基于智能鸽笼控制系统的本智能鸽笼控制系统STM32 机智云AIoT云平台设计用于赛鸽笼检测的装置，利用智能云平台传输和交换数据，通过 WiFi 模块与云的通信将收集到的温湿度、归巢时间、报警信号等发送到手机 APP 同时，鸽子归巢时，可拨打人员电话，断网时按键操作，最后，赛鸽可以通过物联网控制有效地饲养和选育。
在赛鸽养殖中，由于繁忙的工作和生活，饲养者不能按时喂养鸽子。同时，赛鸽养殖往往需要直接接触鸽子羽毛排泄物，尤其是健康问题。在选择优秀的鸽子时，通常会佩戴高度的鸽子计时装置。此外，鸽舍内的温湿度直接影响赛鸽的健康，需要及时调整鸽舍内的温湿度。
为此，该设计提出了一种利用物联网技术控制鸽舍内装置的方法STM32L476RG使用智能云作为主控芯片AIoT平台传输和交换数据，设计了专门用于赛鸽笼检测的装置WiFi模块与SIM800C赛鸽归巢时间的计时和通知结合通信模块。采用DHT温湿度调节系统由11个模块和风扇模块组成，在手机上App端可以实时检查温度和湿度的变化，控制设备的状态，并在按键模块上操作设备。您可以登录智能云官方网站查看计算机端数据点的历史记录。
本文设计了一种基于机智的云AIoT开发平台的多功能鸽笼控制系统，系统主要由温湿度传感器、步进电机、光电传感器模块、WiFi由模块、控制器、继电器模块和排气扇组成。用户通过手机APP终端控制鸽笼门的开关，可以手动自动喂水，通过温湿度传感器模块监控鸽舍内的温湿度，将鸽笼内的环境数据上传到智能云平台。当温度和湿度超过设定值时，APP报警标志将在页面端生成。
考虑到用户需要训练鸽子飞行计时，专门开发了一种可放置的笼检测装置。单鸽训练飞行时，只需打开鸽笼门，将装置放在鸽笼门口，就可以检测归巢时间，将鸽子归巢时间传递到手机上APP并通过GSM模块打电话给飞行员。为防止鸽笼设备因断网而无法正常工作，飞行员可通过机智云网站轻松查看鸽舍内的历史数据。此外，本文还设计了开关鸽笼门、喂水、喂食的按键模块。如图1所示。
图1 鸽笼系统结构图
鸽笼喂食系统采用手动和定时自动、远程和近程控制相结合，通过手机APP远程控制定时喂养和手动喂养的两种喂养方式。为防止断网影响喂养系统，操作系统按键模块分为开关粮食、开关水阀和五个开关鸽笼门，可有效保证无网近距离喂养鸽子的基本条件。研究分述如下。
食品出口采用蝴蝶阀开关和5V步进电机的控制模式。步进电机驱动蝴蝶阀旋转一定角度，使粮食从粮食储罐中落入槽中。储罐采用漏斗形状，便于与粮食出口控制装置相结合。喂食系统的结构图如图2所示。
图2 喂食系统结构图
该装置采用24种型号BYJ485V驱动步进电机自动喂食STM32RTC实时钟中断完成，根据实际情况每天喂两次，将实时钟中断设置为12h中断一次，开关蝴蝶阀。
喂水系统由5V继电器和12V电磁阀组成。电磁阀连接到塑料水管的上端，连接到一个小水箱，下端放置饮用水槽，继电器的控制端口连接到控制器PA2口。电磁阀供电220VAC转12VDC整个供水系统由微控制器控制。
高温高湿度影响鸽子的热调节，加重高温不良反应，破坏鸽子的热平衡。在高温下，鸽子通过蒸发散热，蒸发散热与鸽子蒸发表面皮肤和呼吸道水蒸气压力和空气水蒸气压力、室内空气湿度、空气水蒸气压力、鸽子蒸发表面水蒸气压力和空气水蒸气压力差较小，不利于鸽子蒸发散热，从而增加集体热调节负担，热反应更加严重。高温高湿，鸽体抵抗力下降，易导出传染病。
鸽舍良好的温湿度应为温度≤40℃、湿度≤70%。本设计采用DHT11温湿度检测模块同时测量温湿度。温度测量范围为0℃～50℃，湿度测量范围为20%RH～90%RH，采用IIC与微控制器通信良好，满足系统温湿度检测的设计要求。
