要實(shí)現(xiàn)空調(diào)控制，就是要發(fā)送紅外信號，所以要有紅外發(fā)送功能。市面上空調(diào)種類繁多，肯定要適用多種品牌和機(jī)型，所以要有紅外學(xué)習(xí)功能。要支持場景聯(lián)動(dòng)，就要有環(huán)境感知傳感器。要支持手機(jī)控制，就要有云端和模組。綜上，設(shè)計(jì)功能有：1、紅外發(fā)送（紅外發(fā)射管）；2、紅外學(xué)習(xí)（一體化接收頭）；3、室內(nèi)溫度檢測（DHT11）；4、手機(jī)控制（通過涂鴉云模組實(shí)現(xiàn)）。

在實(shí)際場景中，空調(diào)的安裝位置一般都不固定，所以，紅外控制器不能近距離控制。參考其他大品牌紅外控制器設(shè)計(jì)，采用壁掛式設(shè)計(jì)，可以掛在天花板或墻壁上。控制板全部用立創(chuàng)EDA繪制，自己手工貼片，涂鴉云模組上面的文字是被清洗劑洗掉了，操作時(shí)大意了。

硬件設(shè)計(jì)

1.電源

電源部分采用Micro USB接口，直接提供5V電源，經(jīng)過內(nèi)部分壓得到3.3V電壓，為MCU、涂鴉云模組和外圍電路供電。降壓采用TI的TLV62569DBVR電源芯片，外圍器件少，功率大，紋波小。

2.云模組

采用涂鴉智能提供的WBR1D-IPEX云模組，WBR1D是雙頻雙模模組，支持WI-FI和藍(lán)牙，采用MCU接入方案，通過串口與MCU連接。

3.MCU

MCU采用ST的STM32F103C8T6，64K的Flash。

4.紅外發(fā)射

紅外發(fā)射采用紅外管，因?yàn)槭潜趻焓桨惭b方式，所以對控制范圍有要求，本設(shè)計(jì)中采用8顆紅外發(fā)射管并聯(lián)，每科管子由一顆大功率三極管驅(qū)動(dòng)，所有三極管由一個(gè)控制端驅(qū)動(dòng)。以提高發(fā)射功率，提高發(fā)射功率后，紅外控制范圍會(huì)明顯擴(kuò)大。（多顆紅外管最好并聯(lián)控制，不要為畫PCB方便或者節(jié)省器件而選擇串聯(lián)，串聯(lián)的管子都不會(huì)正常工作，發(fā)射功率會(huì)大幅度下降。）

5.紅外接收

紅外接收比較簡單，直接采用一體化接收頭。

6.附加電路

按鍵

按鍵用于配網(wǎng)使用，但是在實(shí)際調(diào)試時(shí)，模組會(huì)自動(dòng)配網(wǎng)，所以按鍵改為清除紅外預(yù)存的數(shù)據(jù)。

LED

LED用于指示配網(wǎng)狀態(tài)和進(jìn)入紅外學(xué)習(xí)模式，以及故障閃爍。

DHT11

DHT11用于檢測室內(nèi)溫濕度，在本設(shè)計(jì)中，紅外遙控器作為單品使用，DHT11可以向云端上報(bào)室內(nèi)溫度、濕度，可實(shí)現(xiàn)智能場景聯(lián)動(dòng)。

7.PCB設(shè)計(jì)

PCB設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)槭潜趻焓?，所以選了一個(gè)公模外殼。在設(shè)計(jì)時(shí)器件布局和PCB外形要符合外殼尺寸。

軟件設(shè)計(jì)

1.紅外接收實(shí)現(xiàn)

紅外接收比較簡單，如果是易于解析的NEC格式編碼，直接用定時(shí)器捕獲外部輸入電平時(shí)間長度即可，對于不易解析的編碼（廠家自定義的編碼）采用外部中斷和定時(shí)器方式測電平時(shí)間長度。對于NEC格式編碼，按照NEC編碼格式的規(guī)范，先判斷低電平時(shí)間，通過長度區(qū)分起始碼、數(shù)據(jù)碼和結(jié)束碼。網(wǎng)上例程比較多，這里就不贅述了，要注意的是：有的廠家空調(diào)雖然是NEC編碼，但是他們的編碼中高低電平長度一般都不同，所以在中斷中判斷電平長度時(shí)，要注意設(shè)置范圍。

2.紅外發(fā)射實(shí)現(xiàn)

紅外發(fā)射是紅外管完成，注意：紅外管不發(fā)射紅外在接收端輸出1，發(fā)射紅外在接收端輸出是0，這里要注意區(qū)分。

實(shí)現(xiàn)方式用定時(shí)器輸出一個(gè)38K的方波，控制方波輸出的時(shí)間長度即可實(shí)現(xiàn)發(fā)送不同的數(shù)據(jù)和編碼。本項(xiàng)目采用兩個(gè)定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)發(fā)送紅外，TIM1輸出38K載波，TIM3定時(shí)，由TIM3計(jì)時(shí)，控制TIM1輸出/關(guān)閉PWM，這樣可以實(shí)現(xiàn)任意時(shí)間長度發(fā)送。但是這樣比較耗費(fèi)MCU資源，對于STM32來說，影響不大，對于小型MCU就要考慮資源了。

