基于立创地阔星的物联网温湿度台灯远传监控控制器

设计背景及实用场景

设计背景

物联网技术作为新一代信息技术的重要组成部分，通过信息传感设备，如射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置，将任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。这一技术在智能家居、智能农业、智慧城市等领域得到了广泛应用。物联网温湿度台灯远传监控控制器的设计正是基于物联网技术，将台灯与温湿度监控相结合，实现远程监控和控制。物联网温湿度台灯远传监控控制器的设计背景主要源于现代生活与工作环境的需求、物联网技术的广泛应用、台灯功能的多样化发展以及市场需求与政策支持等多方面因素。这一设计不仅满足了人们对居住和工作环境的要求，也推动了物联网技术和智能家居产业的发展。随着科技的发展和生活水平的提高，人们对居住和工作环境中的温湿度要求日益提高。适宜的温湿度不仅能够提高工作和生活的舒适度，还能保护人们的健康，预防由温湿度不适引起的各种疾病。物联网温湿度台灯远传监控控制器的设计正是为了满足这一需求，通过智能控制台灯的温湿度，为人们创造更加舒适和健康的环境。

设计目的与功能定位

温湿度监控，作为核心功能，物联网温湿度台灯远传监控控制器需要能够实时、准确地监测环境中的温湿度数据，并将数据传输至云端服务器进行处理和存储。远程控制，用户可以通过手机、平板电脑等智能终端设备，远程访问云端服务器，获取温湿度数据，并实现对台灯的远程控制，如调节亮度、色温等。智能调节，根据监测到的温湿度数据，控制器可以自动调整台灯的工作状态，如当环境湿度过高时，可以启动除湿功能；当环境温度过低时，可以启动加热功能等。这种智能调节功能可以进一步提高用户的舒适度和使用体验。数据可视化，通过云端服务器，用户可以随时查看历史温湿度数据，并以图表等形式进行可视化展示。这有助于用户更好地了解环境温湿度的变化情况，并做出相应的调整措施。报警与预警，当环境中的温湿度超出预设范围时，控制器可以自动触发报警或预警功能，通过智能终端设备向用户发送提醒信息，以便用户及时采取措施进行处理。综上所述，物联网温湿度台灯远传监控控制器的设计目的主要是为了满足现代生活需求、推动物联网技术应用和实现智能化控制。其功能定位则主要体现在温湿度监控、远程控制、智能调节、数据可视化和报警与预警等方面。这些功能和特点使得该控制器在智能家居领域具有广泛的应用前景和市场需求。

硬件电路原理图设计

ESP8266模块电路

ESP8266模块电路是一款集成了处理器和Wi-Fi功能的系统级芯片（SoC），其工作原理基于内置的Wi-Fi模块和微控制器。该模块通过集成处理器与Wi-Fi功能模块，实现了与网络的无线连接与数据传输。

ESP8266模块电路的原理图片如下所示：

Wi-Fi连接：ESP8266模块内置的Wi-Fi模块支持802.11 b/g/n标准，能够与无线网络进行高速稳定的连接。这意味着，通过ESP8266模块，各种电子设备可以轻松地接入互联网，实现远程监控和控制。微控制器性能：ESP8266模块不仅具备Wi-Fi连接功能，还拥有强大的微控制器性能。它内置了一个32位处理器（如Tensilica L106或LX106），支持多种编程语言（如Arduino、C/C++等），这使得开发者可以灵活地编写程序，实现各种复杂的功能。数据通信：ESP8266模块支持多种常用的Wi-Fi通信协议，如TCP、UDP、HTTP、WebSocket等，以及TLS/SSL安全协议，可用于保护通信数据的安全性。模块通过串口接收AT指令来控制其工作，包括连接Wi-Fi、建立TCP/UDP连接、发送和接收数据等。低功耗特性：ESP8266模块在满足性能需求的同时，能够有效地控制能耗，延长设备的续航时间。这在一些需要长时间运行且不易更换电池的场合尤为重要。