温湿度调节采用排风扇，排风扇采用5V接入电压驱动控制端PA2.当温湿度超过设定值时，PA2口输出高电平，打开排气扇；当温度和湿度低于设定值时，输出低电平，关闭排气扇。同时，在手机上APP端可实时检查当前温湿度。
通信模块的设计主要采用ATK-ESP8266WiFi模块和SIM800CGSM模块。ATK-ESP8266WiFi高性能模块UART-WiFi模块，采用WiFi模块同时将数据传输到云端，并与WiFi从模块中下载的智能云GAgent云数据交换和设备控制可以通信协议交互。
SIM800CGSM高性能工业级模块GSM/GPRS模块。在单鸽训飞计时过程中，当鸽子通过时间检测装置时，微控制器将通过AT通过拨打人员的电话，及时通知鸽子飞回鸽舍。
笼检测装置主要用于检测单鸽归巢时间。该装置是一种盒式装置，前后相通，上方插入活络门，旁边放置光电传感模块。鸽子归巢时间时间时，通过手机APP或者按钮打开由步进电机控制的鸽笼门，并将检测装置放在鸽子的进出口。由于笼式检测装置采用活络门，光电感应模块放置在活络门前，有效防止鸽舍内鸽子对笼式检测装置的干扰。
当鸽子进入检测装置时，光电传感器模块将向微控制器发送低电平，微控制器将此时发送RTC实时钟数据发送到手机APP端，同时通过AT指示拨打人员电话。
图3 笼检测装置
如图3所示，光电感应模块放置在活门挡杆前，系统设计的活门结构使鸽子进入后无法再出来，防止其他鸽子干扰检测装置。光电感应模块的电路设计如图4所示。
图4光电感应模块电路
基于云平台的互联鸽笼控制系统要完成的远程控制和数据的传输的功能，选用了机智云AIoT开发平台。
首先，需要在智能云平台的开发中心建立项目，并在项目中心添加数据点。数据点的作用是抽象系统的某些功能，并使用不同类型的数据表示。例如，简单设备的开关的功能是打开和关闭，将该功能抽象成布尔类型的数据点，0表示关闭，1表示打开。
数据点是智能云中的一个重要属性连接。连接智能云和设备的第一步是完全列出整个系统的功能，并通过智能云平台通过数据点表示描述的功能。随后，智能云平台将根据创建的数据点生成用于开发的数据点MCU在生成协议的基础上，对操作系统下的程序进行设计和开发。
根据系统的设计要求，在智能云中建立数据点，在手机中建立数据点App端可操作的具体功能开关笼门、开关水阀、开关粮食、自动喂食、开关灯、温湿度显示、报警、飞回时间显示。因此，根据上述功能设置云数据点，详见表1。
表1 数据点设置
从表1可以看出，笼门开关、粮食开关、水阀开关和灯开关的数据点为布尔类型，温湿度和飞回时间的显示为数值数据点，温湿度报警为报警数据点。
在机智云平台对相应的数据点完成设置，就可在机智云端生成相应的数据点的端口定义文件，将生成的端口定义文件添加到所创建的程序中，即可完成云端数据点与手机APP端的联系。
在机智云下载的文件中APP当与机智云进行数据交换时，机智云协议文件中相应的标志变量将立即发生变化，如自动喂食开关量为0x00到0x01的变化，使用判断句完成正确RTC设置实时钟中断标志位。
该系统的程序包括多项任务操作，包括温湿度检测和上传、按键模块扫描、手机App端的控制、光电模块信号的检测，AT指令的传输等。嵌入式操作系统具有高实时性，并且支持多任务的管理,对程序的开发也更加便捷，提高系统的稳定性与可靠性。UC/OS操作系统免费，且可以很方便地移植到STM32。
