基于機智云平臺的智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)

本系統(tǒng)利用ESP8266WIFI模塊、機智云物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺及單片機控制系統(tǒng)設(shè)計出一種基于手機APP和WIFI網(wǎng)絡的智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)。本系統(tǒng)能夠通過環(huán)境光傳感器采集室內(nèi)光強度，用戶使用APP實時調(diào)節(jié)燈光亮度。1、總體設(shè)計本系統(tǒng)采用機智云物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺提供的技術(shù)方案，整個控制系統(tǒng)分為手機控制端、云端以及線下控制端三大部分組成。
手機控制端通過云端發(fā)送控制命令和接收單片機反饋的數(shù)據(jù)；云端采用機智云的平臺作為數(shù)據(jù)交換的中心，負責中轉(zhuǎn)來自手機控制端和線下控制端的數(shù)據(jù)；線下控制端包含 STM32F103C8T6 最小系統(tǒng)電路、環(huán)境光檢測電路、WIFI 模塊以及 OLED 顯示電路。圖1：系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖

主控芯片作為整個線下控制端的核心，負責協(xié)調(diào)各個模塊的正常工作，并對采集的數(shù)據(jù)進行處理分析，最后打包發(fā)送出去，同時還要執(zhí)行來自云端的控制指令。OLED 屏幕顯示受控燈光狀態(tài)以及通過網(wǎng)絡實時獲取到的時間、天氣和溫度信息。WIFI無線通信模塊作為云端與控制端進行數(shù)據(jù)交換的橋梁，是整個系統(tǒng)得以通信的核心。

2、硬件電路設(shè)計主控部分主控部分包含 STM32F103C8T6 最小系統(tǒng)電路、環(huán)境光檢測電路、WIFI模塊以及OLED 顯示電路等。系統(tǒng)利用 TEMT6000 傳感器對環(huán)境光進行檢測、WIFI 模塊與手機 APP 通信、加以O(shè)LED 顯示 , 最終實現(xiàn)受控燈光的自動調(diào)節(jié)和 APP 手動調(diào)節(jié)的功能。環(huán)境光傳感器部分TEMT6000是一個三極管類型的光敏傳感器，其光照強度和基極的電流成正比?？梢赃B接該傳感器的基極到模擬電壓輸入，通過檢測電壓值就可以判斷當前的光照強度。當光照強度較低時，系統(tǒng)自動提高燈光亮度， 當光照強度較高時，系統(tǒng)自動減弱燈光亮度。TEMT6000 照度傳感器采用的電流輸出方式可以方便的將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，不需要其他的電路來調(diào)節(jié)，可以直接與單片機連接。TEMT6000光傳感器照度如圖 2 所示。

圖2：TEMT6000光傳感器照度

3、軟件系統(tǒng)設(shè)計機智云物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺機智云物聯(lián)網(wǎng)平臺是專門針對個人和企業(yè)開發(fā)者的一站式智能硬件開發(fā)和云端服務平臺。機智云為開發(fā)者提供了極為簡便的自助工具、完善的 SDK 和豐富的 API 服務功能，可以根據(jù)開發(fā)者自定義產(chǎn)品功能，自動生成可響應的控制頁面。開發(fā)者在機智云平臺開發(fā)智能硬件時，可以很方便地使用自動生成的 App 對硬件設(shè)備進行調(diào)試和驗證。此APP 有完整的用戶注冊、登錄和注銷流程，并且可以完成機智云智能硬件的配置入網(wǎng)、設(shè)備搜索、設(shè)備綁定、設(shè)備登錄、設(shè)備控制、遠程控制、狀態(tài)更新、本地遠程切換等基本設(shè)備操作。GAgent通訊模組GAgent是一款可以提供上層應用到產(chǎn)品設(shè)備的雙向數(shù)據(jù)通訊的固件 , 開發(fā)者使用 GAgent 固件后，只需要把產(chǎn)品開發(fā)的重心放在產(chǎn)品的功能開發(fā)上，數(shù)據(jù)的通訊功能完全由 GAgent 固件承擔，極大的降低了開發(fā)者開發(fā)的難度。GAgent 主要的功能是轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備采集得到的數(shù)據(jù)，它是設(shè)備端、云端、手機控制端的通信橋梁。

