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基于A rduino 的智能灯光与冰箱温度控制系统设计

来源：筏尚旅游网

AppliedTechnology应用技术文章编号院1674-9146渊圆园18冤12原园091原园3

基于Arduino的智能灯光与冰箱温度控制系统设计刘

琦袁王

峰

渊太原理工大学信息与计算机学院袁山西

太原

030024冤

摘要院实际生活中袁室内灯光和冰箱温度多依赖人工控制袁操作复杂遥本文提出了一种基于Arduino的智能灯光与冰箱温度控制系统设计方案袁用于控制室内灯光和冰箱温度袁并可通过WiFi与手机进行互联袁实现手机对室内灯光和冰箱温度的调节遥与传统方式相比袁本系统不仅可根据周围环境变化动态调整灯光强度和冰箱温度袁还可通过手机进行远程控制袁具有操作简便尧参数动态调整等优点遥关键词院自动控制曰远程控制曰室内灯光曰冰箱温度袁Arduino中图分类号院TP273文献标志码院ADOI院10.3969/j.issn.1674-9146.2018.12.091随着生活水平的提高和生活节奏的加快袁人们

法计算得出光照强度袁在程序中设置阈值袁光照强对室内灯光和冰箱温度智能控制的需求日益迫切袁

度到达该值袁灯就会开启遥冰箱温度控制系统采用希望家用照明和冰箱能够根据外界环境变化袁动态DS18B20温度传感器进行监控袁并把数据传输到调整自身参数遥然而袁目前灯光照明控制多采用声Arduino控制器袁再通过WiFi上传到手机终端[1-2]控尧光控等方式袁存在操作复杂尧难以动态控制等WiFi模块用于在Arduino控制器和手机终端间传输遥问题曰冰箱温度调节也多需要用户手动操作方能完数据和控制指令遥

成袁难以满足智能控制的需求遥因此袁本文基于Arduino开发板袁提出一种智能灯光和冰箱温度控智能照明系统串口GY-30光强传感器制系统设计方案遥

ArduinoWiFi1系统整体结构设计

主控制器手机终端

该系统以ArduinoUNO开发板为控制核心袁分冰箱温度控制系统串口别构建智能灯光控制和冰箱温度控制子系统曰各子DS18B20温度传感器系统通过串口与Arduino控制器进行通信袁并在此图1

系统整体结构框图

基础上袁利用WiFi模块袁实现手机和各子系统的2室内灯光控制系统设计

信息和指令交互遥

2.1硬件设计

系统整体结构见图1袁其中袁Arduino主控制GY-30及其引脚遥GY-30是一种光照强度检测器基于Arduino开发板袁主要作为WiFi通信模块传感器袁内置模数转换电路和直接数字输出模块袁与各子系统通信中介袁用于对各种控制指令和应答芯片为BH1750FVI遥BH1750FVI是一款用双线串行数据进行处理和传输袁控制智能设备动作及监控智与总线接口相接的数字光强度传感器集成电路[3]能设备状态曰智能照明系统根据采集的信号判断是这种集成电路能根据光强数值来显示或改变所控器袁否要调整室内灯光的明暗遥本系统采用GY-30光件遥由于GY-30为IIC通信方式袁所以把控制器的强传感器作为主要探测原件袁返回的电压值经过算

16渊SCL冤袁17渊SDA冤引脚与传感器3渊SDA冤袁4

收稿日期院圆园18原10原15曰修回日期院圆园18原11原15作者简介院刘

琦渊1984-冤袁男袁山西运城人袁在读硕士袁主要从事物联网研究袁E-mail院liuqi252@163.com遥

脚设置为GY-30的输出

GND

P1012SDA3SCL45VCCGY-30图2

GY-30硬件连接及引脚说明

2.2

软件设计

GY-30与主控器之间的通信使用标准的IIC通信协议袁写测量指令和读测量结果指令都是由IIC总线接口完成的遥

软件总体执行流程见图3遥首先对系统进行初始化袁然后Arduino控制器利用串口读取传感器GY-30采集的温度数据进行处理袁最后与事先设置的阈值进行比较袁若小于光强阈值最小值袁由Arduino控制器输出控制电平袁打开照明开关曰若大于光强阈值最大值袁则关闭照明开关[4]遥初始化光强小于Y最小阈值钥照明开关打开N照明开关关闭Y光强大于最大阈值钥N结束图3

