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【⏹已完结】无线智能控制的加湿器设计“聪明的加湿器”(本科毕业设计)

Primary LanguageCGNU General Public License v3.0GPL-3.0

介绍

“聪明的加湿器”(本科毕业设计)是一款基于STM32F103C8T6单片机实现的智能加湿器,它与互联网相连接,可以使用天猫精灵等智能音箱或手机App进行运行状态的控制。

它主要由硬件软件两个部分构成,可以通过修改相应电路和代码实现功能的更新。

硬件

硬件部分的原理图与PCB均使用Altium Designer 19设计和绘制,原理图库和PCB库文件中包含了一些该项目使用的不常用器件的原理图和封装。

“聪明的加湿器”的硬件部分主要可以分为以下部分:

  1. 单片机控制电路
  2. 锂电池电源电路
  3. 超声波加湿电路
  4. 传感器模块
  5. 显示屏模块
  6. 网络模块
    . . .

主要介绍1-3部分

单片机控制电路

该电路即修改后的STM32F103C8T6单片机的最小核心电路

锂电池电源电路

该电路用于单节3.7v锂电池的充放电管理以及升压至5V

实现功能 所使用的芯片
锂电池充放电管理 TC4056芯片
3.7V锂电池升压至5V TC6291C芯片

(👆这两部分也可以使用TP5400芯片一起实现,不过TP5400的电路有一个电解电容不方便放进外壳中,参考我的LiTestPCB仓库)

使用三极管制作了供电自动切换电路,实现了边充边放等功能

  • 在micro-usb口有外接电源时,VCC5V输出VBUS
  • 在micro-usb口无外接电源时,VCC5V输出由3.7V锂电池升压后的5V电压

超声波加湿电路

本次设计的超声波加湿电路基于深圳芯科泰半导体公司推出的XKT-201芯片,工作电压为 5V,在特殊需求下,可以直接使用 4.2V 锂电池直接为发射部分提供电源,但是要同时注意修改驱动频率。芯片采用 SOP-8 封装,尺寸相比于传统方案得以进一步压缩。外围器件使用数量少,使成品尺寸进一步压缩,生产工艺和成本得到进一步优化。芯片设计工作频率为 108KHz。芯片预留了水位监测控制脚(8 脚),可实现枯水断电,以保护雾化片不会因为缺水而干烧。

元器件使用需注意:

元器件编号 规格
C31 X7R
C32 X7R
C33 NPO

实际应用中,调整芯片1 脚 2 脚所串电阻可进行频率调节,由于 PCB 的布板可能导致整体频率偏差,可以通过修改他的阻值,将频率修改到工作频率 108KHz,同时超声波加湿电路的稳定工作离不开稳定的电源供电

软件

单片机程序

单片机程序使用C语言编写,调试烧录环境为Keil5,用于实现各个外设的正常工作以及加湿器的多种运行模式。

ESP8266程序

加湿器与互联网之间的连接主要依靠巴法云物联网平台,它拥有TCP设备云、TCP创客云、MQTT设备云和图云四种不同的协议。

ESP8266的程序基于arduino进行开发,官网下载网址:https://www.arduino.cc/en/Main/Software

在ESP8266的代码中,可以通过修改UID、TOPIC、DEFAULT_STASSID和DEFAULT_STAPSW的值实现用户、主题、WIFI账号、WIFI密码的修改。

//WIFI名称,区分大小写,不要写错
#define DEFAULT_STASSID  "WIFI名称"
//WIFI密码
#define DEFAULT_STAPSW   "WIFI密码"
//用户私钥,可在控制台获取,修改为自己的UID
#define UID  "你的私钥"
//主题名字,可在控制台新建
#define TOPIC  "你的主题"
//单片机引脚值
const int Hum_Pin = 0;//加湿器控制引脚(LOW:停止;HIGH:运行)
const int Con_Pin = 2;//模块联网状态(LOW:连接;HIGH:断开)

APP程序

控制“聪明的加湿器”所使用的APP是基于APP INVENTOR编写的,国内网址:http://app.gzjkw.net/
与ESP模块的代码相似,通过修改APP代码中的值即可实现与自己设备的连接。

作者申明

切勿用于个人专利申请和商业用途,谢谢!

许可证

Smart Humidifier (Graduation Design) is licensed under GNU General Public License v3.0 .