基于Proteus IOT Builder的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

丁亞茹 李文趨

摘 要：基于Proteus IOT可視化技術(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)以Arduino UNO 328作為核心，ESP8266作為wifi通信模塊，使用外設(shè)模型Gokit3，包括：DHT11溫濕度傳感器、直流電機(jī)、紅外對(duì)管和RGB燈等;傳感器采集到的室內(nèi)參數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)WIFI模塊發(fā)送到手機(jī)APP（IOT Controller），用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)APP實(shí)時(shí)查看當(dāng)前的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。通過(guò)軟硬件結(jié)合，系統(tǒng)能夠精確對(duì)室內(nèi)環(huán)境各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行精確的監(jiān)控同時(shí)可以及時(shí)的獲取室內(nèi)參數(shù)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：Proteus;環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng);可視化編程;IOT Builder

中圖分類(lèi)號(hào)：TP 391.9 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

Proteus軟件是英國(guó)的一款EDA工具軟件，它功能齊全，界面多彩，是近年來(lái)備受電子設(shè)計(jì)愛(ài)好者青睞的一款電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)與仿真軟件。在Proteus的8.8版本中有一個(gè)新的模塊IOT Builder，利用該模塊可以實(shí)現(xiàn)可視化的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)。[1]本文就是利用IOT Builder制作了一款物聯(lián)網(wǎng)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)WiFi模塊與手機(jī)APP連接，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)控制。

2 總體設(shè)計(jì)

室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)總體方案結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括：8266WiFi模塊，DHT11傳感器，直流電機(jī)，Arduino UNO，紅外對(duì)管和RGB燈等，并實(shí)現(xiàn)如下功能：

（1）DHT11傳感器采集室內(nèi)環(huán)境的溫濕度;

（2）直流電機(jī)進(jìn)行抽濕和送風(fēng)操作實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)濕度的調(diào)節(jié);

（3）紅外對(duì)管顯示室內(nèi)人員情況，若有人則亮燈，無(wú)人則滅燈;

（4）RGB燈可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)燈光的調(diào)節(jié)。

3 硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件采用風(fēng)標(biāo)公司出品的Playkit物聯(lián)網(wǎng)可視化設(shè)計(jì)套件，采用Arduino UNO 開(kāi)發(fā)板并且配備了ESP8266WiFi模塊作為底板，配合Playkit功能板。Playkit功能板的外設(shè)包括：DHT11傳感器，直流電機(jī)，紅外對(duì)管和RGB燈等，硬件連接圖如圖2所示。

4 軟件設(shè)計(jì)

IOT Builder采用可視化設(shè)計(jì)。在IOT Builder的流程圖中，SETUP函數(shù)完成初始化的工作，LOOP函數(shù)完成不斷監(jiān)聽(tīng)手機(jī)APP請(qǐng)求并采集DHT11溫濕度數(shù)據(jù)的功能。讀取溫濕度數(shù)據(jù)的功能模塊如圖3，創(chuàng)建一個(gè)Temperature變量，利用readTemperature函數(shù)讀取數(shù)值，濕度數(shù)據(jù)同理（略）。

直流電機(jī)的控制在Onwind函數(shù)和Ondehum函數(shù)中實(shí)現(xiàn)，以O(shè)nwind函數(shù)為例，判斷按鈕狀態(tài)，如果按鈕按下則開(kāi)啟馬達(dá)，否則停止馬達(dá)，主要流程如圖4，Ondehum函數(shù)同理（略）。

紅外傳感器檢測(cè)室內(nèi)是否有人，首先判斷檢測(cè)開(kāi)關(guān)打開(kāi)否，如果打開(kāi)就讀入2號(hào)引腳，讀取紅外檢測(cè)結(jié)果并顯示。關(guān)鍵流程如圖5。

RGB燈的控制如圖6，讀取RGB分量數(shù)據(jù)取整后賦值給相應(yīng)變量再寫(xiě)入RGB燈控制芯片即可。

5 電路仿真與分析

進(jìn)行仿真時(shí)，用戶(hù)可以調(diào)節(jié)仿真頁(yè)面右側(cè)的調(diào)試彈出窗口里面的傳感器和外設(shè)模型，前面板的控件能夠與之實(shí)時(shí)交互，仿真效果如圖7。燒寫(xiě)程序到開(kāi)發(fā)板用IOT Controler搜索設(shè)備就能能實(shí)現(xiàn)APP與開(kāi)發(fā)板的交互。

6 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)基于Proteus IOT Builder模塊對(duì)軟硬件綜合進(jìn)行仿真和程序調(diào)試，經(jīng)過(guò)測(cè)試，本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測(cè)和控制，用IOT Builder開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用具有開(kāi)發(fā)效率高的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]http：//www.proteusedu.com.

[2]李文趨.Proteus IOT Builder在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018，（144）：240-241.

[3]曾宇，宋永端，王弼堃.基于Proteus和Keil軟件的溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28（14）：177-183.

作者簡(jiǎn)介：丁亞茹（1997-），女，河南駐馬店人，本科，物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè);李文趨（1979-），男，碩士，講師，畢業(yè)于福建師范大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)系計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，主要研究領(lǐng)域：物聯(lián)網(wǎng)、單片機(jī)、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)。