智能灯光控制系统执行流程

3冰箱温度控制子系统设计3.1硬件设计

温度控制子系统中的温度传感器DS18B20采用单总线协议袁能直接测出环境温度[5-6]需要一个I/O接口与DS18B20相连袁且遥中处间理不器需只要其他电子元器件袁就可以把温度信息转变成不同精度的数字输出信号遥工作时袁数据和控制指令均通过DQ引脚进行遥接收数据时是高电阻输入袁发送数据时是开漏输出袁连接图见图4袁其中4.7k赘外接电阻根据芯片手册设定[7]3.2软件设计

遥根据DS18B20的通信协议袁使用ArduinoUNO在和DS18B20进行数据交换时袁首先需执行复位操作袁而后发送一条对ROM操作的指令袁完成后

SCI-TECHINNOVATION&PRODUCTIVITY092晕燥援12Dec.圆园18袁栽燥贼葬造晕燥援2995VDS18B20GNDDQVDD4.7k赘ArduinoUNO图4温度传感器DS18B20与控制模块的电路连接

发送RAM指令袁如此方能完成对DS18B20预设的

操作遥复位时袁控制器将电平下拉500滋s后释放袁DS18B20收到后会在15耀60滋s内产生一个返回给主机的低电平0袁控制器收到该信号代表复位成功遥4测试分析

系统测试时手机终端选用华为畅玩4X袁操作系统为安卓4.4.4遥为实现手机与各子系统之间的信息交互袁手机端安装贝壳物联APP袁用于接收WiFi数据遥4.1WiFi模块测试

本方案中袁各子系统与手机终端利用WiFi进行连接遥为测试通信性能袁这里直接使用串口调试助手遥

第93页图5为WiFi模块测试数据袁分为发送和接收两部分遥发送部分是进行字符串的传输袁连接COM4端口的WiFi无线模块向外发射野口号123456789袁这里冶设字置符为串8080袁连袁接这网关的两个部IP分在地址发和射本的地同时端也在接收数据遥4.2系统模拟测试

系统模拟测试时袁分别使用手机和ArduinoUNO开发板显示温度和光强采集数据遥第93页图6为ArduinoUNO的数据显示袁第93页图7为手机端采集的数据遥由图6和图7可以看出手机端和开发板可以同时显示温度和光强数据[8-10]为进一步检验系统结果袁给出光遥

强采集曲线袁见第93页图8袁其中光强阈值最大值和最小值分别设定为200lx和400lx遥从图8可以看出袁初始时曲线出现了从151lx到341lx的跳变袁这是因为室内光强小于设定的最小值袁此时ArduinoUNO发送控制脉冲袁打开照明袁造成光强迅速上升遥温度采集曲线与图8类似袁这里不再给出遥

上述模拟测试结果表明袁本方案中室内光强和冰箱温度不仅可以通过ArdinoUNO显示与控制袁还可通过手机端进行实时监控遥5结论

为解决传统灯光控制和冰箱温度调节操作困难袁功耗大等问题袁本文基于Arduino开发板提出

图6

Arduino控制器及

图7手机端数据显示图8室内光强数据采集曲线

采集结果显示

一种智能灯光和冰箱温度控制方案遥本方案采用[4]郝张红,赵琳,王雅君,等.绿色智能照明控制系统设计[J].

ArduinoUNO作为控制器袁采用GY-30和DS18B20电子制作,2017(7):13-14.

分别作为光强和温度传感器袁分别采集室内光强和[5]陈育智,卢光义,李志阳.基于物联网概念的智能冰箱设

冰箱温度数据曰以WiFi模块为桥梁袁实现手机端计[J].无线互联科技,2017(6):58-59.

