基于STM32和ESP8266的智能窗簾設(shè)計(jì)

劉世宇

（江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211112）

隨著科技的發(fā)展，智能家居系統(tǒng)的概念開(kāi)始走向大眾，人們不再滿足于傳統(tǒng)的家居生活，越來(lái)越鐘情于智能化。窗簾在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見(jiàn)，一款遠(yuǎn)程控制的智能窗簾不僅能夠給用戶帶來(lái)興趣，更能帶來(lái)不一樣的生活享受。本文設(shè)計(jì)的是基于STM32和ESP8266的智能窗簾模型。

一、系統(tǒng)總體介紹

本文選擇STM32F103VET6 為主控芯片，ESP8266 為網(wǎng)絡(luò)模塊，設(shè)計(jì)出相對(duì)應(yīng)的匹配電路和相關(guān)軟件程序；外圍電路包括時(shí)鐘模塊、WiFi 模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；云平臺(tái)選用機(jī)智云平臺(tái)，WiFi 模塊與云平臺(tái)進(jìn)行通信，手機(jī)APP 連接云平臺(tái)，進(jìn)而手機(jī)APP 可以查看設(shè)備的狀態(tài)信息并進(jìn)行遠(yuǎn)程的操控。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

（一）控制器的選擇

本文選擇的是STM32F103VET6 作為主控芯片。STM32F103VET6 使用高性能的是ARM?CortexTM-M3 32 位的RISC 內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器，豐富的增強(qiáng)I/O 端口和聯(lián)接到兩條APB 總線的外設(shè)。芯片包含3 個(gè)12 位的ADC、4 個(gè)通用16 位定時(shí)器和2個(gè)PWM定時(shí)器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口，功耗低，性價(jià)比高，功能強(qiáng)大，該芯片基本可以滿足開(kāi)發(fā)需求。

（二）WiFi 模塊選擇

本文選擇ESP8266 作為WiFi 模塊，負(fù)責(zé)信息的傳遞，接收外部傳感器的數(shù)據(jù)，傳送數(shù)據(jù)給主芯片STM32和云平臺(tái)。ESP8266 具有強(qiáng)大的功能，片內(nèi)高度集成，包括天線開(kāi)關(guān)balun、電源轉(zhuǎn)換器、高強(qiáng)度CPU 加速器等；有強(qiáng)大的片上處理和存儲(chǔ)功能，其GPIO 口可以集成傳感器和其他需要設(shè)備的處理器，擴(kuò)展性極強(qiáng)。

（三）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊選擇

BTS7960 是一款完全集成的大電流半橋，適用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。它是NovalisticTM系列的一部分，包含一個(gè)P 通道高側(cè)MOSFET和一個(gè)N 通道低側(cè)MOSFET，在一個(gè)封裝中集成了一個(gè)驅(qū)動(dòng)IC。集成驅(qū)動(dòng)芯片易于與微控制器接口，具有邏輯電平輸入、電流檢測(cè)診斷、轉(zhuǎn)換率調(diào)整、死區(qū)時(shí)間產(chǎn)生和過(guò)溫、過(guò)電壓、欠壓、過(guò)流和短路保護(hù)等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)采用兩塊BTS7960 進(jìn)行組合控制電機(jī)，如圖1 所示。

1.控制方案

驅(qū)動(dòng)BTS7960的IN1、EN1、TE1、ER1、IN2、EN2、TE2、ER2、引腳分別與單片機(jī)STM32F103VET6的PE5、PE6、PC13、PC4、PC6、PC7、PC8、PC9，如圖2、3 所示。

（四）電機(jī)

因?yàn)樽龅氖谴昂熌Ｐ?，所以本設(shè)計(jì)使用的電機(jī)為RF-5000TB-14415 直流電機(jī)，其使用電壓范圍為：1.5V-9.0V，額定電壓為6V，空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為：1800RPM，空載電流為0.022A，負(fù)載電流為0.085A，價(jià)格便宜，性能良好，完全能夠滿足試驗(yàn)要求。

（五）電源電路

本設(shè)計(jì)采用了具備USB 過(guò)流保護(hù)的SY8009B 模塊提供電源。如圖4 所示，USB 輸出的5V 電源電壓經(jīng)過(guò)SY8009B 模塊以及多個(gè)電容組成的電路轉(zhuǎn)換處理之后轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的3.3V 供主芯片使用。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

（一）軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境與工具

文中采用Keil uVision5 作為STM32 芯片的開(kāi)發(fā)。Keil Uvision5 有應(yīng)用廣泛、功能全面、性能優(yōu)良、界面簡(jiǎn)單、易操作等特點(diǎn)。

（二）機(jī)智云APP

本設(shè)計(jì)采用機(jī)智云的安卓移動(dòng)APP，機(jī)智云App 是全球首款I(lǐng)oT 設(shè)備通用調(diào)試工具，根據(jù)開(kāi)發(fā)者自定義的產(chǎn)品功能，自動(dòng)生成可響應(yīng)的控制頁(yè)面。開(kāi)發(fā)者在機(jī)智云平臺(tái)開(kāi)發(fā)智能硬件時(shí)，可以很方便地使用該App 對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)證。

四、系統(tǒng)測(cè)試

在硬件與軟件設(shè)計(jì)完成之后，為了查看軟硬件是否能達(dá)到預(yù)期，對(duì)實(shí)物模型要進(jìn)行一系列的檢測(cè)測(cè)試。在進(jìn)行虛擬設(shè)備測(cè)試之后，確定手機(jī)APP 與云服務(wù)器沒(méi)問(wèn)題后，就到了最后的實(shí)物測(cè)試，進(jìn)行相關(guān)實(shí)物調(diào)試后，相關(guān)功能已達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，在APP 上進(jìn)行操作，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程操縱窗簾的開(kāi)啟與關(guān)閉；也能夠定時(shí)操控窗簾的開(kāi)啟和關(guān)閉，并且能夠在APP 上查看窗簾的狀態(tài)。