摘要: 将设计一套实验台控制系统STC15单片机与物联网相结合，以继电器为执行端，实验室温度由实验室温度组成DS18B20测出发送给IAP15W4K58S4单片机，配合esp8266-12F通过机智云物联网平台和手机，物联网模块App智能云连接，实现实验台电源状态和实时室温的信息传输。实验室管理员可以通过远程在线实时检查。
引言
在各种灾害中，火灾是威胁公共安全和社会发展的主要灾害之一。许多电气设备往往不能及时切断电源，存在较大的火灾风险和电力浪费。在家电设备控制方面，物联网的应用取得了许多研究成果，市场上有许多智能控制产品，但实验室电气设备智能控制的应用很少。
目前，许多实验室仍通过管理人员手动检查管理实验室电气设备，不仅给管理人员带来了繁重的工作，而且存在人为因素造成的管理风险。在此基础上，本文设计了一个实验台控制系统。
1 系统设计概述
图1控制系统框图
1.1IAP 15W4K58S 4单片机
IAP15W4K58S功能增强80514单片机CPU芯片，具有1 T单位时钟/连续机器工作周期，比普通8051快CPU芯片快8~12倍，芯片内部EEPROM擦写10万次以上，工作频率5~30次 MHz。
1.2ES P 8266-12F Wi-Fi模块
考虑到本设计所需的内存空间大，云传输数据量大，选择ESP8266-12F Wi-Fi该模块采用3.3 V单电源供电，乐信ESP8266原装芯片集成了行业领先的超低功耗32位微型芯片，小尺寸包装MCU，同时也集成了Wi-Fi、板载天线[1]。
ESP8266芯片连接互联网，实现硬件设备远程控制，模块初始的模式是STA AP不需要更改模式ESP8266芯片工作模式。在连接智能云物联网平台之前，需要登录乐信官网下载ESP8266芯片使用机智云固件将固件写入ESP8266-12F模块。
将转接板焊接好ESP8266-12F模块作为网络传输芯片连接到单片机上，通过串口传输Wi-Fi连接单片机和手机。ESP8266-12F如图2所示，与单片机的连接图。
图2 ESP8266-12F与单片机连接图
1.3LCD12864显示模块
LCD12864液晶显示有两种:带字库和无字库。本设计选用带字库LCD12864编程时可直接调用字库中的单词，可提高程序执行效率和系统运行速度，避免程序执行时占用过多ROM。LCD12864液晶显示屏具有并行模式和串行模式PSB切换引脚。串行速度相对较慢，占用速度相对较慢I/O口少；并行速度快，占用快，占用快I/O口多。本设计选用LCD12864液晶显示屏并行运行模式。LCD12864液晶显示模块接线图如图3所示。
1.4DS 18B20测温模块
DS18B20是一种常用的数字温度传感器，具有体积小、硬件成本低、抗干扰能力强、精度高、温度上下限报警设置、温度测量范围-55~125的特点℃，每个设备都有一个独特的序列号，通信[2]只需要一个端口，输出数字信号，并在实际温度测量中实现直接温度测量。DS18B202号引脚是通信引脚，需要外拉电阻将其拉到高电平。DS18B如图4所示，20测温模块电路。
1.5继电器模块
选择54路继电器工作电压 V，单片机端口P4工作模式配置为强推拉输出，吸入相应的继电器，模块输出的最大负载为交流250 V/10A，通过接线端子直接引出弱电控制强电，方便控制要求的实现。
1.6独立按键模块
本设计主要采用2×4独立按键的K1、K2、K3和K4四个按键，K1、K2、K3和K单片机分别连接P44、P45、P46和P47口，GND与单片机共享，每个按钮单独占用一个GPIO嘴，不会影响别人GPIO端口状态。独立按键模块电路原理图如图4所示，配置灵活，软件结构简单。
图3 DS18B20测温模块电路
图4独立按键模块电路
2系统主程序流程
程序开始运行后，系统所有模块初始化，机智云物联网平台连接协议初始化，所有继电器断开，LCD12864屏幕亮起，进入启动界面，开始检测按钮。如果按下按钮，相应的继电器吸合，单片机通过ESP8266-12F Wi-Fi模块将工作台电源工作状态的变化发送到机智云云，工作台电源状态同步更新到手机App，手机App上继电器的状态将显示继电器已打开。
DS18B20将测量的实时温度发送到单片机，单片机通过LCD12864液晶模块显示温度，并发送温度信息ESP8266-12F Wi-Fi模块通过智能云更新到手机App。
通过控制界面控制界面监控实验台的电源工作状态，控制手机上的操作，通过云平台发送命令ESP8266-12F Wi-Fi与单片机通信后，将模块发送到单片机控制对应的继电器吸合或断开。系统软件主程序流程图如图5所示。
图5系统主程序流程图
3结语
本文从实际出发，设计了实验台控制系统IAP15W4K58S4单片机控制继电器模拟控制实验台，现场按钮或手机远程使用App控制实验台电源，远程检查手机上实验台电源的状态，实验室管理员也可以通过手机App检查实验室室温，及时发现火灾。实验室管理员不需要总是去现场检查，这减少了管理员的工作量。不管距离有多远，只要手机能上网，就可以App实验台远程监控。