一种物联网数传基础实验开发板

1.本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及物联网远程数传基础实验开发板。


背景技术：

2.数十年来，我国教育机器人发展迅速，涵盖了中小学及高等教育。学校大都购置了教育机器人实验设备，但机器人技术发展迅速，教学设备并没有统一标准，早期购置的教育机器人实验设备大多数被搁置或面临被淘汰的境地，造成了极大教育资产浪费。
3.物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用，实现人与物的智慧对话，创造一个智慧的世界。
4.物联网远程数传基础实验开发板将教育机器人实验套件升级为基于教育机器人的物联网数传实验平台，集机器人实训与物联网实训为一体。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种物联网远程数传基础实验开发板，最大化利用原有设备，为学校节约资金的同时，自主设计物联网技术实验项目。
6.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：物联网远程数传基础实验开发板，以stm32单片机微处理器为核心，以4g通讯模块ec20为通讯渠道，将ec20以单模可拆分的方式进行设计，这样用户可以在使用开发板的同时，也可以将模块板嵌入到自己的设备当中，非常实用。并且引出stm32单片机的大部分io口资源。将stm32开发板作为数据中转站，设计教育机器人程序，实现物联网云平台与教育机器人之间的通信，如远程控制、数据传输等等。
7.调试通过at指令集实现ec20全网通的各种功能。板子对外引出了usb_ttl串口1接口，用户可以直接通过串口1对模块进行调试（默认代码）。板子也将ec20的串口单独对外引出了。用户可以单独将ec20拿下来，通过串口1的跳线帽设置的地方，使用板载的usb_ttl对模块进行调试。
8.单片机程序设计：本设计的重点是“状态机”。对于一些简单的应用可以采用循环的方式，但如果是较为复杂的应用，执行效率低并且也容易出错。所以引入状态机的概念来设计。
9.上位机程序开发：物联网云平台，是工控行业的一个大趋势，将传统的工控行业技术与互联网技术相结合，开发出一种能够在远程实时查看生产数据，控制设备开关，以及对汇总数据能够进行大数据分析的平台。
10.手机app设计：开发了一款手机app，主要功能包括教育机器人控制、物联网数据传输、物联网平台管理等等。
11.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：为早期教育机器人实验套件提供升级
方案，“废物利用”，可为众多中小学及高校节约大量资金；物联网远程数传基础实验开发板不仅包含基本的硬件设备，而且提供软件设计程序，实践性强，工程创新空间大，非常适合作为大学机械、电气、自动化、计算机等专业学生的教学实践平台。
12.学生可以在此平台上进行各种物联网与机器人相关的理论证明、技术验证、实景再现、工程模拟，可以进行无限的创意和构想。[附图说明]图1是本发明实施例提供物联网远程数传基础实验的结构示意图图2是图1的stm32底板图3是图1的ec20通信模块图4是通过串口发送at命令获取原始gps信息图5是花生壳客户端设置界面图6是网络调试助手设置界面图7是花生壳连接成功界面图8是通过网络调试助手获取gps位置信息图9是c#上位机温湿度显示界面图10是将设备接入到公共mqtt服务器图11是图10中数据发布与订阅图12是查看onenet平台上获取的温湿度与定位数据图13是凌佳蓝牙物联app图14是图13采集的温度、湿度以及经纬度信息图15是凌佳mqtt物联app图16是图15采集的温度、湿度以及经纬度信息。


技术特征：
1.一种用于进行物联网数传基础实验的电路板，包括stm32底板和ec20通信模块,其特征在于：通过串口打印ec20模块信息，模块运行状态一目了然；发送gps定位信息到本地服务器；通过tcp透传数据到服务器，服务器下发指令进行交互；支持建立多路socket，支持多路tcp服务器的数据提交；ec20模块内置mqtt，通过指令发布数据；通过mqtt协议对接中国移动onenet物联网云平台，串口直观显示数据；提供手机app直观监控数据，包括蓝牙物联和mqtt物联两款；提供can、485接口；串口1具备3个功能，包括供电、下载程序和调试程序。2.根据权利要求1所述的物联网数传基础实验的电路板，其特征在于：stm32底板默认将模块的串口接在了stm32的串口2上，通过底板的usb串口对其调试；该实验的stm32单片机的代码为“通过at指令与ec20模块进行交互”，让底板作为搬运工，通过底板内部串口运转机制，发送数据，实现直接对模块的操控。3.根据权利要求1所述的物联网数传基础实验的电路板，其特征在于：ec20内置了gnss的功能，在一定程度上降低了pcb面积及功耗；该实验的stm32单片机的代码为“ec20发送gps定位信息到本地服务器”，ec20模块发gps位置信息到服务器，服务器为本地计算机，通过花生壳映射进行内网穿透。4.根据权利要求1所述的物联网数传基础实验的电路板，其特征在于：ec20模块发温湿度数据到服务器，服务器为本地计算机，通过花生壳映射进行内网穿透，上位机程序为c#；该实验的stm32单片机的代码为“发温湿度到本地服务器（c#）”。5.根据权利要求1所述的物联网数传基础实验的电路板，其特征在于：ec20内置了mqtt协议，通过指令测试如何使用内置的mqtt协议，如何接入mqtt服务器实现数据的收发；该实验的stm32单片机的代码为“ec20_mqtt基础测试”。6.根据权利要求1所述的物联网数传基础实验的电路板，其特征在于：利用mqtt协议接入中国移动onenet云平台，温湿度及gps定位数据将在onenet上进行显示；该实验的stm32单片机的代码为“发温湿度gps到onenet显示mqtt代码”。7.根据权利要求1所述的物联网数传基础实验的电路板，其特征在于：ec20模块不内置蓝牙功能，需要外接蓝牙模块，在底板上引入蓝牙4.0模块，蓝牙是采用串口与单片机进行连接的；该实验的stm32单片机的代码为“通过蓝牙发温湿度gps到手机app显示”。8.根据权利要求1所述的物联网数传基础实验的电路板，其特征在于：ec20内置了mqtt协议；该实验的stm32单片机的代码为“通过mqtt服务器发温湿度gps到手机app显示”。

技术总结
本发明公开了一种物联网数传基础实验开发板，涉及物联网数传技术领域，包括STM32底板和EC20通信模块，以单模可拆分的方式进行设计，底板与通信模块通过单排针插座相连；STM32底板设计了DHT11温湿度传感器、蓝牙4.0模块、EEPROM存储芯片及各种接口，包括USB接口、485接口、CAN接口、SWD接口等，并且引出了STM32单片机的大部分I/O口资源。EC20通信模块对外引出了USB_TTL串口接口，可以直接通过串口对模块进行调试。调试通过AT指令集实现EC20全网通的各种功能。利用本发明可以进行物联网数传基础实验，实现物联网云平台与各种智能设备之间的通信，如远程监控、数据传输等等。数据传输等等。数据传输等等。


技术研发人员：毛晚堆
受保护的技术使用者：石家庄铁道大学
技术研发日：2022.02.21
技术公布日：2023/8/31