ESP8266模块电路的PCB图片如下所示：

在设计该电路时加了上拉电阻，ESP8266模块在驱动外部设备时，可能需要确保输出电平达到一定的阈值。通过加上拉电阻，可以将输出端的电平拉高到一个稳定的值，从而确保外部设备能够正确地接收到信号。在ESP8266的某些应用场景中，需要确保某些引脚在未连接任何设备时保持一个确定的状态（如高电平或低电平）。通过加上拉电阻或下拉电阻，可以实现这一目的。在复杂的电路环境中，可能会存在各种干扰信号。通过加上拉电阻，可以增强ESP8266模块对干扰信号的抵抗能力，从而提高电路的稳定性和可靠性。上拉电阻的阻值需要根据具体的应用场景和电路特性来选择。阻值过大或过小都可能导致信号传输的不稳定或失真。上拉电阻会增加电路的功耗。因此，在选择上拉电阻时，需要综合考虑功耗和信号稳定性之间的平衡。

芯片手册上说该芯片内置照明灯驱动，自动检测手机插入和拔出；低功耗，智能识别负载，自动进待机待机功耗小于 100 µA 功率 MOS 内置，单电感实现充放电 多重保护、高可靠性 输出过流、过压、短路保护 输入过压、过充、过放、过流放电保护 整机过温保护 ESD 4KV，瞬间耐压 12V。IP5306作为一款集成了电池管理和功率管理功能的芯片，具备高效率的DC-DC转换和灵活可控的充电电流特性，适合用于各种便携设备和嵌入式系统中，能够有效优化电源管理和电池使用体验。

LDO降压电路

AMS117是一种低压差线性稳压器（LDO），用于提供稳定的电压输出。它的工作原理图如下：

AMS117的输入端连接到电源输入端，它能够接受来自电源的较高电压，通常在3V到12V之间。这个输入电压可以有一定的波动和噪声。AMS117内部有一个参考电压源（通常为1.2V），这是它用来比较和稳定输出电压的基准。这个参考电压源对于保证输出电压的稳定性至关重要。

电压调节器：在输入电压稳定的情况下，AMS117通过内部的电压调节器电路（通常是基于电流源和电流镜的设计）控制输出电压。输出电压的大小由AMS117的型号决定，例如AMS117-3.3表示输出电压为3.3V。

反馈回路：在输出端设置一个电压分压器或者一个电阻网络，将一部分输出电压反馈到AMS117的反馈引脚。AMS117通过比较反馈电压（通过参考电压源提供的1.2V进行比较）和内部参考电压来调节其输出。

稳定输出：AMS117根据反馈电压调整其内部的电流源，以保持输出电压恒定。它能够处理输入电压的变化，并在输出电流变化时尽可能地保持稳定。保护功能：AMS117通常具有热关断保护和短路保护功能，以防止因过载或者过热而损坏。这些保护功能增加了其在实际应用中的可靠性和安全性。总体来说，AMS117通过内部反馈机制和稳压电路，从较高的输入电压产生一个稳定的、较低的输出电压，以供电子设备稳定运行。

Layout注意事项：一般来说，滤波电容在PCB上面要就近摆放，AMS117稳压器的输入和输出端都需要添加适当的滤波电容来减小电源线上的噪声和波动，确保稳定的工作。

具体来说，滤波电容的选择主要依赖于以下几个因素

输入端滤波电容（C_IN）：

输入端滤波电容通常用来滤除输入电源线上的高频噪声，防止这些噪声传播到稳压器的输入端。一般推荐使用电容容值在10μF到100μF之间的陶瓷电容或铝电解电容，并且需要确保其电压等级能够覆盖输入电压的范围。

输出端滤波电容（C_OUT）：

输出端滤波电容主要用来减小输出端的纹波和提供稳定的输出电压。推荐使用较小容值的陶瓷电容（如1μF到10μF）作为输出电容，再加上一个较大容值的电解电容（如10μF到100μF），以满足不同频率下的滤波需求。

选择电容类型：

在选择滤波电容时，陶瓷电容具有快速响应和较低的ESR（等效串联电阻），适合用于高频噪声的滤除；而电解电容则容量大，适合用于低频噪声的滤除。通常在实际设计中会结合使用这两种类型的电容来达到更好的滤波效果。

