【参赛】雲端控制傳統電器「暖風機改造」

dukedz · 发表于 2013-11-15 23:46:14

本帖最后由 dukedz 于 2013-11-15 23:51 编辑

這是待改造的暖風機：

內部有两個加熱管和一個鼓風的風扇，主控是一片三星單片機：通過两個繼電器分別控制两個加熱管；通過一個雙向光耦和可控硅控制風扇（有两檔風速）；通過一個專用芯片掃描數碼管與按鏈。

由于三星單片機無法重新寫代碼，所以改造時用 STC11 單片機取代之，併簡化掉了風扇速度調節與按鍵掃描，且用 SHT10 數字溫濕度傳感器取代了原本用的模擬溫度傳感器。

掃描數碼管的芯片型號是 TM1668, 是 SPI 接口，我是直接割線再飛線到自己的單片機上，下圖就是原本的控制板，紅色叉處便是 SPI 三條數據線。

下圖左邊爲單片機板，左上角三顆 LED 分別控制两個加熱管與風扇，不過後來改爲共陰極接法，還有控制 TM1668 的飛線圖中還沒有焊接（最下面是燒代碼的串口線）。下面兩塊自己添加的板子最終是用熱熔膠固定在原主控板的下面。因爲取電不足，所以還加了一個 5V 小開關電源。

當然，要給設備添加網絡功能，而且是要通過 Wi-fi，所以別無它選的需要一個跑 Linux 的嵌入式系统，考慮體積與成本因素，這裡選用華美 3G 路由器 MPR-A2 板（拆開前爲下圖模樣，拆開後爲上圖右），拆開焊個串口，由於自帶的 U-boot 末做限制，然後可用它通過有線網絡刷 OpenWrt 系統。

由於 MPR-A2 板上沒有多餘的 GPIO 可用，所以我把它的两個 LED 指示燈飛出两根線到 STC 單片機，通過模擬 I2C 通訊來控制單片機，所以有數據的時候 LED 也會跟着閃。另外要提的是不需要寫驅動，通過 kernel gpio lib，可以直接用應用程式或腳本讀寫 “/sys” 目錄下相關文本文件來控制 GPIO.

Linux 系統上的軟件主要由三部分組成：第一部分是網頁服務器（使用 busybox httpd 與 haserl 搭建），用於局域網直接控制時的人機界面；第二部分用於同步雲端數據（人機界面在雲端）；最後一部分負責將 MCU 數據分別將傳給前兩部分，併將前兩個部分下發的命令傳給 MCU 去執行。

雲用的是 GAE 平臺，也由三部分組成：數據庫；面向設備控制的接口（HTTP POST 方式，數據以簡單的字符串爲主）；面向用戶瀏覽器的接口（同樣是 POST 方式，前端 Html + ‎jQuery 向後臺輪循數據併更新界面）。

雲端用的網頁代碼是從設備端 copy 過來的，改動不大：比如在標題後面加了設備是否在線的提示。

最後有兩種方式操作該系統：
手機或電腦與加熱器在同一個局域網（AP 與 STA 模式），通過用瀏覽器打開 http://heater.local 可直接訪問加熱器自帶的服務器，然後就可以控制。xxxx.local 是蘋果開發的一種免 IP 的訪問方式，默認只有蘋果產品、安裝 avahi 的 Linux 系統（多數發行版有預裝）或安裝了 mdns 的 windows 系統可以使用，否則只能通過 IP 來訪問。

或者直接打開雲端域名如 http://heater.dukelec.com, 當然只有我自己可以訪問（需要用戶名密碼），剛才說過界面與上面幾乎相同。

下面是實拍手機界面，最右上角是溫度顯示與控制界面，溫度計顯示當前室內溫度，溫度計上面的黑色橫線爲目標溫度設置，可以直接滑動手指來上下拖動該線來改變目標溫度設置，溫度計虛擬水銀上升達到該黑線就會自動停止加熱（關掉網頁也可不影響工作）。
第二行左邊是相對溼度顯示（只顯示不控制）。
後面設置菜單裏面還有許多功能：改變無線網絡連接；添加定時器，定時開關加熱器等。

最後要提的是，MPR-A2 板取下電池後不能工作，如下圖飛根線可以解決此問題：

單片機部分值得一提的是，採用的是開源免費的編譯器 SDCC, 它是小端的，與傳統的 Keil 大端不同，如果要移植到 Keil 上需要修改幾處，代碼裏面已經註明。
項目所有代碼下載地址（OpenWrt 只包含配置文件，它代碼比較多，可自己去它網站下載）：https://code.google.com/p/heater-diy/

