黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院 王志玉 楊 鵬 張仔龍 沈永良

1 引言

中央空調(diào)控制器專為控制中央空調(diào)的風(fēng)機(jī)盤管開發(fā)設(shè)計。目前中央空調(diào)控制器還是以遙控器和按鍵控制為主，只能實現(xiàn)近距離控制未能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。

本文設(shè)計了一種基于微信小程序控制的中央空調(diào)控制器，在任何有網(wǎng)絡(luò)的地方即可輕松控制。微信作為常見的聊天工具已經(jīng)被廣泛普及，市場上的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品都需要下載專用的App才能控制，但由于大多數(shù)智能手機(jī)均可安裝微信客戶端，所以不用考慮兼容性問題，大大縮短了開發(fā)周期，也為用戶的使用提供了方便[1]，微信小程序控制無需下載多余的App即可輕松控制。

2 中央空調(diào)控制器系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)由中央空調(diào)控制器、騰訊云服務(wù)器、微信小程序組成。微信小程序負(fù)責(zé)作為中央空調(diào)控制器的控制端負(fù)責(zé)命令信息的發(fā)送，云服務(wù)器端負(fù)責(zé)命令的傳輸以及命令信息和數(shù)據(jù)信息的存儲，作為微信小程序與硬件通信之間的紐帶，中央空調(diào)控制器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)請求和接受服務(wù)器端的傳過來的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)控制中央空調(diào)控制器，最終實現(xiàn)了微信小程序控制中央空調(diào)控制器的應(yīng)用。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

2.1 中央空調(diào)控制器硬件設(shè)計

中央空調(diào)控制器包含有控制器板和電源供電板兩塊電路板組成，電源供電板是將220V市電經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓轉(zhuǎn)化為5V直流電壓為控制器板上的STM8單片機(jī)供電以及接受STM8單片機(jī)信號驅(qū)動繼電器觸發(fā)風(fēng)機(jī)排管工作，控制器板包含NTC溫度獲取電路、斷碼液晶屏的驅(qū)動電路、按鍵電路、WIFI模塊等。本硬件電路用于控制風(fēng)機(jī)排管的通斷，斷碼液晶屏顯示以及請求服務(wù)器MySQL數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)等，中央空調(diào)控制器的實物圖如圖2所示。

圖2 中央空調(diào)控制器實物圖

2.2 服務(wù)器的搭建

服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中高性能計算機(jī)，它的高性能主要體現(xiàn)在高速度的運算能力、長時間的可靠運行、強(qiáng)大的外部數(shù)據(jù)吞吐能力等方面[2]。在騰訊云上申請騰訊云服務(wù)器，獲得騰訊云服務(wù)器之后得到相應(yīng)的公網(wǎng)IP和內(nèi)網(wǎng)IP。PHP腳本語言socket編程綁定云服務(wù)器對應(yīng)的內(nèi)網(wǎng)IP，中央空調(diào)控制器的WIFI模塊使用TCP/IP協(xié)議經(jīng)路由器連接云服務(wù)器，綁定云服務(wù)器公網(wǎng)IP。

本系統(tǒng)的設(shè)計需要控制中央空調(diào)控制器的溫度、關(guān)機(jī)以及背光開啟和關(guān)閉。首先在利用遠(yuǎn)程桌面登錄騰訊云服務(wù)器，在管理員權(quán)限下進(jìn)入命令行之后連接數(shù)據(jù)庫，建立數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)表，然后插入字段4個字段id、set_temp、bk_ground、close_eqv然后插入一條記錄id=1、set_temp=26、bk_ground=0、close_eqv=0，表示設(shè)置中央空調(diào)控制器的溫度為26度，bk_ground=0表示背光的關(guān)閉，等于1表示背光開啟，close_eqv=0則表示關(guān)機(jī)。服務(wù)器端與STM8鏈路用TCP/IP協(xié)議，PHP的socket編程監(jiān)聽STM8請求命令。微信與服務(wù)器通信時，將微信端作為HTTP客戶端，通過POST方式向服務(wù)器提交命令，服務(wù)器獲取微信端提交的命令并存入MySQL數(shù)據(jù)庫。

2.2.1 服務(wù)器與中央空調(diào)控制器通信

PHP的socket編程，用于建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的客戶端和服務(wù)端之間通信鏈路。通過php的socket_create函數(shù)創(chuàng)建一個socket套接字，建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流（在本系統(tǒng)中WIFI模塊作為客戶端連接服務(wù)器），然后綁定騰訊云服務(wù)器的內(nèi)網(wǎng)IP地址與需要監(jiān)聽的端口號，監(jiān)聽相應(yīng)套接字，阻塞直到客戶端連接上，WIFI模塊連接上服務(wù)器之后可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。在管理員模式進(jìn)入命令行，運行編寫好的PHP程序，socket通信的流程如圖3所示。

圖3 socket通信的流程

WIFI模塊與服務(wù)器通信編寫了一套通信協(xié)議，WIFI模塊與服務(wù)器通信采用一發(fā)一回的模式，當(dāng)下位機(jī)請求數(shù)據(jù)時，服務(wù)器收到請求返回數(shù)據(jù)給下位機(jī)，通信協(xié)議如下：

下位機(jī)請求時發(fā)送數(shù)據(jù)：START

服務(wù)器響應(yīng)為：RTART XX A B C

其中START表示數(shù)據(jù)請求命令（START后的+++代表WIFI退出透傳模式），RTART表示返回的數(shù)據(jù)，XX代表發(fā)送給空調(diào)控制器的溫度設(shè)定的數(shù)字字符，A的位置若為字符‘a(chǎn)’代表關(guān)機(jī)，其他值忽略，B的位置若為字符‘b’代表關(guān)閉背光，C的位置若為‘c’，代表關(guān)閉背光，其中B與C的位置不能同時為‘b’和‘c’，數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過程如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過程

2.2.2 微信小程序與服務(wù)器通信

微信小程序與服務(wù)器之間通過HTTP協(xié)議進(jìn)行通信，微信小程序作為HTTP協(xié)議的客戶端，通過POST方式向服務(wù)器發(fā)送HTTP請求并上傳數(shù)據(jù)，服務(wù)器接收到請求命令之后首先判斷POST方式獲取的id或者set_temp、bk_ground、close_eqv中三者之一的值是否為空，若為空則忽略，否者連接MySQL數(shù)據(jù)庫并將獲得的數(shù)據(jù)更新到相應(yīng)id對應(yīng)的數(shù)據(jù)表中。

2.3 微信小程序的搭建

利用微信開發(fā)者工具進(jìn)行微信小程序的程序編寫，小程序框架提供了一個名為wx.request()的方法，用于發(fā)起HTTP請求，并且發(fā)送相應(yīng)的命令給服務(wù)器，服務(wù)器將此命令下發(fā)給下位機(jī)，進(jìn)而實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的作用，搭建好的微信小程序如圖5。

圖5 微信小程序

3 結(jié)束語

本文設(shè)計了一款基于微信小程序控制的中央空調(diào)控制器。其中用到了微信小程序開發(fā)技術(shù)、PHP、MySQL數(shù)據(jù)庫、STM8單片機(jī)等，微信小程序與服務(wù)器通過HTTP協(xié)議通信，服務(wù)器與單片機(jī)通過TCP/IP協(xié)議通信，最終實現(xiàn)了微信小程序遠(yuǎn)程控制中央空調(diào)。