基于WiFi模塊的智能開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、    基于wifi模塊的智能開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)    周克輝摘 要：隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展和日趨成熟，智能手機(jī)的普及率越來越高，wifi技術(shù)也得到了非速的發(fā)展，已經(jīng)完全融入了我們的生活，而且隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人民追求越來越高的生活質(zhì)量，目前的室內(nèi)燈開關(guān)的設(shè)計(jì)和裝修大多采用固定式按鍵和觸摸平板的方式，傳統(tǒng)的室內(nèi)燈控制方式已不再滿足現(xiàn)代人們對生活水平的需求?；趙ifi模塊設(shè)計(jì)的智能無線開關(guān)系統(tǒng)，智能手機(jī)通過安裝app文件作為上位機(jī)控制軟件，通過智能移動終端控制家里面燈具及電器的開與關(guān)。關(guān)鍵詞：wifi模塊；單片機(jī)；andriod；ap節(jié)點(diǎn)：tb：

2、adoi：10.19311/ki.1672-3198.2016.33.1971 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案基于wifi模塊的智能開關(guān)系統(tǒng)主要三部分組成：一是智能移動終端。采用eclipse編寫移動終端上的上位機(jī)程序，程序語言采用java編寫，通過app控制軟件實(shí)現(xiàn)用戶對系統(tǒng)的界面功能。二是負(fù)責(zé)廣播信息ap節(jié)點(diǎn)。通過ap建立起wifi網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)客戶端和燈控節(jié)點(diǎn)模塊采用udp協(xié)議廣播機(jī)制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換功能，本設(shè)計(jì)ap節(jié)點(diǎn)只負(fù)責(zé)建立系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，并不參與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。三是無線開關(guān)控制模塊。該部分主要是由串口wfi模塊、單片機(jī)、驅(qū)動電路組成。單片機(jī)作為終端控制設(shè)備，主要實(shí)現(xiàn)的功能是與串口wfi模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換及

3、系統(tǒng)終端有用數(shù)據(jù)的存儲。2 無線開關(guān)控制模塊硬件設(shè)計(jì)2.1 無線開關(guān)控制模塊總體設(shè)計(jì)框架無線開關(guān)控制模塊總體設(shè)計(jì)框架如圖2，其中，wifi模塊與單片機(jī)進(jìn)行串口通信，實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。2.2 控制器的選擇考慮到本系統(tǒng)成本及模塊體積大小的問題選用了stc12c2052ad，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式采用串口通信，而此芯片帶有uart可以直接利用它和wifi模塊進(jìn)行通信從而實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，軟件程序中通過串口的中斷檢測一幀的數(shù)據(jù)是否完成的傳送。該單片機(jī)的串行口有四種工作方式，通過對sm0和sm1進(jìn)行設(shè)置工作方式，方式0為8位的同步移位寄存器，工作方式1為10位uart發(fā)送方式，工作方式1和2為11

4、位，方式3為11位，其中工作方式1和方式3通信的波特率可變。本問設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用的是工作方式1，采用中斷方式與wifi模塊進(jìn)行通信，比查詢方式更能節(jié)省cpu、相應(yīng)速度也更快。2.3 wifi模塊的選擇本文設(shè)計(jì)采用的wifi模塊是wifi-m03，單片機(jī)與wifi-m03模塊通過串口方式進(jìn)行通信，其數(shù)據(jù)在其內(nèi)部轉(zhuǎn)換為wifi信號后再與ap節(jié)點(diǎn)通信，硬件與軟件通信設(shè)計(jì)難度大大降低，wifi-m03模塊是標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)嵌入式模塊，內(nèi)置tcp/ip協(xié)議棧以及無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議ieee802.11協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)串口數(shù)據(jù)與無線網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換。通過wifi-m03模塊，串口設(shè)備能輕松接入到無線網(wǎng)絡(luò)中去。2.4 驅(qū)

5、動電路的選擇方案一：選用電磁繼電器。電磁繼電器是一種是用較小的電流、較低的電壓去控制較大電流、較高的電壓的一種“自動開關(guān)”，優(yōu)點(diǎn)是具有電氣隔離、起自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。缺點(diǎn)是需要吸合電流，功耗稍大，有觸點(diǎn)，反應(yīng)速度不是很迅速。方案二：選用三極管。三極管可以作為無觸點(diǎn)開關(guān)，具有電流放大的作用，用于功放中。而在很多地方常當(dāng)直流開關(guān)使用，反應(yīng)靈敏可以達(dá)到100khz。方案三：選用雙向可控硅。雙向可控硅也是一種常用的功率開關(guān)，驅(qū)動能力比較大，常作為交流無觸點(diǎn)開關(guān)使用。光控可控硅也屬于可控硅，它把控制端與被控制端隔離開，提高安全性，其輸出可以用來安全的觸發(fā)雙向可控硅。經(jīng)斟酌，三者均是利用小

6、電壓信號控制大電壓，繼電器反應(yīng)速度較慢，有觸點(diǎn)，吸合有聲音，經(jīng)測試吸合電流需要100ma。三極管適合于做直流開關(guān)使用。經(jīng)選擇，我們選用可控硅。3 上位機(jī)程序的編寫安卓平臺的組織架構(gòu)主要由3部分組成，由上而下依次是應(yīng)用程序?qū)?、系統(tǒng)中間層、linux內(nèi)核層。本設(shè)計(jì)上位機(jī)程序通過eclipse開發(fā)，采用java語言編寫程序，在eclipse及其擴(kuò)展插件的幫助下，建立android開發(fā)環(huán)境非常方便?？梢酝ㄟ^移動終端連接電腦，進(jìn)入調(diào)試模式。在pc端的android程序有任何的修改，一經(jīng)編譯以后，調(diào)試模式下的android移動終端能立刻自行更新程序內(nèi)容，開發(fā)者能直觀的看到修改的結(jié)果是否達(dá)到預(yù)期效果。軟件主

7、要包含兩大部分，登錄模塊和通信模塊，登錄模塊主要是獲取用戶的登錄信息，并對用戶的信息進(jìn)行核實(shí)。4 結(jié)果測試實(shí)驗(yàn)環(huán)境為移動終端采用的為華為榮耀6，cpu為海思，四核，系統(tǒng)為android 4.4。通過360手機(jī)助手將該上位機(jī)軟件安裝到該手機(jī)上。為了方便調(diào)試，選用一個白熾燈，通過手機(jī)上位機(jī)程序發(fā)送控制指令，能夠方便實(shí)現(xiàn)對白熾燈的控制，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的預(yù)想。5 結(jié)束語本文設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的手機(jī)wifi模塊的智能室內(nèi)燈開關(guān)系統(tǒng)，采用當(dāng)前較新的控制方式移動客戶端控制+無線wifi，這種方式不僅充分利用wifi的傳輸速度快、覆蓋面大、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且android平臺開發(fā)成本低、使用方便，適應(yīng)時代發(fā)展，具有很好的市場開發(fā)前景。參考文獻(xiàn)1劉建華.基于android的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)j.西安郵電大學(xué)學(xué)報，2013，18（4）：71-74.2臧大進(jìn)，劉增良.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)j.襄樊學(xué)院學(xué)報，2010，31（11）：38-39.3陳橋云，