GAgent 有很強的移植性， 可將 GAgent 固件移植到 WiFi 模組、GPRS 模組以及PC 端 等市面上常見的通訊模組上。該系統(tǒng)采用的是 ESP8266 模組，需要在機智云的官方網(wǎng)站上下載 ESP8266 版本通用的 GAgent 固件包，然后通過樂鑫公司提供的配套的 Flash 燒錄工具將下載好的 GAgent 固件包寫入 ESP8266 模塊中， 斷電重啟后設(shè)備自動從 Flash中啟動。GAgent 固件的功能框圖如圖 3 所示。

圖3：GAgent 固件的功能框圖機智云代碼移植到此在機智云開發(fā)者平臺上的工作基本完成，根據(jù)項目的需要選擇生成對應開發(fā)平臺的代碼包，代碼包實現(xiàn)了機智云通信協(xié)議的解析與封包、產(chǎn)品設(shè)備數(shù)據(jù)與通信數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換邏輯，并封裝成了簡單的 API。當設(shè)備收到云端的數(shù)據(jù)后，程序會自動將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應的事件并通知到應用層，開發(fā)者只需要在對應的事件處理邏輯中添加傳感器的控制函數(shù)，便可完成產(chǎn)品的開發(fā)。從開發(fā)平臺上下載已經(jīng)創(chuàng)建好的代碼包移植到我們已經(jīng)創(chuàng)建好的項目工程里面即可。機智云設(shè)備接入SDK機智云產(chǎn)品設(shè)備訪問 SDK 是將手機和機智云智能硬件之間的通信進程，以及電話和云端之間的通信進程膠囊化 ,其中包括網(wǎng)絡訪問、搜索、連接、控制、心形節(jié)點、狀態(tài)報告和警告。開發(fā)人員使用 SDK 可以迅速完成 APP 的開發(fā)，只需注意 APP 的UI 和 UE 設(shè)計，就可以忽略比較復雜的協(xié)議和錯誤處理。根據(jù)開發(fā)者項目的要求，APP 應該整合機智云（Gizwits）SDK，以完成復雜的邏輯處理。機智云提供了 iOS 基本款SDK、Android 基本款 SDK、APICloud 交叉平臺 SDK 的三種 SDK 包。機智云設(shè)備接入 SDK 的流程如圖 4 所示。圖4：機智云設(shè)備接入 SDK 的流程
軟件設(shè)計部分智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過對 STM32F103C8T6 單片機的控制實現(xiàn) , 程序中初始化各個模塊 ( 串口初始化、按鍵初始化、傳感器初始化、協(xié)議初始化、定時器初始化 ...) 后通過按鍵掃描來選擇手機控制還是線下控制。圖5：軟件設(shè)計框圖線下控制：線下控制可使用按鍵來調(diào)節(jié)燈光亮度 , 設(shè)置適合自己當前環(huán)境的光線強度，還可以根據(jù)環(huán)境光傳感器獲取周圍環(huán)境光強 , 實現(xiàn)燈光亮度的自動調(diào)節(jié)。

手機控制：手機控制可通過機智云平臺跟設(shè)備連接 , 將 WIFI 模塊連接能上網(wǎng)的路由器 , 并且調(diào)整一些配置與機智云平臺連接 , 當手機 APP 和 WIFI 模塊綁定后即可實現(xiàn)遠程控制設(shè)備，從而控制系統(tǒng)實現(xiàn)不同的功能，最后在云端獲取時間、天氣等信息并在 OLED 顯示屏上顯示。

4、系統(tǒng)總結(jié)

本文設(shè)計了一款基于機智云的智能燈光控制系統(tǒng)。該設(shè)計采用 STM32F103C8T6 單片機進行開發(fā)，通過 WIFI 模塊 與手機 App 保持信號傳輸。本系統(tǒng)利用傳感器采集技術(shù)、無線通信技術(shù)，借助機智云物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺，設(shè)計出一套基于手機 App 和 WiFi 網(wǎng)絡的智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)κ覂?nèi)燈光進行實時調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了對室內(nèi)燈光的智能化管理。