一种基于树莓派和Arduino的wifi控制反馈系统的制作方法

本发明属于智能控制技术领域，具体涉及一种基于树莓派和Arduino的wifi控制反馈系统。

背景技术：

Arduino开发板构建于开放原始码simple I/O介面版，并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。主要包含两个主要的部分：硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板；另外一个则是Arduino IDE，即计算机中的程序开发环境。Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。开发板上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器。对Arduino的编程是利用Arduino编程语言(基于Wiring)和Arduino开发环境(基于Processing)来实现的。基于Arduino的项目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件，它们之间进行通信(比如Flash,Processing,MaxMSP)来实现。

树莓派(Raspberry Pi)是一款基于ARM的微型电脑主板，以SD卡为内存硬盘，在卡片主板周围有两个USB接口和一个网口，可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口，以上部件全部整合在一张仅比信用卡稍大的主板上，具备所有PC的基本功能。它基于Linux的操作系统，Python的语言开发环境，同时也支持C，JAVA等语言。如今树莓派已经适用于众多场景，如：在智能家居方面，可以通过树莓派安装摄像头对室内环境进行视频监控；在企业应用方面，可以通过树莓派为企业搭建可移动的展示平台；在社会服务方面，可以为空巢老人提供语音识别和图像分析实时守护老人等。

目前，现有技术中还没有通过wifi实现树莓派控制并接受下位机反馈的系统，该系统通过添加的反馈系统能够实现控制台对智能终端真实工作情况的实时监控，有效地排除故障，增强整个系统的可靠性。

技术实现要素：

本发明主要目的在于解决当前普遍使用ZigBee系统存在的覆盖范围较短、信号弱、控制不够灵敏等问题提出一种可以通过wifi实现树莓派控制并接受下位机反馈的系统。

为达到上述目的，本发明提出的技术方案是一种基于树莓派和Arduino的wifi控制反馈系统，包括：智能终端模块、树莓派控制台、Arduino控制器、无线发射模块和电路反馈系统；树莓派控制台与智能终端模块通过无线发射模块产生的wifi网络相连，Arduino微控制器和智能终端模块连接，控制智能终端模块，并通过电路反馈系统收集反馈。

进一步，上述树莓派控制台可以包含树莓派开发板、LCD显示屏、无线键鼠。

上述的Arduino控制器可以采集智能终端模块电路系统的数字信号与模拟信号，并通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器。

上述的无线发射模块用于发射AP热点信号，实现树莓派控制台对智能终端模块的无线控制。

上述的电路反馈系统包含光敏电阻，LED灯和电阻。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.使用wifi进行数据传输，速度更快，范围更广；

2.具有反馈系统，反馈智能终端真实信息，提高可靠性；

3.设备小巧，便于携带，二次开发方便；

附图说明

图1是本发明装置的结构原理图。

图2是本发明装置电路模块设计图。

图3是本发明装置的控制反馈流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步地详细说明。

本发明装置的结构原理图如图1所示，由智能终端模块、无线发射模块、Arduino微控制器以及树莓派控制台组成。树莓派控制台与智能终端模块通过无线发射模块产生的wifi网络相连，Arduino微控制器和智能终端模块通过有线连接，控制智能终端并收集反馈，同时与树莓派相连的LCD显示屏显示实时反馈信息。

本发明装置的电路模块如图2所示。通过Arduino模块的D9口控制电路模块的LED灯的亮与灭，通过光敏电阻采集Arduino模块的A2口反馈数据。然后通过无线模块发射的wifi信号，无线传输到树莓派显示屏上。

本发明装置的控制反馈流程如图3所示。首先测量LED灯亮时光敏电阻测得的亮度值n，设定光敏电阻的阈值n＝850(850为LED灯亮时的亮度值)，发送命令“1”时，输出“LED on”,由判断语句根据光敏电阻读取的数值判断光亮强度，如果大于设定的阈值850，则输出“really on”,如果不大于阈值850，则输出“not really on”；发送命令“0”时，输出“LED off”。

在树莓派上使用socket通信工具，通过ESP8266无线模块发射的wifi信号，实现在局域网环境下，树莓派控制台对智能终端模块的控制，并接受反馈信息。首先创建socket客户端，输入IP地址：192.168.4.1与端口号9000；然后建立TCP Client与TCP Server的连接；再通过在树莓派控制台屏幕上输入指令“1”(打开LED灯)或者“0”(关闭LED灯)实现控制智能终端，智能终端根据已烧录进开发板的算法判断LED灯真实亮、灭情况，并将反馈信息上传到树莓派控制台，最后在显示屏上显示。

无线控制模块设计时首先使用外网，基于BigIoT/Yeelink云平台通过网页实现对Arduino开发板的远程控制；然后使用socket tool客户端，在局域网环境下，搭载ESP8266无线模块，通过指令实现对Arduino开发板的无线控制；最后使用树莓派代替PC机，通过树莓派在wifi环境下实现对下位机的远程控制并接受反馈。

系统的工作过程包括以下4个步骤：

1)树莓派控制端与智能终端数据接收和反馈端通过无线信道连接，无线信道为wifi网络；树莓派控制台控制智能终端并接收终端的反馈；

2)树莓派控制端连接ESP8266wifi模块发射的无线信号，并发送指令到智能终端，Arduino控制器通过数字接口将指令传达，电路模块执行指令；

3)Arduino控制器通过模拟接口采集电路模块反馈信息，将反馈信息上传到树莓派LCD显示屏显示；

4)完成指令与反馈后，树莓派控制台仍与无线模块发射的wifi保持连接,树莓派控制台仍与智能终端保持待机状态，等待下一次的控制指令。