基于STM32的广播发射台空调智能控制系统

李熙浤　许超

摘 要 针对机房风冷系统所使用的传统工业空调遥控面板均是固定在墙壁上，值班员操作起来不方便等缺陷，在STM32模拟智能空调遥控系统的基础上，对机房风冷系统中传统的工业空调进行改造，实现对非智能空调的远程控制。该系统通过中断接收来自PC机网络调试助手或是手机APP的控制信号，进而完成对空调的控制，并在LCD上同步更新显示当前空调设定的温度、模式、风速、开关状态和检测到的广播发射机及其附属设备的温湿度，使当班人员能够方便、快捷地对空调进行监控和操作。

关键词 广播发射台 STM32 WIFI 空调

0 引言

我台两部S7HP中波发射机发射功率较大，在工作运行时功放模块、变压器等设备容易产生较高的热量。其风冷统由四台特灵ZK-20组合式空调机组组成，其控制面板固定在墙壁上，值班员如要对空调制冷温度进行调节，需要先从监控工位上步行到空调的控制面板前才能进行操作，耗时又费力，使用起来很不方便。我台机房技术人员经过探讨、总结，提出了基于STM32模拟智能空调遥控系统对空调进行远程控制的解决方案，可以帮助值班人员在监控工位上即可使用电脑或者手机对空调进行实时、有效的监控和操作。

1 系统方案设计

通过PC机网络串口发送控制信号到是单片机无线模块，或是通过手机app发送指令到云端服务器，无线模块读取命令并传送给单片机I/O，I/O收到信号后进入相应的中断程序，控制电气线路到空调微电脑控制器的输出，进而实现对空调的控制。单片机WiFi模块收到手机APP或PC机网络调试助手的控制信号时，LCD屏开始工作，显示机房温湿度，空调设定的温度与模式，并在连续两分钟之内终端与设备之间没有任何数据传输时进入休眠状态，等待再次唤醒。

系统分为五大部分（如图1所示）：（1）STM32控制系统；（2）温湿度检测系统；（3）LCD显示系统；（4）WiFi串口通信系统；（5）云端服务器与APP系统。

本系统硬件电路基于STM32F103芯片，STM32在嵌入式介于低端与高端的领域之间，它对于普通的8/16位机来说有更多的片上外设，内核结构更加的先讲，而且其成本低，功耗低，实时性强， STM32是通过直接调用库函数来完成功能的实现，开发直接省时，且再次修改程序时方便易读。

温湿度检测系统使用DHT11温湿度傳感器，DHT11检测温度范围0～50℃（精度为+/-1℃），湿度20～90%（精度为？/- 4%），我们正常空调开启时机房温湿度在此量程之内，且其体积小功耗低，且与单片机连接方便，价格实惠。

WiFi通信模块采用ESP8266串口WiFi无线收发模块，该模块是符合WiFi无线网络标准的UART-WiFi嵌入式模块，具有双排（2 X 4）插针式接口，内置TCP/IP协议栈，能够实现用户串口数据与无线网络之间的转换。ESP8266模块支持三种工作模式：一种是通过服务器连接网络，再通过移动终端或是PC机远程控制设备；一种是以这个模块作为无线热点，实现模块与移动设备的通信；还有一种模式是这两种的结合，可以通过互联网实现无缝切换。[1]该模块灵活通用。用网络调试助手创建一个TCP服务器，在协议类型处选择TCP Server协议，本机IP地址一般会默认自动填入本机IP，若有多个IP也可以自己修改，设置端口号，然后点击连接。通过发送区发送控制命令，WiFi模块读取控制码，且根据相应码段发送红外码 ，实现对空调的控制，同时LCD上更新当前空调设定值和机房温湿度。为了节省功耗，本系统设计在STM32单片机连续两分钟之内没有收到命令进入休眠状态，有数据传输时自动唤醒。

手机用户端所需要完成的功能是对空调的智能控制，手机用户端利用WiFi网络发送控制信号到服务器端，服务器端在接收到信号后做出相应的判断然后，传输给设备。手机 APP的制作是基于在Android平台搭建好APP界面，根据相应的要求进行程序的编辑，已达到所要实现的要求，然后通过USB连接手机移动端和电脑，将APP导入到手机终端。通过手机终端实现对机房空调的控制。在设计上使用Google公司完全开发的Android编程环境Google APP Inventor，在对它的使用中，只要有Google账号就可以登录，然后在线完成所需要的功能后打包apk程序并下载到手机。它抛弃了复杂的程序代码模式，采用搭积木的堆叠的方法来完成Android程式。本设计的机房空调系统的控制是以制作STM32面板来取代空调的遥控开关，手机用户端使用WiFi功能与硬件STM32上的无线传感器WiFi模块进行连接，控制的命令信号先进行编码后通过网络层发送到所连接的无线网关，在信号传输到硬件上后，微处理器会以无线通信的过程将收到的信号进行解析，通过点亮硬件板上的LED灯来表示开启状态。系统功能结构图如图2所示。

