物联网智能实验室
本帖最后由 王顺 于 2017-11-18 14:16 编辑参赛项目：物联网智能实验室
参赛组员：
4人
王顺 - 一只程序猿，最近喜欢折腾电子，负责电子设计与arduino程序编写
万大圣 - 某物联网公司产品经理，负责物联网智能实验室改造
向芸花 - 程序媛一枚，本职工作是做物联网前端，现在做物联网智能实验室技术分析。
陈宁佳 - 程序媛一枚，产品设计包装，外观包装分析，“打酱油”
项目简介：
关于智能实验室的一些管理装置,从我的了解中我觉得还欠缺不少，不够完善，不够智能。就比如在我们的学校中，没次去实验室都要借钥匙，用完了也要还钥匙，还要登记信息，偶尔管理员外出不能还钥匙，以及其他的种种缺陷，针对这一缺陷，我想能不能设计出一个较为完整的智能实验室系统。（现在只是简单的设计，后期将考虑，门禁系统，远程操作云端，智能安防系统，智能电力管理系统，以及远程视频监控系统和具体每个工作台的管理体系等），在本次的初次设计中，我只能完成其中的一部分智能系统，应为小e的资源有限，后期将逐步完善，达到预期的目的。（未经允许严禁抄袭）
接下来我介绍一下本期将实现的功能
1、微信端控制实验室的电力总闸（强电/弱电）
2、实验室语音广播（给实验室成员传达信息）
3、实验室门禁控制（不能算系统，只是简单的控制）
4、实验室环境监测
以上的只是其中的一部分，也是这次参赛的内容，接下来我将如期完成我的功能
团队成员主要由4个人，关于具体的参赛发帖介绍吧！
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/09/113006no1t6mb6tftj6x11.png
终于做完了，附上相应教程和作品功能
参赛作品
各位评委大家好！我们是物联网专业的发烧友们，在这里很荣幸能参加开发快平台举办的智能硬件开发大赛，非常感谢平台给我们一个展示的舞台，以及技术帮助和支持！希望有更多的创客朋友和发烧友，在一起交流切磋，通过一些科技技术的创新来解决身边遇到的实际困难。从平台举办这次的大赛以来的这段时间里，我们算的上是开发快的铁粉了，整合这次的开发快的《物联开发大赛》，我们做了一个物联网智能实验室系统，主要解决了实验室使用的一些常用的管理和监测等。 关于智能实验室的一些管理装置,从我的了解中我觉得还欠缺不少，不够完善，不够智能。就比如在我们的学校中，每次去实验室都要借钥匙，用完了也要还钥匙，还要登记信息，偶尔管理员外出不能还钥匙，以及其他的种种缺陷，针对这一缺陷，我想能不能设计出一个较为完整的物联网智能实验室系统，正因为想法，所以我们行动了！ 接下来我具体为大家介绍我们作品的硬件demo原型，功能，软件开发，以及我们的团队。
（一）硬件demo原型 1、首先我介绍一下我们参赛作品的硬件demo原型，所需要的硬件如下图所示， 所需要的硬件如下图所示
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204420l36mkgskbeepqmyu.png
IIClcd1602 RC522 RFID射频 IC卡 拨动开关
电磁力锁 两路5V 12V输出电源 8路继电器 lcd12864中文显示 模拟空调风扇 扬声器 自制功放 12V转5V 3.3V模块 arduino nano *2 12V灯泡 人体红外感应模块 小E开发板
作品的全照。由于我们的控制电路做在模型的顶上，所以难免上面有看起来有点笨厚。
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204429jbnoz9i5by9fyiov.png
本次作品从初始想法→解决问题→比赛报名→设计软件→设计硬件→软硬件调试→成功完成，
将花费我们半个月的时间，抛洒了我们的热情，但不后悔，最后完成了我们的硬件demo原型，
感谢开发快平台硬件技术支持和我们的团队队员辛勤劳动的汗水！
2、接下来我为大家标注了我们作品的硬件执行机构模块
这是我们作品正面介绍图
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204421p8l01xd7185zjjz3.jpg
智能实验室侧面室内介绍图
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204421jo53cz5yi6v7zaga.jpg
作品顶面硬件控制部分介绍图
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204422rqq9rpfzjgjcp5cc.jpg
（二）作品功能
1、上面为大家展示了我们作品的硬件demo原型，那接下来我为大家介绍的是我们的作品到的有什么功能，将详细为大家讲解。 本次作品设计采用了原有小e开发板的档位选择功能，在不改变原有的基础功能上来嵌入我们的实验室的功能。通过外接arduino开发板来处理小e开发板下发的指令，当然小e开发板我 们也做了相应的固件源码修 改，具体我将在后面软件部分详细介绍，每次换挡过后都要重新启动小e开发板，arduino开发板来获取ADC的值来进入不同的功能块，达到我们的功能 控制。
本作品原用了小e开发板的4个档模式：原有的功能将通过oled显示，嵌入的功能将通过ldc1602、lcd12864显示。
先说说门禁系统，主要是提示用户刷卡信息和开门状态
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204427nphxdehh9fz8mnn4.png
门禁初始化LCD12864显示界面
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204426tlng78opipaxv45r.png
刷卡成功信息提醒界面
一档模式，当全部档位处于关的状态时，led1602显示如下所示
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204421ikk62uul8ddmfryl.png