立创地阔星STM32F103C8T6单片机主控电路

主控单片机在电路中起到了核心控制和处理功能，主控单片机能够处理输入信号、执行特定的算法或逻辑，然后生成相应的输出。这些输入信号可以来自传感器、其他电子设备或用户接口，输出可以控制执行器、显示信息等，在复杂的电子系统中，主控单片机通常起到协调不同部件之间通信和协作的作用。它可以通过总线协议（如I2C、SPI等）与其他外围设备（如存储器、传感器、执行器等）进行通信。主控单片机能够根据编程逻辑执行特定的操作。这些操作可以是基于预先设定的算法、条件判断、时序控制等，从而实现复杂的系统功能，主控单片机通常负责与用户界面进行交互，例如通过按钮、显示屏、LED指示灯等进行信息输入和输出，从而提供更好的用户体验。

立创地阔星STM32F103C8T6单片机主控电路原理图片如下所示：

STM32F103C8T6单片机：

STM32F103C8T6单片机是ST公司推出的一款高性价比的微控制器，其性能表现优异，以下是其主要性能特点：一、核心架构与处理能力，STM32F103C8T6基于ARM Cortex-M3内核，是一款32位微控制器。主频可达72MHz，具有较高的运算速度和处理能力。拥有1.25 DMIPS/MHz（Dhrystone 2.1）的性能表现，支持0等待状态内存访问，以及单周期乘法和硬件除法。存储能力：配备了64KB的Flash存储器和20KB的SRAM存储器，提供了足够的程序存储空间和数据存储空间。外设集成度：集成了丰富的外设接口，包括ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）、多个通信接口（如I2C、SPI、USART、CAN等）以及多个定时器。特别是提供了两个12位ADC，三个通用16位定时器和一个PWM定时器，支持多种通信协议和接口标准。电源管理，STM32F103C8T6采用2.0至3.6V电源供电，支持多种省电模式，如睡眠、停止和待机模式，有助于实现低功耗设计。适用于需要长时间电池续航的应用场景。扩展性与灵活性，提供了多达37个GPIO（通用输入输出）引脚，支持多种外设的连接和扩展。具有良好的引脚兼容性，方便与其他STM32系列微控制器进行替换和升级。开发环境与工具支持，STM32F103C8T6支持多种开发工具和编程语言，如Keil、IAR和GCC等。提供了丰富的第三方库和示例代码，有助于缩短开发周期和提高开发效率。应用领域，由于其高性能、低功耗和丰富的外设接口，STM32F103C8T6广泛应用于工业自动化、智能家居、汽车电子、医疗设备、电子游戏等领域。特别是在需要高精度温湿度监控和控的应用场景中，如物联网温湿度台灯远传监控控制器等，STM32F103C8T6能够发挥出色的性能表现。综上所述，STM32F103C8T6单片机以其卓越的性能、丰富的外设接口和良好的可扩展性，在多个应用领域中都表现出色。

DHT11温湿度传感器电路

DHT11温湿度传感器模块用于检测温湿度，单总线进行通信。DHT11是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，DHT11带有4个引脚，通常按照特定的顺序排列。这些引脚包括：VCC引脚：用于接入电源电压，一般为3~5.5V。在实物图中，VCC引脚通常被标记为红色或带有“+”符号，以区分于其他引脚。GND引脚：接地引脚，用于将DHT11与电路的地线相连。在实物图中，GND引脚通常被标记为黑色或带有“-”符号。DATA引脚：用于与微处理器进行通信和数据同步。DATA引脚是DHT11输出温湿度数据的唯一通道，因此它在电路连接中起着至关重要的作用。在实物图中，DATA引脚可能被标记为白色、蓝色或其他颜色，具体取决于制造商的标识习惯。NC引脚：空引脚，不连接任何电路。在实物图中，NC引脚通常没有特别的标记，但用户可以通过查阅DHT11的引脚定义来识别它。

