基于A(yíng)ndroid平臺的電熱水器遠程控制系統

3 服務(wù)器及控制器軟硬件設計

服務(wù)器及控制器共用一個(gè)MCU，硬件上可以集成在一起，以減小系統體積。MCU選用STM32F103，該單片機采用Cortex—M3的內核架構，具有功耗低、實(shí)時(shí)性好、IO口豐富等特點(diǎn)，十分適用于本系統的GPRS通信、開(kāi)關(guān)控制和溫度采集等功能。

為搭建服務(wù)器，MCU外接高性能工業(yè)級GPRS模塊SIM900A，其工作頻段為900/1800MHZ雙頻段，支持RS232串口和LVTTL串口，并帶硬件流控制，支持5V～24V的超寬工作范圍，經(jīng)電平轉換后可以非常方便地與STM32進(jìn)行連接，從而提供短信和GPRS數據傳輸等功能。模塊采用串口通信發(fā)送和接收來(lái)自MCU的指令。

控制器由光電隔離開(kāi)關(guān)電路和溫度采集電路兩部分構成，光電隔離開(kāi)關(guān)電路采用光電耦合器與可控硅構成，用于控制加熱器的開(kāi)關(guān)，實(shí)現弱電對強電的控制;溫度采集電路使用高精度的數字溫度傳感器DS18B20，經(jīng)防水設計后接入STM32的GPIO口。主要硬件電路如圖3所示。

STM32的軟件采用Keil開(kāi)發(fā)，主要包括溫度讀取、開(kāi)關(guān)控制和建立GPRS通信三個(gè)模塊。其中，DS18B20溫度讀取程序和IO口開(kāi)關(guān)控制程序十分常見(jiàn)和簡(jiǎn)單，不在此贅述?，F僅對GPRS通信程序進(jìn)行說(shuō)明，利用STM32控制SIM900A建立服務(wù)器需要的步驟和指令，見(jiàn)表2。按照表中所示順序利用串口向SIM900A發(fā)送AT指令，即可建立小型數據服務(wù)器。

4 運行結果

系統在實(shí)驗室中進(jìn)行了調試與試驗，利用容積2L的電熱杯模擬電熱水器。如圖4所示。圖中上半部分為服務(wù)器和控制器，STM32和SIM900A構成服務(wù)器，可控硅模塊控制電熱杯加熱器的通斷。左下所示為用經(jīng)過(guò)防水處理的DS18B20作為傳感器進(jìn)行溫度采集。圖右下所示，用一臺三星Android智能手機作為客戶(hù)端，設定水溫及開(kāi)關(guān)動(dòng)作。并獲取當前水溫，在手機屏幕上顯示。

試驗表明，服務(wù)器可以正確接收手機遠程控制指令，加熱器開(kāi)關(guān)狀態(tài)與手機遠程所設相同;水溫值能夠實(shí)時(shí)準確地顯示在遠端手機上，供用戶(hù)查看;水溫控制準確，誤差在±1℃，對家用沐浴用水來(lái)說(shuō)精度足夠。

5 結語(yǔ)

本系統基于Android平臺，設計了一套遠程水溫控制系統，具有隨時(shí)控制、實(shí)時(shí)監控、安裝方便的特點(diǎn)。通過(guò)調用Android提供的控件和網(wǎng)絡(luò )服務(wù)實(shí)現系統界面設計和人機交互實(shí)現家用電熱水器的智能遠程控制。由于采用GPRS通信方式，系統在長(cháng)期工作時(shí)比短信模式更加節省通信費用，運行成本大大降低。

經(jīng)測試，系統方案可行，電路穩定，控制精度滿(mǎn)足要求，遠程監控可靠，測試結果滿(mǎn)足本文設計要求。

系統還有需要完善的地方，如果要對多個(gè)家電甚至多個(gè)建筑中的電器實(shí)現同時(shí)遠程控制，則需要性能更高的MCU增加處理速度，并引入數據庫技術(shù)，提升數據交換的能力。這些有待進(jìn)一步研究和討論。