首先我们要把档位开关搬到一档，然后重新启动小e开发板上电（最右边按钮），arduino开发板通过ADC判断进入一档模式，
这时候lcd1602会显示如下，判断模式，提示教室是否有人；“0”代表没有人，“1”代表有人；
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204426hpfa0fo12dipff5n.png
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204419kac7b0bn7u2o5hqn.png
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204420mwzb6cgw2gkqr4zf.png
同时oled的显示功能和原来的小e开发板一样，具有温湿度和人机交互显示功能；由于我们的实验室就是我们的教室，所以我们就刷的固件是智能教室。
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204426eds9bbgqqnh0b5g6.png
二档模式，进入二档模式其实和进入一档模式是一样的，先搬档位在给小e开发板上电，然后arduino开发板通过ADC判断进入一档模式， 这时候lcd1602会如下显示，在二档我们做了一个温湿度显示，时刻监控实验室室内环境。
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204421edrmattrrrda2fu4.png
同时手机微信端可以查看大气压数据
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204427goamnltnw3zltlwz.png
三档模式，档位操作同上；这个档位比较特殊，也是我们作品设计的最复杂的部分，我们利用了原来的小e开发板的多彩灯光的GPIO的三个输出引脚的输出状态， 通过arduino开发板来读取相应引脚电平的变化来作出相应的开关控制。（具体软件部分介绍）
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204423oqxrxahqor8wxwz3.jpg
微信控制端用了小e的led多彩控制界面，我为大家标注了每一个颜色所代表的功能，其余预留区域可以更据代码自行开发，在后期将对微信端的多彩控制界面进行修改， 达到预期的控制界面；同时lcd1602会显示三档工作的状态，其中数字可以显示0~7八中状态，对应上面的八种控制；比如显示“5”表示， 工作于八中状态中的第5个状态对应的模拟空调打开；显示“0”，标示所有控制全部断开。
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204428cubkspj5ww28izsu.png
四档模式，第四档我们主要利用了小e开发板的语音留言功能，我们将语音留言通过我们自制的功放播放出来，主要面对使用实验室的同学进行广播通知，省去了人为的传话或者打电话（万一不知道号码）等之内的繁琐的事。功能上我们采用了节约能源模式，当档位开关搬到4档时，自制功放电源打开，收到语音进行广播（可调音量），不需要广播时（其他档位）断开功放电源，节约能源；同时lcd1602会提示功放电源的开关状态。
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204428atglvtg224qqvqzl.png
（三） 软件开发
1、修改小e固件源码；想到软件，大家都觉得是一件头疼的事，但是只要大家看懂了就没有那么复杂了，软件也是硬件的灵魂，是很重要的部分。接下来我为大家解释一下我的软件编 写流程。
首先我们去官网下载小e开发板的固件及开发环境，以及下载工具，至于源码怎么用编辑器打开就不用多说了，我用的是Source Insight 3.5,好像有中文版本的；
Source Insight 3.5 工具
首先我们在et_user_app.c中找到rgb驱动函数，它主要是控制多彩灯GPIO的，
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204426ad6h7d4h664shf6k.png
然后我们根据函数跳进去，在RGB_light.c中，把RGB_light_set_color屏蔽掉，然后再自己写一个函数。
[*]/******************************************************************************
[*]* FunctionName : RGB_light_set_color
[*]* Description: set pwm period
[*]* Parameters : uint16 freq : 100hz typically
[*]* Returns : NONE
[*]*******************************************************************************/
[*]/*void ICACHE_FLASH_ATTR
[*]RGB_light_set_color(et_uint8 r, et_uint8 g, et_uint8 b)
[*]{
[*] et_uint32 period = RGB_light_get_period();
[*] et_uint32 max_duty = PWM_DUTY_MAX(period);
[*]
[*]#ifdef USER_PRINT_DEBUG
[*] printf("set color: R(%02x) G(%02x) B(%02x)\r\n", r, g, b);
[*]#endif
[*]
[*] // red