温度测量原理：DHT11中的温度传感器是一个负温度系数（NTC）热敏电阻。这种热敏电阻的电阻值随温度的变化而变化，具体表现为：当温度升高时，热敏电阻的电阻值会减小。通过测量这个电阻值的变化，DHT11内部的微控制器可以计算出环境温度，并将其转换成数字信号输出。

湿度测量原理：DHT11中的湿度传感器通常是一个电容式传感器。这种传感器通过测量空气中水分子对电容器介电常数的影响来测量相对湿度。具体来说：

湿度敏感元件是一种聚合物材料，当湿度增加时，它会吸收水分并膨胀，导致电容值发生变化（有的资料指出电阻值增加，但在此处我们遵循电容式传感器的描述，即电容值变化）。当环境湿度变化时，传感器的电容值也会随之变化。DHT11利用内部的信号调理电路将这种电容值的变化转换成数字信号输出。

DHT11中的湿度传感器通常是一个电容式传感器。这种传感器通过测量空气中水分子对电容器介电常数的影响来测量相对湿度。具体来说：湿度敏感元件是一种聚合物材料，当湿度增加时，它会吸收水分并膨胀，导致电容值发生变化（有的资料指出电阻值增加，但在此处我们遵循电容式传感器的描述，即电容值变化）。当环境湿度变化时，传感器的电容值也会随之变化。DHT11利用内部的信号调理电路将这种电容值的变化转换成数字信号输出。

数字信号输出与数据处理：DHT11通过内部的微控制器读取湿度敏感元件和温度敏感元件的信号，并将其转换为数字信号。这些数字信号通过单一的数据线以40位的脉冲信号格式传输给主控制器。数据格式包括16位的湿度数据、1位的温度数据和8位的校验和。传感器输出的数据以二进制形式传输，主控需要对其进行解码以获取实际的温湿度数值。

工作流程：启动信号：当主控制器需要数据时，它会向DHT11发送一个启动信号。这个信号通常是一个持续至少18毫秒的低电平，然后是一个20~40微秒的高电平。响应信号：DHT11在检测到启动信号后，会发送一个响应信号，这个信号是一个80微秒的低电平，后面跟着80微秒的高电平。数据传输：响应信号之后，DHT11开始发送数据。每个数据位由50毫秒的低电平信号和高电平信号组成（也有资料指出每个数据位由不同的低电平和高电平持续时间表示）。主控制器通过测量这些时间间隔来解析出对应的数据位。

 

PCB图片展示

3D图片展示

 

 

 

 

实物展示

 

 

 

ESP8266连接OneNet平台

ESP8266连接OneNet平台的过程可以分为以下几个步骤：

一、硬件连接与配置ESP8266模块接线，VCC/CH_PD接3.3V电压（有些情况下CH_PD可以不接，但建议接上以确保模块正常工作）。GND接地，确保烧录器与电源共地。RX接下载器的TXD，TX接下载器的RXD。串口助手设置下载并安装最新版的串口助手。打开串口助手，设置波特率为115200（ESP8266出厂波特率），然后发送AT+UART=115200指令将波特率更改为115200，以便后续通信。选择“加回车换行”。

二、OneNet平台注册与配置

注册与登录，进入中国移动物联网开放平台OneNet，进行注册和登录。添加产品，在OneNet平台上，点击“添加产品”，并配置好相关参数，特别是HTTP协议的选择。注意：每个账号可能有一定的产品添加限制（如最多三个）。添加设备，在产品下，点击“添加设备”，并填写相关信息以完成设备添加。三、ESP8266连接WiFi与OneNet平台连接WiFi，通过串口助手向ESP8266发送AT指令，首先测试模块是否正常（AT，返回OK表示正常）。设置ESP8266为STA+AP模式（AT+CWMODE=3）。复位模块（AT+RST），等待模块复位成功。连接WiFi路由器或手机热点（AT+CWJAP=“SSID”,“password”），其中SSID为WiFi名称，password为WiFi密码。连接OneNet平台，通过串口助手向ESP8266发送AT+CIPSTART=“TCP”,“183.230.40.33”,80指令，与OneNet平台的服务器建立TCP连接。设置透传模式（AT+CIPMODE=1）。开始透传发送（AT+CIPSEND）。四、数据上传与接收，上传数据，

