OneNET云平台的智能消毒柜控制系统

2021-04-12中山火炬开发区理工学校

电子世界 2021年5期

中山火炬开发区理工学校吴德

随着人民日益增长的美好生活需要，市场对厨电行业智能化的需求剧增。本文设计了一种基于OneNET云平台的智能消毒柜控制系统，以满足消毒柜行业供给侧改革的需求。该系统以比亚迪BF7612BM28SOP为主控芯片，采用ESP-12E WiFi模块组建局域网实现消毒柜与家庭网络的智能互联，通过OneNET云平台，在移动终端通过微信小程序和微信公众号对智能消毒柜进行远程控制,实现了消毒柜与智能移动终端的互联及管理，使人们的家居生活更加便捷、智慧。

随着物联网、云计算、大数据的迅猛发展，人们生活方式也随之产生着巨大的变化，人们对美好事物的追求不断提高。厨电设备供给侧改革要求提升产品智能化以引领市场，开拓市场。为了便于消毒柜的智能化管理，人们需要将消毒柜与移动智能终端实现互联，进而实现日常家居生活的个性化及智能化管理。智能消毒柜系统，以局域网为通信基础连接至智能移动终端，实现对厨电设备的集成与控制。本文基于中国移动开放的OneNET云平台，采用比亚迪BF7612BM-28SOP为主控芯片，合泰HT66F004为功能控制芯片，ESP-12E作为微信配网模组，用户既能通过智能消毒柜的触控面板又能通过移动终端的微信小程序和微信公众号实现对智能消毒柜状态的设置、查询和控制。

图1 智能消毒柜控制系统框图

图2 智能消毒柜控制系统硬件框图

图3 ESP-12E原理图

1 系统总体设计

基于OneNET云平台的智能消毒柜控制系统主要包括：硬件控制系统，移动端操作系统，OneNET中国移动物联网开发平台等。该系统由比亚迪单片机（BF7612BM-28SOP）组成主控电路，由合泰单片机(HT66F004)组成控制电路，控制消毒柜的各项功能如：加热控制继电器，电磁锁，蜂鸣器，读取温度，门控等。比亚迪单片机与ESP-12E WiFi模块通过串口连接，传输触摸按键控制位，工作时间，设置温度，网络连接状态等。ESP-12E WiFi模块负责组件局域网实现微信配网。单片机通过mqtt协议与OneNET云平台进行数据交换。移动端微信小程序通过https协议操作云平台的数据以实现对智能消毒柜的系统设置和功能控制。基于OneNET云平台实现了人机交互模式，通过移动智能终端查看和控制消毒柜的状态和功能。智能消毒柜控制系统框图如图1所示。

2 系统硬件设计

本系统（如图2所示）以比亚迪单片机（BF7612BM28SOP）和合泰单片机(HT66F004)为主控芯片，控制消毒柜的各项功能以及各项系统设置，包括控制继电器，电磁锁，蜂鸣器，读取温度，水位，设置工作模式，检测工作状态等。通过ESP-12E完成微信配网，实现单片机与移动终端微信小程序以及云平台的通讯。

2.1 ESP-12E WiFi模块电路设计

该模块核心处理器ESP8266集成了Tensilica L106超低功耗32位微型MCU，集成Wi-Fi MAC/ BB/RF/PA/LNA，板载天线。该模块支持标准的IEEE802.11 b/g/n协议，完整的TCP/IP协议栈。用户可以使用该模块为现有的设备添加联网功能，也可以构建独立的网络控制器，为WiFi功能嵌入其他系统提供无限可能。ESP8266是一个完整且自成体系的WiFi网络解决方案，能够独立运行，也可以作为从机搭载于其他主机MCU运行。由于ESP-12E模块（如图3所示）采用3.3V供电，需要用到电源转换芯片AMS1117-3.3把5V电源转换成3.3V电源。图4所示是ESP-12E模块串口电压转换电路。

2.2 消毒柜触控与显示模块电路

TM1640主要应用于电子产品LED显示屏驱动，是一种LED（发光二极管显示器）驱动控制专用电路，内部集成有MCU数字接口、数据锁存器、LED驱动等电路。消毒柜触控与显示模块电路设计如图5所示。微处理器的数据通过两路总线接口和TM1640通信，SKY1～SKY8接BF7612BM28SOP的PC0～PC7,SKY9～SKY16接PD0～PD7。比亚迪单片机的TXD1引脚与TM1640的CLK相连，RXD1与DIN相连。

2.3 功能继电器和开关控制模块

消毒柜共有三个功能继电器（如图6所示），分别是上室，下室，臭氧。由合泰单片机PA1、PA2、PA3控制，PA0控制上锁、PC2控制下锁、PC1控制负离子、PC0控制蜂鸣器、PB0控制下门、PB1控制上门、PB2控制下温度、PA4控制上温度。

图4 串口电压转换电路

图5 消毒柜触控与显示模块电路

图6 功能继电器和开关控制模块

3 系统软件设计

3.1 微信端程序设计

微信小程序，首次添加设备，使用微信小程序中的二维码获取设备ID信息和对应的用户ID，并把数据上传到数据库。用户进入小程序，首先判断改用户是否登陆过，如果登陆过，将获取用户在数据库中所有的设备信息，如果首次登陆则需要用户申请授权，获取用户信息，并把用户信息保存在数据库中。图7所示是微信小程序的界面图。

图7 微信小程序界面图

3.2 ESP-12E二次开发程序设计

ESP8266常用的工作模式有三种。（1）STA模式：ESP8266模块通过路由器连接互联网，手机或电脑通过互联网实现对设备的远程控制。（2）AP模式：ESP8266模块作为热点，手机或电脑直接与模块连接，实现局域网无线控制。（3）STA+AP模式：两种模式的共存模式。本系统ESP8266的工作模式为STA模式，使用Arduino开发环境编程，实现微信的自动配网功能。ESP-12E二次开发程序流程图如图8所示。

3.3 系统主程序

系统（如图9所示）首先初始化单片机，时钟，串口，读取配置信息连接WiFi登陆云平台。合泰单片机读取消毒柜门控，温度等状态信息通过串口加密发送给比亚迪主控单片机，主控芯片读取状态信息并且驱动LED显示模块，同时通过串口向8266发送时间、温度等数据至云平台。系统定时循环读取触控板和云平台的设置时间、温度和工作模式等控制信号，向合泰单片机发送继电器控制信号，更新显示数据，同时读取消毒柜的状态和实时温度等信息上传至云平台。