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机智云物联网

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机智云Gizwits智能硬件自助开发及云服务平台，全栈式物联网平台领导者，为智能硬件提供研发－测试－量产－售后等全生命周期服务。开放Api，支持硬件、应用和业务云二次开发，支持主流无线模块，支持任意IaaS的公有云、私有云、混合云全球部署。

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原创智联网家居控制系统设计

 2022-3-9 12:24  696 5 5 分类: 物联网文集: 机智云

摘要: 随着人们生活水平的提高，智能化生活观念不断普及，物联网智能家居已成为智能家居发展的新趋势，为此基于机智云物联网平台设计了一套智联网家居控制系统，主要由主控制器模块、WiFi物联网模块、LED控制模块、插座控制模块、窗帘控制模块和语音识别模块组成。该系统使人们的生活变得更加舒适和便捷，同时还能监控家中的安全隐患，应用广泛。

一、系统方案选择

（一）物联网平台选择

机智云为企业和个人开发者提供了物联网PaaS云服务平台，通过应用API、完善的SDK和IDE开发环境、控制器代码自动生成器、App代码自动生成器和微服务，提供大数据分析、人工智能应用和物联网应用服务。通过机智云Aiot开发平台，企业和开发者可以快速实现工业级的物联网连接管理、设备管理、应用支持、数据分析、计费分析、安全控制和第三方系统集成能力，构建、部署和管理物联网产品和应用。

阿里云物联网平台为设备提供安全可靠的连接通信能力，向下可以连接大数量的设备，并且支撑设备采集数据上传云端；向上提供云端API，指令数据通过API调用下发到设备端，从而实现远程控制。此外，IoT平台提供其他增值能力，例如设备管理、规则引擎、数据分析、边缘计算等等。

由于机智云物联网平台相较于阿里云物联网平台产业链相对完善，开发周期短，故本设计选用机智云物联网平台。

（二）语音识别方案选择

ISD9160是应用于音频记录播放的低功耗系统芯片（SOC）。ISD9160拥有一个CortexTM-M0核，最大工作频率为50MHz，内置145K字节的存储器和12K字节的SRAM。ISD9160配备了丰富的外设、多种串行接口（UART,SPI/SSP,I2C,I2S）。ISD9160集成了80分贝SNR和可编程增益放大器（PGA），可搭载麦克风，还配备了一个差动D类放大器，可直接驱动一个8欧姆扬声器，输出功率为1W。

LD3320在设计上非常注重节能与高效，不需要外接任何的辅助芯片，如Flash、RAM等存储芯片，从而降低了成本，将此芯片直接集成在现有的产品中，可以实现语音识别、语音控制、人机对话等功能，这是一个真正的单芯片解决方案。

由于LD3320语音识别方案比ISD9160方案技术成熟，且价格便宜，所以选用LD3320语音识别方案。

（三）无线通信方案选择

蓝牙是一种用于短距离的无线通信技术，通过蓝牙把电子装置连接起来，可以省去传统布线的麻烦。在当今数据**的时代，高速通信是必需的，而蓝牙的通信速率不是很高，从而影响到它的发展，并且蓝牙的频段是一个开放的频段，抗干扰能力弱。

NRF24L01是由NORDIC产生的无线通信芯片，它采用FSK调制，集成NORDIC增强型短脉冲协议，可以实现点对点或1至6的无线通信。输出功率的信道选择和协议设置可以通过SPI接口进行调控。它可以连接各种各样的微控制器芯片，具备完整的无线数据传输能力。其具有无线通信速度快（可以达到2Mbps）、体积小、宽电压工作、抗干扰能力强、兼容性好等优点。

因为家庭中有许多电器，有时还要考虑信号穿透衰减等问题，所以无线组网需要更强的穿透力以及抗干扰能力，此处选择NRF24L01通信。

二、硬件电路设计

（一）硬件总体方案设计

硬件方案主要由六部分组成，分别是主控制器电路、WiFi物联网模块控制电路、LED控制电路、插座控制电路、窗帘控制电路和语音识别电路，硬件的总体设计方案如图1所示。

图1 硬件总体设计方案

（二）控制系统六大模块

1．主控制器电路

主控制器由STM32单片机、NRF24L01无线发射模块以及OLED液晶显示模块组成。是整个项目的控制核心，其他模块都通过串口通信与主控制器连接到一起，其硬件电路如图2所示。

图2 主控制器原理图

2. WiFi物联网模块控制电路

选用STM32F103C8T6单片机为控制芯片，此款单片机具有处理速度快、扩展外设方便、运行稳定、价格便宜等优点。esp8266为WiFi模块，DHT11温湿度传感器实时检测家中的温度湿度，MQ-2为烟雾气体传感器实时检测家中空气的烟雾或气体，能够达到实时监测的目的，为家庭安全提供保障。物联网模块控制电路如图3所示。