按照OneNet平台要求的格式，通过串口助手向ESP8266发送HTTP POST请求，包含设备ID、API-KEY、数据流等信息。例如：POST /devices/XXXXX/datapoints HTTP/1.1\r\napi-key:XXXXXXXXXXXXXXX\r\nHost:api.heclouds.com\r\nConnection:close\r\nContent-Length:XX\r\n\r\n{"datastreams":[{"id":"TEMP","datapoints":[{"value":XXX}]}]}\r\n

其中XXXXX为设备ID，XXXXXXXXXXXXXXX为API-KEY，TEMP为数据流名称，XXX为要发送的数据值。接收数据，在OneNet平台上，可以查看设备的数据流和上传的数据。

可以通过创建应用、仪表盘等方式，对上传的数据进行实时监控和展示。

以下是登录流程演示：

 

 

 

用Hbuilder X软件生成一个实时监控控制APP实时监控和控制我们的温湿度和台灯的亮灭

在HBuilder X中生成一个实时监控控制APP，通常涉及多个步骤，包括项目创建、界面设计、数据绑定、事件处理以及后台集成等。以下是一个详细的实现流程：

1. 项目创建与配置

下载与安装HBuilder X：从DCloud官方网站下载最新版本的HBuilder X，并安装到本地计算机。创建新项目：打开HBuilder X，选择“文件”->“新建”->“项目”。在弹出的对话框中选择“uni-app”项目模板，并填写项目名称和路径。点击“创建”按钮，完成项目创建。配置项目：根据需要配置项目的相关信息，如AppID、项目结构等。确保项目能够正确运行，并能够在HBuilder X中进行调试和预览。

二、界面设计与数据绑定

设计页面布局：在pages目录下找到或创建需要设计的页面文件（如index.vue）。

使用HTML和CSS设计页面的布局和样式，确保界面美观且易于操作。可以使用HBuilder X提供的实时预览功能来查看页面的实际效果。实现数据绑定：在Vue.js中，使用v-model等指令绑定页面元素与数据。创建一个Vue实例或组件，并在其中定义需要绑定的数据。通过data函数返回这些数据，并在模板中使用v-model等指令进行绑定。

三、事件处理与逻辑实现

添加事件监听：为需要响应事件的页面元素添加事件监听器，如按钮的点击事件。

在事件处理函数中编写相应的逻辑代码，如发送请求到后台、更新页面数据等。

实现实时监控逻辑：如果需要实现实时监控功能，可以考虑使用WebSocket等技术来实现前端与后台的实时通信。在前端代码中创建WebSocket连接，并编写相应的处理逻辑来接收和显示后台发送的数据。集成后台接口：根据项目的需求，集成后台提供的API接口，用于获取实时监控数据或发送控制指令。使用uni.request等方法发送HTTP请求到后台，并处理返回的响应数据。

1. 调试与测试

在HBuilder X中调试：使用HBuilder X提供的调试工具来调试代码，查看变量值、执行流程等。可以设置断点、单步执行等调试操作，以便更好地定位问题和优化代码。测试实时监控功能：在实际环境中测试实时监控功能，确保数据能够实时更新并正确显示在页面上。测试不同网络环境下的表现，确保APP的稳定性和可靠性。

1. 打包与发布

打包项目：在HBuilder X中选择“发行”->“网站-H5”或“原生APP-云打包”等选项来打包项目。根据需要配置打包选项，如生成平台、应用图标、启动图等。

六、发布应用

将打包后的文件上传到应用商店或自行搭建的服务器上供用户下载使用。确保应用的版本信息、描述等准确无误，以便用户能够正确了解和使用应用。

通过以上步骤，你可以在HBuilder X中生成一个具有实时监控控制功能的APP。需要注意的是，具体实现过程中可能会遇到各种问题和挑战，如数据格式的转换、错误处理、性能优化等。因此，在开发过程中需要不断学习和尝试，以便更好地掌握相关技术和方法。

生成手机APP：

手机APP控制开灯

手机APP控制关灯

B站演示视频链接：立创EDA&物联网温湿度台灯远传监控控制器