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用51微控制器做一個物聯網溫度計+遠端開關

一 故事背景

1,對物聯網技術感興趣的朋友想玩一些物聯網應用練練手,這個正好合適。
2,剛畢業的萌新或者還沒有畢業的青年男女,想學習物聯網知識,這個適合你練手。
3,已經入坑微控制器開發很久的工程師,想了解最新的物聯網架構,接觸一下網際網路的思維,這個很合適。
4,拿這個專案練手很“划算”。視訊在阿里雲大學線上免費看,原始碼相關軟體可以去零妖部落格免費下載作為參考,原理圖和PCB個人可以免費下載使用。單純討論經濟成本,自己打樣+購買元器件估計RMB100。想想啊兄弟們,100塊錢的投入,買不來吃虧買不來上當,換來的是一丟沉甸甸的物聯網知識。
5,整個專案得到了阿里雲(iot.aliyun.com)IOT事業部的大力支援,感謝阿里的同學給予幫助。

 

二 物聯網框架

假設你是一個設計“農用電子溫度計”的工程師。一個養雞場希望探索雞舍溫度與產蛋量的關係。
你會怎麼做?
用網際網路的思維來思考的話,可以這樣做。。。。。

  1. 在雞舍的不同區域安裝溫度感測器,並將溫度資料上傳至伺服器;    
  2. 統計每天的產蛋量,並定時上傳到伺服器;  
  3. 在伺服器上面可以跑一些機器學習或者深度學習或者其他適合這個場合的的演算法,演算法的輸入引數就是海量的溫度資料,產蛋量,對應的時間點等;
  4. 經過數個月的訊號採集和分析,伺服器可以輸出一個適合這個雞舍的數學模型;
  5. 進一步驗證此模型是否足夠優秀,並根據科學資料的指導合理安排雞舍的採暖,做到節能高產!
  6. 真實的環境中,還會有很多引數影響產量,比如進食時間,外部噪音水平,母雞的飼養密度,光照的控制等等,你都可以做成感測器將資料量化,上傳至伺服器進行科學計算。

整個環節中每一種感測器都發揮了不可替代的作用。
單獨拿出溫度感測器討論一下“物聯網”的架構:

  1. 傳統的裝置先上報資料到伺服器,可以用WIFI聯網。市場上買一個WIFI模組,型號EMW3080.
  2. 裝置通過WIFI模組連結路由器後就可以上網了。你不用花費資金購買自己的雲伺服器,可以通過TCP的方式連結到阿里雲的IOT專用伺服器(每個月會有免費的額度,100萬條訊息)。
  3. 和伺服器建立好TCP通道後,就好比兩個人打電話,已經接通了。大家說的話都是普通話才可以被雙方理解。裝置和伺服器說話,用的是叫 MQTT 的通訊協議。
  4. 溫度資訊通過MQTT協議上報至IOT伺服器。IOT伺服器可以將其轉發至資料庫進行長久儲存。
  5. 物聯網平臺順便將資料轉發到“機器學習”中。機器學習是阿里雲專門的一個大資料分析的平臺,專業處理各種疑難雜症。

零妖老哥這個教程,解決的是整個環節中很小的一個問題,將溫度資訊上傳到IOT平臺。

 

三 用51微控制器+溫度感測器+WIFI模組繪製原理圖

原理圖和PCB已經開源,個人可以免費使用,打樣測試。

1,零妖老哥在器件選型的時候,特別注意了器件的封裝(外觀尺寸)。所有的元器件都是為了方便生手焊接的,最小的0603電容電阻,最大的是直插的繼電器。
2,買WIFI模組的時候,一定要向賣家確認模組本身的韌體是AT指令的,而且版本是AT2.0
3,簡單的原理圖講解零妖老哥已經拍成了視訊,在阿里雲大學可以免費學習。

 

四 100元人民幣左右動手打樣+焊接除錯

點選這裡進入可以檢視和下載原理圖+PCB。

PCB打樣,購買元器件,焊接元器件是你應該掌握的一條龍技能。
零妖這裡說一下購買元器件時,可以參考BOM中的編號,這個編號在立創商城是唯一的,你可以根據這個編號作為參考來購買器件。
如果你不想自己焊接,可以聯絡零妖,不過你需要付出99元人民幣的代價(自己打樣其實和這個價格差不多)。收這個價格主要是考慮鼓勵大家自己動手去做,而不是直接去買現成的板子。

五 51微控制器軟體試玩(具體程式碼你可以看原始碼)

視訊在阿里雲大學線上免費看
點上述連結去看視訊的第一集,快速體驗一把。
簡單的順序是這樣的:

  1. 給微控制器下載零妖寫好的程式(倉促的作品,你可以寫的比它還棒,鼓勵你自己寫)
  2. 開啟零妖的上位機(最好是64位的WIN系統),填寫WIFI的SSID和密碼。
  3. 去阿里雲的物聯網平臺註冊一個賬號,並實名認證。也可以用淘寶賬號登陸。
  4. 根據視訊的提示去IOT的控制檯簡單操作一下。
  5. 好了,在平臺檢視溫度吧。

 

六 開發Web應用或者手機APP(靠聰明的你了!)

縱覽整個物聯網開發的架構,可以發現這個是團隊協作的事情。
做事情一定要抱團,物聯網專案開發也不例外。底層硬體和微控制器程式的維護需要一位工程師,伺服器端的邏輯程式碼需要至少一位工程師,資料視覺化和資料加工以及UI介面的設計需要至少一名工程師。
當你發現某公司希望你一個人搞定物聯網的時候,恭喜你,你得到了一個發展團隊的機會!

 

原文連結
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