[*] if (0x41 == r)
[*] r = 0x05;
[*] else if ((r - 0x0c) > 0)
[*] r = r - 0x0c;
[*] else if (r == 0)
[*] ;
[*] else
[*] {
[*] if (0x03 == r)
[*] r = 0;
[*] else
[*] r = 0xff - 0x0c + r;
[*] }
[*]
[*] // green
[*] if (0xc1 == g)
[*] g = 0x81;
[*] else if (0x7f == g)
[*] g = 0x3f;
[*] else if (0xc6 == g)
[*] g = 0xc5;
[*] else if (0x28 == g)
[*] g = 0;
[*] else if ((g - 0x0c) > 0)
[*] g = g - 0x0c;
[*] else if (g == 0)
[*] ;
[*] else
[*] g = 0xff - 0x0c + g;
[*]
[*] // blue
[*] if (0xfa == b)
[*] b = 0x9f;
[*] else if (0x69 == b)
[*] b = 0xf4;
[*] else if (0xe2 == b)
[*] b = 0x5d;
[*] else if ((b - 0x0c) > 0)
[*] b = b - 0x0c;
[*] else if (b == 0)
[*] ;
[*] else
[*] {
[*] if (0x0a == b)
[*] b = 0x0;
[*] else if (0x0c == b)
[*] ;
[*] else
[*] b = 0xff - 0x0c + b;
[*] }
[*]
[*]#ifdef RGB_COMMON_GND
[*] RGB_light_set_duty(RGB_TO_DUTY(r, max_duty), LIGHT_RED);
[*] RGB_light_set_duty(RGB_TO_DUTY(g, max_duty), LIGHT_GREEN);
[*] RGB_light_set_duty(RGB_TO_DUTY(b, max_duty), LIGHT_BLUE);
[*]#else
[*] RGB_light_set_duty(RGB_TO_DUTY((et_uint8)~r, max_duty), LIGHT_RED);
[*] RGB_light_set_duty(RGB_TO_DUTY((et_uint8)~g, max_duty), LIGHT_GREEN);
[*] RGB_light_set_duty(RGB_TO_DUTY((et_uint8)~b, max_duty), LIGHT_BLUE);
[*]#endif
[*] RGB_light_start();
[*]}
[*]
[*]/******************************************************************************
[*]* FunctionName : RGB_light_init
[*]* Description: light demo init, mainy init pwm
[*]* Parameters : none
[*]* Returns : none
[*]*******************************************************************************/
复制代码
整个函数里面的内容全部屏蔽掉，然后就在上面在写一个一样的函数；
[*]#define GPIO_OUTPUT_SET(gpio_no, bit_value) \
[*]gpio_output_conf(bit_value<<gpio_no, ((~bit_value)&0x01)<<gpio_no, 1<<gpio_no, 0)
[*]上面定义部分这个必须要加，才能配置GPIO引脚为输出模式。
[*]RGB_light_set_color(et_uint8 r, et_uint8 g, et_uint8 b)
[*]{
[*] int flag=0;
[*]
[*] //直接控制IO
[*] // red
[*]
[*] os_printf("mode error, r = %d\n", r);
[*] os_printf("mode error, g = %d\n", g);
[*] os_printf("mode error, b = %d\n", b);
[*]
[*] if (0xfd == r && 0x28 == g && 0x0a == b)//大红
[*] {
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_0_OUT_IO_NUM, LOGIC_LL);//100
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_1_OUT_IO_NUM, LOGIC_HL);
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_3_OUT_IO_NUM, LOGIC_HL);
[*] //os_printf("mode error, r = %d\n", r);
[*] flag=1;
[*] }
[*] if (r ==0x00 && 0xd1 == g && b == 0x69)//绿色
[*] {
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_0_OUT_IO_NUM, LOGIC_HL);//010
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_1_OUT_IO_NUM, LOGIC_LL);