3.紅外學(xué)習(xí)功能

本項(xiàng)目中只實(shí)現(xiàn)NEC編碼紅外學(xué)習(xí)，當(dāng)按下手機(jī)端空間時(shí)，如果沒有指令，會(huì)自動(dòng)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，等待發(fā)送紅外指令。紅外指令接收到以后，會(huì)自動(dòng)保存。

4.云功能實(shí)現(xiàn)

因?yàn)槭褂猛盔f的MCU接入方案，云端只做功能和APP界面的配置，并下載MCU的SDK，將SDK移植到代碼中即可

云端功能配置：

APP界面配置：

5.防跑飛

在實(shí)際測試過程中遇到了，設(shè)備掉線和控制無反應(yīng)問題，起初以為是網(wǎng)絡(luò)問題，更換網(wǎng)絡(luò)以后，問題依舊存在。拆下板子發(fā)現(xiàn)整個(gè)PCB發(fā)燙，測量MCU供電只有接近2V左右，照理說可以正常工作。拔掉電源，重插，MCU供電恢復(fù)。等待問題再次出現(xiàn)時(shí)，測得紅外管驅(qū)動(dòng)三極管控制端一直是低電平，問題發(fā)現(xiàn)了：8顆紅外發(fā)射管的發(fā)射功率比較大，在關(guān)閉輸出時(shí)可能是被中斷打斷，導(dǎo)致關(guān)斷不成功，紅外管一直處于發(fā)送狀態(tài)，時(shí)間一長，8顆紅外管總電流增大，提供給MCU的電流減小，出現(xiàn)假死現(xiàn)象。

為了解決這個(gè)問題，增加了三道防線，一是每次發(fā)送完成后將輸出和定時(shí)器一起關(guān)閉，這樣可以減少中斷沖突的機(jī)率。二是增加STM32內(nèi)部測溫，一旦檢測到溫度超過允許值，再關(guān)定時(shí)器和PWM輸出1次，如果超過警報(bào)值，直接復(fù)位MCU。三是增加看門狗，定時(shí)喂狗，防止假死和程序跑飛。加上這三道防線后，實(shí)測問題不再發(fā)生。

關(guān)鍵點(diǎn)分析

1.MCU_SDK 移植

涂鴉提供配套的MCU SDK，具體使用方式涂鴉也提供很多的文檔，b站也有很多案例。我們只需要移植到MCU中即可，通過串口通訊，實(shí)現(xiàn)MCU接入。注意接涂鴉模組串口的波特率，一般默認(rèn)是9600，也可以修改為115200，具體在云端控制臺(tái)的硬件開發(fā)->模組固件中修改。

2.空調(diào)控制

以上工作完成后，重點(diǎn)來了，代碼寫得再漂亮，電路設(shè)計(jì)再完美，控制不了空調(diào)都等于0。大家都知道空調(diào)是紅外遙控控制，所以本項(xiàng)目就是發(fā)射空調(diào)遙控器發(fā)射的紅外編碼，代替遙控器控制空調(diào)。這里的難點(diǎn)在于如何獲得空調(diào)的紅外編碼，目前市面上銷售的空調(diào)，紅外編碼都是廠家自定義的。售后或者說明書里面也不會(huì)提供具體的編碼協(xié)議，所以只能自己去解析。下面簡述解析過程，解析篇幅較多，詳細(xì)內(nèi)容請移步“閱讀原文”。

首先要獲得紅外的編碼，我的方式是用邏輯分析儀和紅外接收頭，按遙控器的一個(gè)鍵，查看分析儀捕獲的波形，通過波形解析出數(shù)據(jù)，這個(gè)過程不難，但是很繁瑣。

3.App功能配置

App界面除了默認(rèn)功能外，加了部分功能，因?yàn)槭褂玫墓鍭PP界面，所以界面UI和功能自定義的范圍有限，后期會(huì)改成面板SDK開發(fā)，現(xiàn)階段時(shí)間不多，做不了開發(fā)。以強(qiáng)勁功能為例，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，沒有添加強(qiáng)勁功能。現(xiàn)在要添加，首先進(jìn)入涂鴉IoT開發(fā)平臺(tái)，找到項(xiàng)目，進(jìn)入APP面板配置頁面，在頁面點(diǎn)擊“編輯”，配置好屬性和關(guān)聯(lián)功能以后，點(diǎn)擊發(fā)布，涂鴉會(huì)自動(dòng)打包，打包好了以后，會(huì)提供測試二維碼，掃二維碼可以測試這個(gè)面板，如果測試通過點(diǎn)正式發(fā)布，發(fā)布以后，手機(jī)端退出“涂鴉智能”APP，重新進(jìn)入，添加的功能就生效。

總結(jié)

這次使用涂鴉智能，不管是整體開發(fā)流程，還是技術(shù)服務(wù)，涂鴉做得非常好。涂鴉模組提供MCU SDK，用戶只需要移植到MCU OS中，即可完成上云操作，節(jié)省研發(fā)和調(diào)試周期。涂鴉提供的穩(wěn)定MCU接入模組SDK，減少用戶程序邏輯架構(gòu)不嚴(yán)謹(jǐn)造成的錯(cuò)誤，減輕用戶底層代碼量。涂鴉技術(shù)支持服務(wù)也非常周到，不定期詢問開發(fā)者是否有問題需要解決，這點(diǎn)比某科模組做的好。

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