智能空调控制系统的设计与研究.pdf
智能家居系统的设计与研究是近年来非常热门的研究方向之一。随着生活水平的不断提高,智能家居逐渐进入人们的视野。数据显示,2020 年中国家庭智能家居配置率较上年增加 15.1%,达到 84.2%。智能家居正成为越来越多家庭的“标配”。
智能空调控制系统是智能家居系统的一部分,它使用户可以通过远程终端对电器进行控制,增加了设备使用的灵活性及方便性。本文主要探讨智能空调远程控制系统的设计与研究。
系统设计方案
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本系统由 ESP8266 开发板、温湿度传感器、手机端 APP 以及模拟空调工作的继电器组成。通过温湿度传感器探测外界温湿度,实时显示在手机 APP 界面。使用者可以在手机 APP 中设置自已需要的温度,系统根据用户所设温度与实时温度的差值触发空调的升温、降温(用继电器模拟),最终使环境温度达到设定值。
硬件电路设计
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### ESP8266 Wi-Fi 模块
ESP8266Wi-Fi 芯片是一款由乐鑫公司生产的面向物联网的高性能、高集成度的 Wi-Fi 芯片。芯片内置超低功耗 Tensilica 32 位 RISC 处理器,CPU 时钟速度最高可达 160MHz,支持实时操作系统 (RTOS) 和 Wi-Fi 协议栈,可将高达 80% 的处理能力留给应用编程和开发。ESP8266 芯片共有 17 个 GPIO 管脚,通过配置适当的寄存器可以给它们分配不同的功能。
### 温湿度传感器
温湿度传感器选用 DHT11,它是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。其湿度精度为 ±5%RH,温度精度为 ±2℃,量程湿度为 20~90%RH,温度为 0~50℃。
### 空调系统模拟
本系统使用三个继电器模拟空调的开关、制冷和制热功能。每个继电器模块有红色和绿色两个 LED 灯,红色 LED 灯亮说明继电器通电,绿色 LED 灯亮表示继电器打开。
软件设计
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系统总体流程图如图 5 所示。客户端 APP 的设计模拟了用户对空调遥控器的操作,即用户只需自己设置所需温度即可。按下空调开关键打开空调后,APP 界面实时显示当前环境温湿度,用户可以设置自己需要的温度,系统自动根据用户设置的温度开启升降温功能(用继电器模拟),同时根据环境湿度决定是否打开加湿器。当空调开关按钮再次按下(即空调关闭),则系统关闭(所有继电器关闭)。
客户端 APP 使用了物联网平台 Blinker。Blinker 提供 APP 端、设备端、服务器端支持,使用云服务器进行数据传输存储。其在 Android 及 IOS 操作系统上都拥有独立的应用程序,方便下载使用。同时,其 APP 界面简单明了,容易上手。
结论
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智能空调控制系统的设计与研究是智能家居系统的一部分,通过本设计实现使用移动客户端对家用空调的远程控制,使用户在未回家,离家不远的地方提前打开空调,从而创造更好的家居环境。同时,由于家中遥控器越来越多,难免存在丢失、弄混等现象,而使用移动客户端控制则可以避免这些问题。