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_3_OUT_IO_NUM, LOGIC_HL);
[*] //os_printf("mode error, g = %d\n", g);
[*] flag=1;
[*] }
[*] if (r == 0x41 && g ==0x00 && 0xfa == b)//蓝(靛青)
[*] {
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_0_OUT_IO_NUM, LOGIC_HL);//001
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_1_OUT_IO_NUM, LOGIC_HL);
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_3_OUT_IO_NUM, LOGIC_LL);
[*] //os_printf("mode error, b = %d\n", b);
[*] flag=1;
[*] }
[*]
[*] if(0xe6 == r && g== 0x1c && b ==0xbe)//玖红
[*] {
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_0_OUT_IO_NUM, LOGIC_LL);//111
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_1_OUT_IO_NUM, LOGIC_LL);
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_3_OUT_IO_NUM, LOGIC_LL);
[*] //os_printf("mode error, b = %d\n", b);
[*] flag=1;
[*] }
[*]
[*] if(0x96 == r && g== 0x00 && b ==0xff)//紫色
[*] {
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_0_OUT_IO_NUM, LOGIC_HL);//011
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_1_OUT_IO_NUM, LOGIC_LL);
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_3_OUT_IO_NUM, LOGIC_LL);
[*] //os_printf("mode error, b = %d\n", b);
[*] flag=1;
[*] }
[*]
[*] if(0x06 == r && g== 0x76 && b ==0xf4)//钻蓝
[*] {
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_0_OUT_IO_NUM, LOGIC_LL);//101
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_1_OUT_IO_NUM, LOGIC_HL);
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_3_OUT_IO_NUM, LOGIC_LL);
[*] //os_printf("mode error, b = %d\n", b);
[*] flag=1;
[*] }
[*]
[*] if(0x03 == r && g== 0xc6 && b ==0xe2)//湖蓝
[*] {
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_0_OUT_IO_NUM, LOGIC_LL);//110
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_1_OUT_IO_NUM, LOGIC_LL);
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_3_OUT_IO_NUM, LOGIC_HL);
[*] //os_printf("mode error, b = %d\n", b);
[*] flag=1;
[*] }
[*]
[*] if(flag == 0)//关闭
[*] {
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_0_OUT_IO_NUM, LOGIC_HL);//000
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_1_OUT_IO_NUM, LOGIC_HL);
[*] GPIO_OUTPUT_SET(PWM_3_OUT_IO_NUM, LOGIC_HL);
[*]
[*] flag=1;
[*] }
[*] }
[*]
复制代码
大家看到这里，想必都已经看清楚我的思路了吧！这段程序是收到手机微信端发来的rgb的值进行的一个判断，然后再配置对应的GPIO口的一个高低电平状态， 接下来我们要去Pwm.h中去定义一下我们要输出的GPIO口的引脚，
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204419lzey4i362zay4o2o.png
定义好了，我们还要去把原来默认的GPIO口的PWM输出去屏蔽了，不然一上电，配置的GPIO就有PWM输出，我们要去掉他默认的输出功能，现在好了，固件就修改到这里，至于oled显示自定义显示文字，我就不说了，太简单了，论坛有教程，接下来就是arduino开发板要做的事情了。