与各子系统的信息交互袁从而完成手机对灯光和冰[6]吕秀凤,钱存发,焦其意,等.综述智能冰箱的自动识别技

箱温度的监控遥测试结果表明袁本系统能够实现室术[J].家电科技,2016(2):62-64.

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内灯光和冰箱温度的动态调节袁并可通过手机进行(9):98-98.

控制遥

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参考文献院

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电脑应用,2018(5):5-8.

渊英渊文责部任分下编辑转第尚晓春96页冤

冤

力袁极大地促进课堂教学效率的提高袁并加深了学学生下载学习袁这不仅能还原真实的实验场景袁还生对所学内容的理解袁微课将成为相关专业实验课能克服由于仪器设备短缺尧课时少尧预习复习无从程教育快速发展的一大助力遥

着手的弊端袁此外袁增加有效学习时间袁有助于激参考文献院

发学生学习的主动性与独立性袁促进其创新能力的[1]黄思凝,程旭东,乔田田,等.基于微课的翻转课堂模式在

提升遥

工程实验教学中的应用研究[J].高等理科教育,2018,1426结束语

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信息时代的来临与互联网的发展促进了传统授[2]马胜男,张越,赵志伟,等.微课在材料实验教学中的应用

课模式的改革袁微课作为一种新的教学模式袁能够研究[J].实验室科学,2017,20(5):129-131.

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呈现传统方式所不具备的优势遥通过将微课应用于野课程教学改革初探[J].教育教学论坛,2018,4(17):127-128.[4]武世锋,张小叶.基于微课的野纺织材料学实验冶课程教学

点机械工难点进程行材多种料冶形课式程的实突验破教与学渗透袁能袁够激对发学生的教案的重专改革[J].纺织服装教育,2018,33(1):74-80.

业兴趣袁最大程度地克服时间尧空间尧仪器设备的限制袁促进教学相长袁且能更广泛地获取知识与能

渊责任编辑

戈

春冤

ApplicationofMicro-courseintheExperimentalTeachingofMechanical

EngineeringMaterials

HELu-ju袁MALi袁MOCai-song袁PANMao-sen袁WANGHai-quan

Abstract院Withthedevel渊GuangdongopmentofUininfversiormattyionoftechnolPetrochemogyandicalITntechnolernet,ogy,micrMo-couraomseinghas525000becomCehitnahe冤

manifestationofmod-erneducationdevelopment.Based

ontheteachingsituationanalysisofMechanicalEngineeringMaterialsexperimentcourse,

thispaperprobesintointroducingthemodeofmicro-courseintoteachingpractice,andexpoundstheconcreteapplicationofmicro-courseinteaching.Theresultsshowthattheintroductionofmicro-courseteachinginexperimentalcoursescannoton-lyovercometheimpactoflessclasshoursandequipment,butalsogreatlyenhancethelearninginterestofstudentsandim-provetheteachingeffect.

Keywords院micro-course;teachingmodel;fractureanalysisexperiment;curriculumevaluation

渊上接第93页冤

IntelligentControllingSystemDesignofIndoorLightsandRefrigeratorsBased

onArduino

LIUQi袁WANGFeng

Abstract渊School院CommofonlInfy,ormtheatindoorionandlightComsandputerrefrSciigerence,atorsTuseaiyuanmanualUniverscontirtolylofing,Technolleadingogy,toTcomaiyuanplicated030024operatCihion.na冤

Tosolvesuchaproblem,thispaperpresentsaintelligentcontrollingdesignbasedonArduinotocontrolindoorlightsandtemperatureofrefrigerators.ItcanbeconnectedwiththemobilephonebyWiFi.Comparedwiththetraditionalsystem,thelightintensityandrefrigeratortemperaturecanbedynamicallyadjustedaccordingtosurroundingenvironmentchange.Inaddition,thesepa-rameterscanberemotelychangedbythemobilephone.Itisprovedthatthesystemhasadvantagesofsimpleoperationanddynamicadjustment.

Keywords院automaticcontrol;remotecontrol;indoorlight;refrigeratortemperature;Arduino

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