梁 芳 任成鑫

1 引言

隨著現(xiàn)代社會信息高速發(fā)展，智能家居系統(tǒng)也將成為發(fā)展趨勢。智能化家居是以住宅為主要載體，通過通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化家電、設(shè)備自動化等技術(shù)[1]，實現(xiàn)對熱水器等家電設(shè)備的遠程遙控[2]。本文通過WiFi來實現(xiàn)對熱水器系統(tǒng)的遠程控制[3]，用無線接入技術(shù)，可以減少成本，不需要鋪設(shè)線路，使得用戶可以直接設(shè)定最高溫度，在達到一定溫度后停止加熱。用戶不需要到指定位置進行熱水器的設(shè)定，只需要通過手機或電腦即可完成對熱水器的控制。

2 WiFi熱水器系統(tǒng)整體方案設(shè)計

熱水器控制器系統(tǒng)，選用DS18B20作為溫度采集器，所采集到的數(shù)據(jù)為數(shù)字量，可以直接送入單片機進行處理。水位量由水位檢測傳感器進行測量，水位檢測傳感器選擇RB-02S048A，它是通過一系列的平行導(dǎo)線線跡測量其水滴/水量大小從而判斷水位[4]，完成水量到模擬信號的轉(zhuǎn)換，輸出的模擬值可以直接被程序中的函數(shù)所應(yīng)用。所測量的結(jié)果通過電子屏幕LCD顯示。熱水器系統(tǒng)在WiFi網(wǎng)絡(luò)下和手機相連接，實現(xiàn)在手機上顯示溫度以及水位，并要求在手機上設(shè)定所達到的最高溫度。因而選擇NodeMcu作為整個系統(tǒng)的WiFi感應(yīng)[5]。

圖1 系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)框架圖如圖1所示，系統(tǒng)的工作原理：

（1）arduino作為核心控制并協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)；

（2）溫度采集器檢測到的數(shù)字水溫信號，直接傳送至arduino內(nèi)，處理之后在LCD上顯示；

（3）水壓傳感器測通過具有一系列的暴露的平行導(dǎo)線線跡測量其水滴/水量大小從而判斷水位，并在LCD數(shù)碼管上顯示水位值；

（4）當(dāng)arduino將溫度及水溫的信號發(fā)送到NodeMcu時，處于同一網(wǎng)絡(luò)的手機或電腦在web網(wǎng)頁（LCD上顯示的IP網(wǎng)址）中會顯示溫度及水溫。

3 系統(tǒng)整體設(shè)計

3.1 電路原理圖

根據(jù)各個器件的原理以及引腳圖，在軟件Protel99se中畫出各部分的元件引腳圖。

（1）單個模塊

表1 原理圖對應(yīng)的模塊及名稱

圖2 水位模塊

圖3 溫度模塊

圖4 顯示屏

圖5 無線模塊

圖6 arduino

（2）整體連線

圖7 WiFi熱水器系統(tǒng)原理圖

表2 各部分連接表格

3.2 部分實物連接圖

圖8 硬件連接示意圖

4 結(jié)果測試

（1）本次實驗的最終成果

圖9 整體實物圖

圖10 溫度檢測器

圖11 水位檢測器

圖12 WiFi檢測器

（2）完成最終的連接后，給arduino以及WiFi NodeMcu連接電源后，LCD會顯示當(dāng)前的溫度以及水位，結(jié)果顯示如下：

圖13 LCD的溫度及水位顯示

（3）手機或電腦先連接上名為ctrl的WiFi網(wǎng)絡(luò)，然后根據(jù)LCD屏幕上出現(xiàn)的IP地址，在網(wǎng)頁上登錄，得到的結(jié)果如下圖：

圖14 手機上顯示的溫度及水位

此次設(shè)計完成基于WiFi的熱水器系統(tǒng)，設(shè)定最高溫度，到達最高溫度時系統(tǒng)停止加熱，實現(xiàn)了溫度和水位的測量和顯示，通過WiFi網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對熱水器系統(tǒng)的控制功能。