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快速实现一款空调伴侣的设计和开发

更新时间2021-08-09 17:31:08

概况

今天给大家带来一款基于涂鸦免程序开发方案的空调伴侣 Demo。

它主要有三种模式,分别是空调模式,插座模式和 DIY 模式。其中,

  • 空调模式:可以直接代替空调遥控器,通过手机就可以控制空调,再也不会因为找不到空调遥控器而发愁,也可以控制小夜灯的开启/关闭。

  • 插座模式:可以控制小夜灯,可以倒计时开启/关闭,定时开启/关闭,其亮度也可以通过电路板上的电位器进行调节。

  • DIY 模式:进行红外学习,可以用手机控制所有红外设备,比如电视遥控器等。

物料清单

硬件 (1)

步骤

  • 第 1 步:设计电路

    针对空调伴侣的几个功能,我们需逐一设计下面几个电路。

    主控电路

    主控芯片选择涂鸦开发的 WR3E 模组

    这是一款低功耗嵌入式 Wi-Fi 模组。它由一个高集成度的无线射频芯片 RTL8710BN 和外扩 Flash 芯片构成,内置了 Wi-Fi 网络协议栈和丰富的库函数。WR3E 还包含低功耗的 ARM CM4F,WLAN MAC,1T1R WLAN,最高主频 125MHz,内置 256K SRAM ,2 Mbyte flash和丰富的外设资源。

    WR3E 是一个 RTOS 平台,集成了所有 Wi-Fi MAC 以及 TCP/IP 协议的函数库。用户可以基于这些开发满足自己需求的嵌入式 Wi-Fi 产品。详情请查看WR3E 模组规格书

    由于主电源采用 USB 5V 供电,而模组工作电压在 3.0~3.6V,因此需要进行降压处理,本方案可以使用 LDO 或者 DCDC 降压芯片。

    主控电路基本电路图如下:

    上图中,

    • U1 为 LDO,其型号为 AMS1117-3.3。它的作用就是将电源从 5V 电压降到 3.3V 后给 WR3E 模组供电。
    • D1 为电源指示灯。上电之后,D1 自动点亮。
    • TXD 和 RXD 用于 WR3E 程序下载;LOG_TX 为 WR3E 日志串口。这三个 I/O 从 P2 处引出,方便调试使用。

    红外收发电路

    目前主流空调、电视机等电器基本都是采用红外遥控器进行通信,因此红外收发电路也是必不可少的。

    红外收发电路可参考下图:

    其中,

    • R5 是 10K 上拉电阻,可以增强 STUDY 引脚的抗扰能力。
    • D6 是一颗红外接收管,为台湾亿光出品的IRM-3638。它适宜接收波长为 940nm,频率为 38Khz 调制后的信号,且自带解调功能,有很强的抗干扰能力。
    • D5, D4, D3, D2 是型号为 IR333-A 的红外发射二极管,其波长为 940nm,正向电压为 1.4V,工作电流可以达到 20mA。这些二极管一致性好,能承受一般冲击,可长时间连续工作。

    四颗红外发射管工作时,朝四个方向发射数据,可以大大增加红外发射有效面积,提高覆盖范围,大家可以根据自身需求,设计合适数量。

    可调小夜灯

    • D8为一颗暖白色LED,3528贴片封装,最大通过电流可达30mA。它具有高亮度,色区集中,大角度,低热阻,超低光衰工艺,超长寿命的优点。
    • R13 是最大值为 1K 欧姆的电位器,通过它就可以调节暖白色 LED 的亮度。
    • Q3 和 Q4 为两个场效应管。当 LIGHT 信号为高电平时,Q3 导通,暖白 LED 点亮;当 LIGHT 信号为低电平时,Q3 截止,暖白 LED 熄灭。

    Wi-Fi 指示灯

    Wi-Fi 指示灯主要用于模组联网指示。指示灯的快闪,慢闪状态,结合手机 App 的引导提示,可以一步一步完成配网。

    另外,当红外发射数据的时候,Wi-Fi 指示灯也会进行闪烁,提示用户数据已发送。

    按键

    按键主要用于配网。通过长按按键灯操作,我们可以使空调伴侣进入配网模式。

    另外,按键也可以手动开启或关闭小夜灯。

    至此,硬件电路设计已经基本完成,大家如果有好的创意想法或者额外功能,也可以加进去。

    • 完整原理图请参考 原理图

    • 完整 PCB 请参考 PCB

  • 第 2 步:设计外形结构

    电路完成之后,我们可以再设计一个外形结构,此处仅为简单示例,开发者可以根据自己创意进行个性化的设计。

    上盖和下板结构文件请参考 上盖结构文件下板结构文件

  • 第 3 步:涂鸦 IoT 平台操作

    创建产品

    1. 登录涂鸦IoT开发者平台

    2. 单击右上角的 创建产品 后,选择 标准品类 > 电工 > 空调伴侣

    3. 选择产品方案 区域,选择 零代码实现

    功能定义

    该步骤中,由于我们是零代码开发方案,因此直接按默认设置,单击 确定 即可。

    选择 App 面板

    可以根据自己的喜好选择有成品的公版面板,或简单的 SDK 开发面板,或选择 可视化创作面板,通过直接拖拽可视化功能组件,所见即所得,5分钟即可 DIY 出具有自己风格的面板。

    硬件调试

    1. 选择芯片后,配置硬件参数。
      iot1

      参数类型 参数 配置
      电量统计 所有参数 选择默认配置。
      通道1 开关按键 指原理图中的switch引脚,因此选择GPIO29;按下为低电平,所以选择低电平有效。
      继电器 本方案中为小夜灯,根据原理图选择GPIO0,高电平驱动。
      红外发射 选择默认配置。
      红外学习 选择默认配置。
      配网设置 Wi-Fi指示灯 选择GPIO19,低电平有效。
      复位长按秒数 根据实际情况选择。
      首次配网触发方式 根据实际情况选择。建议选择“长按至网络灯闪”。
      已联网,网络灯状态 根据实际情况选择。建议选择“亮灯”。

      说明:以上参数也可以设置成别的I/O口,但是务必要和设计的硬件保持一致。

    2. 全部设置完成后,单击 在线生成固件

  • 第 4 步:烧录固件

    买到手的模组,一般都是已经烧录好固件并且完成授权,如果没有,需要按照下面步骤进行烧录授权。

    首先需要联系涂鸦技术支持获取“云模组烧录授权平台”软件,登录账号密码,以及烧录所需的tokenid(生产凭证)。

    1. 打开并登录软件后,单击 文件 > 设置

    2. 在弹出的窗口中设置波特率,其中烧录波特率可以选择大一些,比如921600,授权波特率出于稳定性考虑,设置为9600。

    3. 单击 输入生产凭证,在对应输入框输入我们获取到的tokenid。

    4. 勾选 固件下载

    5. 选择工位参数选择 烧录授权 后,单击 确定

    6. 单击 运行。此时烧录授权工作就开始了,期间务必保持电源稳定。

    7. 耐心等待软件提示烧录成功。

  • 第 5 步:配网

    1. 登录涂鸦智能或智能生活 App,轻按右上角的“+”。

    2. 电工 页签选择 空调伴侣

    3. 在对应输入框,输入2.4GHz WIFI的账号密码,按照app的指引,完成每一步骤,直至开始配网。

    4. 网络良好,操作无误,等待一小段时间后,配网自动完成啦。

小结

空调伴侣原型的开发已经完成,根据不同的模式,您可以通过手机 App 来遥控空调、小夜灯或者其他红外遥控设备。

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