC上位機設計</p><p><b>　　4.3.1登錄界面</b></p><p><b>　　圖9 用戶登陸界面</b></p><p><b>　　4.3.2監(jiān)控界面</b></p><p>　　圖10 PC機監(jiān)視及

22、控制界面</p><p>　　4.4 網站服務器設計</p><p>　　網址http://www.cpt725.xyz/，該服務器負責微信端，手機端的數據信息；</p><p>　　圖11 網站服務器登錄及注冊界面</p><p>　　4.5 手機終端設計</p><p>　　手機端包括用戶登錄、注冊、控制及顯

23、示。</p><p>　　圖12 手機登陸界面</p><p>　　圖13 手機控制及顯示界面</p><p><b>　　5系統(tǒng)軟硬件測試</b></p><p>　?。?）485組網模式下實物及測試結果：</p><p><b>　　圖14 實物接線圖</b></

24、p><p>　　指令與對應功能（以0號DSP為例說明）詳見下表3；指令說明：發(fā)送指令為兩個字節(jié)，第一個字節(jié)為DSP地址編號，第二個字節(jié)功能指令；</p><p>　　返回指令為五個字節(jié)，依次為，返回標志符、DSP編號、濕度，溫度。</p><p><b>　　表3</b></p><p>　　圖15 串口終端控制界面<

25、;/p><p>　?。?）WIFI組網模式下測試結果：</p><p>　　本模塊設計以PC機、手機及移動設備終端為服務器終端，WIFI模塊為移動終端，當服務器端啟動之后，通過串口發(fā)送指令使WiFi模塊連接終端，連接成功后，通過手機終端可以發(fā)送指令控制DSP；實現無線遠程控制的目的。</p><p>　　圖16 安卓客戶端控制界面</p><p>

26、;<b>　　5 總結與展望</b></p><p>　　個人感覺，目前的上課方式比較好，課堂氣氛活躍，平時同學們學習的積極性也加強了，有緊迫感，能主動地去學東西。</p><p>　　本設計不足之處是WIFI模塊使用還不熟悉，不能修改模塊固件代碼，以實現模塊自動連接遠程服務器，還有目前手機客戶端軟件不能靈活應用，使用的是廠家自帶軟件；接下來我們將繼續(xù)完善終端軟件的

27、設計。</p><p>　　通過本項目的設計我們熟悉了TMS320F28027微控器的工作原理及其硬件電路以及對各種功能組件有了一定的了解。同時也熟悉了DSP的基本編程方法。為以后自己動手實現一些小作品打下了良好的基礎。在項目的實施過程中，也時常會遇到一些棘手的人困難，但是通過自己查閱書籍、向同學請請教討論，攻克了一個個的難題，最終完成了本次課程設計。在過程中，我們執(zhí)行的是需要什么就去學什么的理念，使學習變得有針