2、写代码获取GPIO脚电平状态。首先我会想到要用arduino开发板来完成GPIO的状态读取，因为arduino开发简单，时间短，易上手，自己写的代码主要有两个个功能，第一读取GPIO状态，第二对GPIO的状态进行相应的控制，第三门禁系统控制；部分源码如下所示：
[*]/**********************************************
[*]函数名：Pattern_Zero
[*]描述：小E开发板工作模式的判断
[*]输入：
[*]输出：
[*]返回：
[*]注意：
[*]***********************************************/
[*]void Pattern_Zero(void)
[*]{
[*]if(val<=10)//不拨动档位0000
[*]{
[*]
[*] mode_4=1;
[*]
[*] AUDIO_state(1);
[*] RGB_state_Close();
[*] lcd.setCursor(0, 1);
[*] lcd.print("Choice Pattern"); //选择模式
[*]}
[*]
[*]else if(val<=60)//四档功放电源控制0001
[*]{
[*] mode_3=1;
[*]
[*] RGB_state_Close();
[*] AUDIO_state(0);
[*] lcd.setCursor(0, 1);
[*] lcd.print("frequency open");//功放电源开关打开
[*]}
[*]
[*]else if(val<=110)//三档RGB模式0010
[*]{
[*] mode_2=1;
[*]
[*] AUDIO_state(1);
[*] RGB_state();
[*]}
[*]
[*]else if(val<=160)//二档温湿度显示0100
[*]{
[*] mode_1=1;
[*]
[*] AUDIO_state(1);
[*] RGB_state_Close();
[*] DHT11_state();
[*]}
[*]
[*]else if(val<=215)//一档待定1000
[*]{
[*] AUDIO_state(1);
[*] mode_0=1;
[*] RGB_state_Close();
[*] people_judge();
[*]}
[*]}
[*]
复制代码
最后，作品的全部质料我将全部上传百度云盘，视频质料等待比赛完毕一并上次！
（四）团队介绍 我们都知道团队应该是Team，而不是Group，也就是说团队不仅仅是一群人的简单的组合，而一定是不同成员有分工、有协同，是一个有机的整体，这个就叫做协同合作、相互支持。团队成员根据工作需要，根据个人特长，合理分工，有效协同，一起把事情做好。团队成员之间协同合作、互相支持，就是要使1+1>2，并且不断改进提高，使效能（效率+效果）达到最大化，1+1能不能=3，能不能=4，甚至更大，就看我们在团队的工作中如何更有效的协作和互相支持，这需要不断的训练。 我们的团队成员，王顺、万大圣、杨琴娟、邹栋才，他们都来自物联网工程，其所涉及的专业知识面很广泛。诸如：模拟电子技术、数字电子技术、通信原理、物联网概论、C语言、单片机应用与编程、PCB电路板绘制、多媒体技术、微信开发、CAD绘图等,通过我们的辛勤劳动，做事认真负责，思虑周详，良好的团队凝聚力和向心力。“相对分工，绝对合作”，取长补短，共同完成项目作品。 以下是我们的作品制作过程的照片
http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204423q4o048lf4l34w554.jpg http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204423e16gbzesbjjatsjn.jpg http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204424olyg2m8sg16ksgkt.jpg http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204424t4g4dvt0jbdgv055.jpg http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204424k6n6xgs3zg95536n.jpg http://bbs.kaifakuai.com/data/attachment/forum/201705/31/204425ucmynyomdncorrle.jpg
到此整个智能实验室系统的制作就完成啦，应该说整个过程并没有任何复杂的编程，经过封装的数据接口只需简单的几句函数就能完成读取。由这个项目的启发，我发现我们的产品还是很有市场前景的，恰好赶上物联网时代的到来，智能实验室系统美好的前景让我们拭目以待吧！
视频连接 http://v.youku.com/v_show/id_XMzExODc5Nzc2OA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1
质料百度盘http://pan.baidu.com/s/1i563LHj
谢谢分享学习一下 厉害!!!
高手啊
1.感谢对社区比赛的支持，演示视频开头需要添加大赛宣传海报，请补充完整。具体要求请参考：
http://www.arduino.cn/thread-47517-1-1.html
2.开发者积分和贡献值已发放，请点击以下链接领取纪念衫并参与抽奖~
http://www.arduino.cn/thread-48132-1-1.html
3.比赛结果会在11.15号前公布，请耐心等待。 有点难度啊，兄弟
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