我另一篇文章有使用 busybox httpd 與 haserl 搭建服務器的一些技巧：http://blog.dukelec.com/id/20130807094549293
GAE 搭建方法網上有很多文章，我就不羅嗦了。
還有所有單片機 IO 接線，代碼裏面有清楚定義。

dukedz · 发表于 2013-11-15 23:47:14

--備用樓層--

无烟男人 · 发表于 2013-11-17 11:38:02

这个玩的够大！！我们大山里的孩子只能坐着看，配件都买不到！！！

dukedz · 发表于 2013-11-17 12:23:54

无烟男人发表于 2013-11-17 11:38
这个玩的够大！！我们大山里的孩子只能坐着看，配件都买不到！！！

沒影響啊，現在網購這麼方便。我上學的時候電子元件本地買不到，所以網購，現在雖然在深圳，但買東西仍然是網購。
兩日了，終於有人回覆，好感動。

无烟男人 · 发表于 2013-11-17 12:26:11

dukedz 发表于 2013-11-17 12:23
沒影響啊，現在網購這麼方便。我上學的時候電子元件本地買不到，所以網購，現在雖然在深圳，但買東西仍然 ...

呵呵没人回复就是人家不会玩呗，太高科技了 DIY的水平还是有限的，

兄弟 · 发表于 2013-11-17 21:48:21

利用云端控制热水器、电饭锅等电器，我感觉比您控制这个暖风机更有意义

要不您就设计一个家用中心，把所有电器连接起来，实现智能远程控制更好

felsister · 发表于 2013-11-17 22:37:45

这个好啊，回家就前就打开了，要是夏天就搞个控制空调的，

panqi · 发表于 2013-11-17 23:16:54

高手。。。。。。俺不会只能仰望

dukedz · 发表于 2013-11-18 00:32:14

本帖最后由 dukedz 于 2013-11-18 00:34 编辑

TO 兄弟 & felsister:

  是的，你們的建議很對，我也有想過，實際上也有很多商業公司在做這些東西，暖風機只是一個列子，可以很容易複製到其它電器，所以我的主標題裏面寫的是「傳統電器」。如果要做一整套智能家居中心工作量就非常大了，而且我現在是租房，上下鋪，做飯的地方都無，所以用不上。有生之年如果能買的起房，必定會 DIY 全套智能。

  另外，有一點經歷想分享，我以前 DIY 的大多都是只用單片機（或更底層用 FPGA）的東西，再往上也只能是串口與 PC 通訊，PC 上也只能做一個界面超級寒酸的 DEMO 軟件，後來想用 USB 通訊傳數據簡直難到不能再難，僅僅是 Windows 驅動編寫就已經是一座無法逾越的大山（非 HID 設備），記得當時寫驅動要用一些需要付費的軟件自動生成一堆代碼，代碼很多，不知所以然，最終放棄。
  後來越來越發現在 Windows 下編程是一件非常困難、痛苦且得不到提升的事情，後來就下決心轉 Linux 方向，從一開始如何安裝常用軟件都不知道，慢慢到後來在手機上安裝（實爲在手機上編譯） Gentoo 系統，從寫一些簡單的腳本與命令行下的 C 程序到 GTK、QT 等圖形界面編程再到內核驅動開發，所以現在對我來說 USB 通訊簡直弱到爆，甚至將 Linux 上編程經驗與工具拿回到 Windows 上用，比如可以直接調用 libusb 庫與 USB 設備通訊，根本就不需要自己寫驅動；界面也可以用一些跨平臺的圖形庫來做，不再侷限於複雜到爆的 MFC；所以現在 DIY 一些東西的時候，可以將重心放在核心邏輯與算法上，站在巨人肩上，不必重複造輪子。

wuqi · 发表于 2013-11-18 11:13:48

帮你顶一下,我也是用qt最近写了一个usb的软件.也用过一阵linux,桌面系统他还是没用windows效率高.我的电脑配置又很差,最后还是放弃了linux.(当时还买了fedora从3一直买到10全是正版,后来搬家全仍了) 你的制作还是牛一些.

坛主 · 发表于 2013-11-20 10:11:39

有才常有啊！

zhangxiyi5277 · 发表于 2013-11-20 18:08:25

敢问楼主何处之高人？？？

dingqisheng · 发表于 2013-11-21 11:02:17

电脑编程太费脑子，还要经常复习不然过去做的程序过一段时间就看不懂了。

被删号的苦逼 · 发表于 2013-11-21 12:58:43

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天空之城 · 发表于 2013-11-21 21:50:41

看了半天不太明白（俺技术水平太低），总之感觉创意很不错，这东西还有很大的扩张空间，以后你搞个能控制家里所有电器的系统，包括监控，防盗等。不在家就能知道家里的状况。说不清还能远程抓贼呢。。。

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被删号的苦逼被删号的苦逼当前离线积分 924 IP卡狗仔卡	发表于 2013-11-21 12:58:43 来自手机 \| 显示全部楼层提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽
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