移植过的要点是需要将操作系统的所有文件添加到Keil5工程中，同时修改os＿cpu.h、os＿cpu＿a.asm、os＿cpu＿c.c三个程序文件。
其中os＿cpu.h文件包括了数据类型的定义以及与处理器相关的代码和函数原型的声明，需要修改数据代码的类型，使得编译器和处理器以及编译器数据类型做到了相互通用；os＿cpu＿a.asm需要使用汇编语言将文件中的部分函数进行编写，主要是进行任务间的切换；os＿cpu＿c.c定义了用户的钩子函数，同时需要把文件中的相关系统时钟中断函数的部分注释掉，因为系统时钟在主程序中已经给出了定义。
本系统分为6个任务，分别是温湿度检测上传任务、按键扫描任务、光电信号检测任务、App开关判定任务、归巢时间上传任务及拨打电话任务，任务的设计功能可表述如下:
(1)温湿度检测任务：将读取到的DHT11模块的温湿度数值上传到机智云端，当温湿度超过设定值时在手机App端将会呈现告警标志，同时通过消息邮箱的方式将温湿度数据传送给风扇控制程序，优先级定义为5。
(2)按键扫描任务：系统将笼门、粮食和水阀这6个开关接入到微控制器的6个I/O口，从而保证在断网的情况下也能提供鸽舍内的正常控制，优先级定义为4。
(3)光电信号检测任务：进行单鸽训飞计时时，鸽子进入检测装置后，光电信号模块向微控制器发送一个低电平，任务会通过信号量的方式将低电平消息传回、再拨打电话给任务巢,因此任务优先级定义为3。
(4)App开关执行任务：手机App端有多个开关，此任务将通过判定机智云通信协议中的标志变量是0或者1，执行相应的动作，优先级定义为6。
(5)拨打电话任务：等待光电信号检测任务传递的低电平消息后，通过AT指令与SIM800C通信拨打人员电话，优先级定义为7。
(6)风扇控制任务：接收温湿度检测单元传来的温湿度数据，判定温湿度是否超过设定值,用于控制风扇的关停，优先级定义为9。
系统的软件整体流程如图5所示。
图5软件整体工作模式
本系统实现对鸽舍内各个设备进行控制，为了模拟鸽舍控制系统的运行效果，对实际鸽舍进行缩微化设计，具体如图6所示。
图6 鸽舍模拟实物图
对缩小型的鸽舍进行控制，图6中鸽笼大门可从右边全部打开从事清扫等工作，平常对鸽子的放飞只采用鸽笼小门，利用步进电机控制笼门的上扬下降，并且小门可放置进笼检测装置，温湿度采用模拟加湿加热的方式。
第一次上电连接时，选用机智云协议中的Airlink连接方式，同时手机App端启动WiFi搜索，将会搜到最近的可连接的设备。机智云协议自带有WiFi通信方式和GPRS通信方式，手机端可以选择连接WiFi和GPRS，方便人员进行远程操控，通过微控制器的复位键可以将App数据清零
图7 手机APP的鸽子归巢时间显示
图8手机APP端温湿度告警
同时用户还可以通过电脑登录机智云官网的设备日志中查看各个数据点的历史值。
基于机智云AIoT云平台的互联鸽笼控制系统，可通过手机APP与近距离的按键方式对鸽笼内的设备进行控制，同时采用SIM800C模块与WiFi模块相结合的方式，对单鸽的归巢时间进行计时和通知，手机APP端可以实时地看到鸽舍内的温湿度情况与发出警报。有效解决了长期以来喂养赛鸽需要频繁与鸽子直接接触所带来的卫生问题，同时采用物联网的方式饲养赛鸽实现远程饲养，减少了人力，避免了更多爱好者无暇饲养鸽子所面对的困扰。
互联鸽笼控制系统采用光电模块代替了专用赛鸽计时器，价格低廉、且效果较好。在物联网平台的选择上采用了机智云平台，云平台对数据点历史记录进行了云端的存储，用户只要登录电脑就可查看。