西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院 蔣亞文 劉洪濤 白 旭 楊雪梅 龍浩男

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一種WIFI控制的電源開關(guān)的設(shè)計

西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院 蔣亞文 劉洪濤 白 旭 楊雪梅 龍浩男

【摘要】本文介紹了一種WiFi 遠(yuǎn)程控制室內(nèi)燈開關(guān)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以Android 手機作為移動控制終端，利用WIFI控制模塊，完成了移動控制端與電源固定端之間的數(shù)據(jù)傳輸，電源固定端通過對繼電器模塊的控制，完成了對室內(nèi)燈開關(guān)的實時控制。

【關(guān)鍵詞】電源開關(guān)；手機終端；WIFI

0 引言

隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和日趨成熟，WiFi已經(jīng)融入了我們的生活，基于WiFi的無線通信技術(shù)應(yīng)用更加廣泛，同時伴隨著Android 應(yīng)用開發(fā)前景的不斷擴大，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了，而目前的室內(nèi)燈開關(guān)的設(shè)計和裝修大多采用固定式按鍵和觸摸平板的方式，相比之下，WIFI控制不僅減少了硬件線路成本，易于維修也顯得較為方便。因此，利用WiFi 傳輸速度快、覆蓋面大、抗干擾能力強等優(yōu)點，本文設(shè)計了 WIFI控制的室內(nèi)燈開關(guān)系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計

該系統(tǒng)由移動控制端和固定控制端兩部分組成，其中移動控制端由一個或者多個移動Android 終端設(shè)備和路由器構(gòu)成，固定控制端有WiFi控制模塊、主控模塊、繼電器模塊等構(gòu)成。其系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，Android終端一般為Android手機或平板電腦，Android終端作為控制室內(nèi)燈開關(guān)的管理器，提供了與用戶的交互界面。設(shè)計總體思路是手機或者平板通過無線WIFI將控制信息傳遞給位于同一無線熱點下的WIFI控制模塊，WIFI控制模塊再將接收到的控制信號由串口傳遞給主控制器，最后主控制器根據(jù)接收到的指令控制相應(yīng)的繼電器工作，從而實現(xiàn)對室內(nèi)燈開關(guān)的控制。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

2 固定控制端硬件結(jié)構(gòu)

經(jīng)價格方面考慮以及實用性方面權(quán)衡，電源固定端的處理器采用了ST公司的STM320F103RB6；該控制器是采用ARM Cortex-M3架構(gòu)的CPU芯片,性價比高，功耗低。無線WIFI模塊采用的是上海樂鑫科技有限公司的ESP8266，該模塊是基于通用串行接口且具有較強抗干擾性的嵌入式模塊，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧和10 bit高精度ADC，能夠完成用戶無線網(wǎng)、以太網(wǎng)、串口三個接口之間的轉(zhuǎn)換。由于該設(shè)計的控制對象是室內(nèi)電燈開關(guān)，屬于強電控制。因此，使用控制平臺操控時，需要通過繼電器來完成間接控制。與其他繼電器在性能與價格方面相比之下，本設(shè)計采用的是松樂繼電器。由于STM32單片機的IO口驅(qū)動能力不夠，需加一片ULN2003來驅(qū)動繼電器，一個ULN2003可以驅(qū)動7個繼電器，驅(qū)動電流最大為500mA。

當(dāng)主控模塊收到WiFi模塊傳來的數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行處理，將IO口輸出高電平/低電平，使繼電器的常閉觸點斷開/閉合，就可以斷開/接通點燈開關(guān)，完成低電壓對家用220V電壓的控制，突出了整個系統(tǒng)設(shè)計的應(yīng)用性和創(chuàng)新性。其固定控制端結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 固定控制端結(jié)構(gòu)圖

3 移動控制端軟件設(shè)計

本設(shè)計的云服務(wù)器部分使用新浪公司的云服務(wù)。新浪云具有穩(wěn)定可靠、支持平臺豐富等特點，而且使用初期完全免費，完全能滿足本設(shè)計的需求。本設(shè)計的所有開發(fā)是在Ubuntu Linux操作系統(tǒng)上實現(xiàn)。Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核穩(wěn)定可靠、開發(fā)者可對源代碼自定義裁剪修改、有強大的開源社區(qū)支持等特點，是本設(shè)計操作系統(tǒng)部分最理想的選擇。

Android客戶端軟件開發(fā)用到的開發(fā)工具主要為Eclipse。對于其開發(fā)環(huán)境的搭建，首先安裝JDK，再為Eclipse安裝ADT插件，再在Android官方網(wǎng)站下載SDK

源碼，選擇Linux版本，對AndroidSDK進行配置，然后在Nodejs官網(wǎng)下載Nodejs源碼包，解壓安裝后，完成對Nodejs環(huán)境的配置，接著配置Cordova環(huán)境，創(chuàng)建Cordova應(yīng)用，最后完成Android開發(fā)環(huán)境的搭建。

針對客戶端軟件，采用Image View+TestView進行設(shè)計界面設(shè)計，添加開燈和關(guān)燈的功能按鈕，并為各個按鈕添加監(jiān)聽事件響應(yīng)用戶操作，即使用setOnClickListener（）函數(shù)的方式，參數(shù)直接使用匿名，實現(xiàn)OnClickListener接口的onclick（）方法。

該客戶端通過套接字與網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信，并通過路由器傳遞給WIFI控制模塊，WIFI 模塊再將接收到的信息轉(zhuǎn)換為串口信息傳遞給stm32主控模塊進而由其IO口控制繼電器的吸合和斷開，由此實現(xiàn)對室內(nèi)燈打開和關(guān)閉的控制。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計的基于STM32的手機WiFi 遠(yuǎn)程控制室內(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、抗干擾能力強等優(yōu)點，而且Android平臺開發(fā)成本低、使用方便，適應(yīng)時代發(fā)展。同時，客戶端軟件的推廣性較強，具有較高的開發(fā)前景。

參考文獻

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蔣亞文（1993－），河南駐馬店人，現(xiàn)就讀于西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院，研究方向：電子信息工程。

劉洪濤，講師。

通信作者：

作者簡介：

基金項目：西北民族大學(xué)2015年國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，項目編號：201510742057。