基于DragonBoard 410C的智能空调系统方案

一、前言

     日常生活工作中，有些场合需要特定的环境条件，如我们平时的电子设计实验室、舒适的婴儿寝室，对环境要求比较高，其中包括两个重要参数：温度、湿度，今天我们就基于DragonBoard 410C做一个智能空调系统方案。

二、概述

 如下图，原理很简单，我们就基于DragonBoard 410C结合日常现有的空调机搭建了一个原理框图，因为要保证现有空调机完整的前提下进行，那么就我们通过红外控制空调的工作状态（目前市场上大部分空调机人机交互途径还是红外遥控），我们采用温度、湿度两个Sensor采集室内温湿度数据（有时两Sensor会封装在一颗IC内），通过I2C接口传给Dragon Board，CPU APQ8016会将对应的数据通过液晶LCD显示出来，同时在内部做一下算法处理，然后通过一个GPIO控制红外发射二极管将控制信息发射出去，在另外一头，空调机的红外接收头接收到控制指令，空调会做出相应的工作状态调整，另外，如果湿度不够则开启加湿器而关闭空调机的除湿功能。

三、设计说明

3.1 温度传感器

       温度传感器内部框图如下，其温度感应器件（一般是热敏电阻）将温度信息转成电压大小，经放大并ADC转换后变成数字信号，再经内部处理将信号转成符合I2C接口协议的数据输出，每个厂家的Sensor都大同小异，可能在算法和一下辅助功能上有些差异，如累积求平均的算法，加一下逻辑控制比较器以可做一些硬中断。

3.2 湿度传感器

湿度传感器常见的有两种：电容式和电阻式。

a、电容式。

电容式湿度传感器的传感器件就是湿敏电容，一般是用高分子薄膜电容制成的，当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。如下图是一颗电容式湿度传感器内部框图，湿敏电容将湿度变化转换为电容值变化，再转成电压信号经两级运放放大，输入到ADC转成数字信号，再由内部控制逻辑威廉希尔官方网站 处理后以常见的数字串行接口（I2C/SPI）输出。

b、电阻式。

相应的，电阻式对应的则是湿敏电阻，特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化。如下图是某电阻式传感器框图，同上相似，除传感原件差异外，后续相关处理威廉希尔官方网站 工作原理相似，不在赘述。

3.3 IR遥控

这里我们用到了红外遥控输出，所以也简单说说其原理吧。红外遥控由两部分组成：红外发射和接收。发射部分是一颗特定波长（如940nm）的红外光发射二极管，由一个普通的晶体管即可驱动，工作时，38KHz载波被控制信号调制，通过某种编码方式发射出去。接收端则是红外接收光电二极管及其后端处理威廉希尔官方网站 组成的红外遥控接收头，光电二极管将红外光转为电信号，经放大、自增益控制、包络解调、整形及驱动等处理后还原输出数字信号。

3.4 液晶LCD

液晶LCD在这里起到的作用是将采集到的温湿度信息显示出来，此屏还带背光，在黑暗的环境下也能清晰可见。这种点阵式的接口一般为普通的低速并行口（如下表接口定义），易于控制，其内部工作原理及驱动程序在网上很容易找到，在此也不在赘述。

四、综述

将以上各部分组装起来，配以驱动程序，较容易的就可以实现我们的这个智能空调系统，值得注意的是，湿度和温度有一定关系，实验室设备环境的调节倒还较为简易，只要满足设备工作的温湿度范围即可，若是人体感觉则不一样，因涉及到舒适度的问题，不同的温度要配合一个较合适的湿度才会得到较好的舒适度，需要得到丰富的经验值，建立一个查询表或者数据库，或者，在算法上做一些优化。

五、进阶

我们可以进一步做的人性化一点，将认为控制加进来，如写个APP，用手机通过WiFi与DragonBoard通信，发命令手动调节，自定义“均衡器”以适应跟人感受喜好。

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