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[8月赛] 【麒麟传说】实习生活—基于OneNET平台的智能百叶窗控制.....

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青铜小One

发表于 2017-8-1 19:01:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
       我是今年中移物联网的暑期实习生,从事的是硬件开发岗。在研究生期间对硬件开发和STM32编程有一些粗略的学习,但并不精通,且经验较为匮乏,所以下面说的有不准确的地方,望大牛们批评指正。
       我实习的主要任务是做一个基于OneNET云平台的智能百叶窗控制系统,包括百叶窗控制系统的硬件设计和软件设计。其功能主要实现百叶窗的手动控制和自动控制,利用百叶窗的补光、挡光、补温、阻温实现节能的控制目标,控制对象是12V的百叶窗直流电机,应用的场所是办公大楼。期望的目标是根据室内外的温度传感器和光照度传感器所得的数据,结合节能控制算法,对百叶窗开合角度进行自动调整,实现办公大楼的绿色节能。节能算法能够针对办公大楼的不同朝向和当地不同季节和不同天气条件,对百叶窗的控制策略进行调整。
       硬件设计主要基于麒麟座开发板,使用STM32主控芯片。利用开发板的扩展接口外接扩展模块。扩展模块电路主要包括两部分,一部分是电机控制电路,一部分是传感器模拟量采样电路。其中,电机控制电路使用L6202直流电机驱动芯片,芯片外接电路如图1所示。因为一面百叶窗两侧各安装一台直流电机,所以扩展模块上有两个电机驱动芯片。直流电机转动的角度是有约束的,转过120°后,电机会发生堵转,无法继续转动,故在电机电机控制电路中设计了电机运动反馈电路,反馈电路使用LM324来对反馈状态进行识别。反馈电路如图2所示。LM324在反馈电路中起到放大和比较的作用,最终根据电机的运行状态,输出高低电平,主控芯片STM32通过读取端口的高低电平实现对电机运动状态的判断。扩展模块的传感器模拟量采样模块能接两个光照度传感器和两个温度传感器。现有的硬件中,室外光照度传感器的模拟量信号是电压信号,范围是0~5V,经过电路转换后,模拟电压输入范围是0~3V。室内光照度传感器和室内室外温度传感器的模拟型号都是电流信号,范围是4~20mA,经过电路后转化为电压信号。传感器采样电路如图3所示。添加上相应的连接端口,使用cadence软件绘制的PCB板如图4所示。PCB板右侧是信号端和电源端,与麒麟座开发板的扩展端口相连接,实现控制信息的交互。同时与12V和5V电源模块相连接,对扩展模块进行供电。PCB板下侧是四个传感器接口,均是12V供电。PCB左侧是直流电机接口,可以直接与直流电机相连。                     麒麟座开发板和扩展电路属于下位机设计,上位机人机交互将使用OneNET云平台的应用实现对室内室外和温度与光照度的观察与检测,同时应用能对百叶窗进行手动控制,实现百叶窗的正转和反转。
       现阶段主要把硬件电路设计好,正在PCB制版,同时传感器模拟量采集和电机控制的控制程序设计基本完成。程序是基于导师提供的麒麟座V2.4综合应用代码进行修改的。下一步等PCB板做好并焊接完成后,将进行软硬件的联合调试。


电机.jpg



图1. L6202直流电机驱动芯片外接电路图



反馈.png


图2. LM324直流电机反馈电路图

传感器.jpg



图3. 模拟量采样模块电路


PCB.jpg


图4. 扩展模块PCB电路图













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