2 系统程序设计

本系统的程序也分为几个部分，系统初始化之后，设置WiFi各种参数，测试WiFi能否顺利连接，系统上电后，主控制器一直处于检测状态，温湿度传感器该功能实现是会有5秒左右的初始化时间，此时程序控制LCD拼屏幕显示“Intitalizing”，成功读取数据后，LCD显示机房温湿度和空调状态，且发送至网络调试助手，检测网络是否失去连接，没有失去连接则通过网络调试助手发送指令，无线模块收到指令且发送对应红外码，发送成功LCD同时更新显示的空调模式状态，并返回值“1”，表示成功控制空调，若网络调试助手在两分钟之内没有收到返回值，则系统进入省电模式。本文部分代码如下：

If（DHT11_Read_TempAndHumidity（&DHT11;_Data）==SUCCESS）

{Sprint（cStr，”＼r＼n读取温湿度数据成功！＼r＼n＼r＼n温度为：%d%d湿度为：%d.%d%＼r＼n”，

DHT11_Data.humi_int，DHT11_Data.humi_deci，DHT11_Data.temp_int，DHT11_Data.temp_deci）；

Sprint（cStr，”H：%d.%d %%RH T：%d.%d C”，

DHT11_Data.humi_int，DHT11_Data.humi_deci，DHT11_Data.temp_int，DHT11_Data.temp_deci）；}

Wifi_data=ESP8266_ReceiveString（ENABLE）；

If（wifi_data！=0）

{strEsp8266_Fram_Record.InfBit.FramLength=0；

strEsp8266_Fram_Record. InfBit.FramFinishFlag=0；

ESP8266_SendString（ENABLE，”1”，0，Single_ID_0）；

ILI9341_BackLed_Control（ENABLE）；}

IF（t1<0）

t1=27；

Sprintf（t_display，”Temperature：%d”，t1）；

ILI9341_DispString_EN（50，34，t_display，macWHITE，macBLACK）；

Transmit[8]=0；

LCD_cnt=0；

ILI9341_BackLed_Control（ENABLE）；

Flag=0；

Sprint（tStrl，”%d%d%d%d%d%d%d%d%d”，

transmit[0]，transmit[1]， transmit[2]， transmit[3]，

transmit[4]， transmit[5]， transmit[6]， transmit[7]， transmit[8]）；

ILI9431_DispString_EN（20，160，cStrl，macWHITE，macBLACK）；

3 试验数据测量与分析

3.1 LCD显示屏测试

Lcd显示屏共有三种状态，当设备通电时，进入初始化状态，这段时间约为3～8s，屏幕显示“Intitalizing”初始化状态；当有数据传输时，设备进入工作状态，LCD上显示此时空调设定的温度，模式，风速和开关，并显示机房当前的温湿度，工作模式状态（如图3所示）；经测试均能正常使用，如图3所示：

3.2 WiFi通信测试

下载TCP/UDP测试工具，用于配合WiFi数据收发调试工具软件。[2]建立连接后，通过网络助手发送命令检测，实现对WiFi模块设置与控制，完成网络连接和数据收发。数据发送成功则回传1（如图4所示）。对于数据源，主要是指通过串口进行传输数据给STM32，本文主要是使用PC机，而对于WiFi模块则主要负责连接网络、发送和接收数据，但其主要功能还是需要STM32进行控制，亦可通过手机APP控制（如图5所示）。

WiFi发送控制码码段共有4位，依次分别代表温度、模式、扫风等级、空调开关。第一位为温度（16度～30度），用a代表16度，b代表17度，以此类推；第二位为模式，A代表自动模式，C代表制冷模式，D代表除湿模式，H代表加热模式；第三位为扫风等级，W代表自动档，X代表1档，Y代表2档，Z代表3档；第四位为开关，R代表开，S代表关。

在网络调试助手窗口发送“aHWR”，根据码段解码，即16度，模式自動，风速自动，开启空调，当主控制机收到指令发送红外码，且空调模式与预期设定吻合，网络调试助手收到返回值“1”，表示已经成功控制空调，且LCD也同时更新显示空调状态（如图6所示），经反复测试各个模式温度风速，LCD显示模块，无线通信模块，温湿度检测模块，均能正常工作，成功开启关闭空调，且符合传输码段设置，各个模块状态一一对应。

4 总结

本文主要是设计一种结合串口通信技术与无线网络技术的智能空调遥控系统，实现了PC机串口控制与手机APP控制的双移动终端控制。该系统能够实时检测机房的温湿度情况和空调的当前设置状态，通过服务器将数据可靠传输到监控终端进行显示。本系统的设计和研究，得到了机房各位同事们的大力支持，经过一段时间的调试和验证，系统各模块性能稳定，各控制终端均运行正常，提高了我台发射机风冷系统的运行和维护效率。

参考文献

[1] 刘元安.无线局域通信网.中兴通讯技术，2002.8（6）：16-18.

[2] 黄立明.地类遥感影像特征检索库管理系统的设计与建立[D].昆明理工大学，2009.