蔡冬玲

摘 要：基于ESP8266無線WiFi模塊，并結(jié)合Android智能移動終端，文中設(shè)計(jì)了一款可通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)開、關(guān)燈的照明控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：WiFi；照明；控制；ESP8266；Android

中圖分類號：TP393.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）06-00-02

0 引 言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，智能化應(yīng)用技術(shù)得到了不斷進(jìn)步。智能照明就是一種典型的智能化應(yīng)用。隨著社會需求的不斷變化，傳統(tǒng)的照明控制方式由于需要使用者近距離操作照明設(shè)備開關(guān)，給使用者帶來諸多不便，因此已無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求。人們更希望通過現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的WiFi無線網(wǎng)絡(luò)，利用隨身攜帶的手機(jī)、平板電腦等移動終端來對家用電燈等照明設(shè)備進(jìn)行開關(guān)操作。本文基于這項(xiàng)需求，設(shè)計(jì)了一款在WiFi環(huán)境下可使用智能手機(jī)等移動終端設(shè)備進(jìn)行開關(guān)燈操作的照明控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包含WiFi局域網(wǎng)接入節(jié)點(diǎn)、WiFi燈光控制節(jié)點(diǎn)和移動終端軟件設(shè)計(jì)。其中WiFi通信部分由ESP8266模塊實(shí)現(xiàn)。ESP8266采用樂鑫智能互聯(lián)平臺提供的ESP8266無線WiFi模塊，擁有高性能無線SOC，使無線平臺的開發(fā)設(shè)計(jì)變得實(shí)用、方便。ESP8266 為系統(tǒng)提供了一個完整且自成體系的WiFi網(wǎng)絡(luò)解決方案，能夠獨(dú)立運(yùn)行、處理相關(guān)指令。作為控制系統(tǒng)的主要芯片，ESP8266還具有透明傳輸功能，可通過無線網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)，卻不修改數(shù)據(jù)，直接傳送到下一端，使得接收方接到數(shù)據(jù)內(nèi)容和長度一致的數(shù)據(jù)，在傳輸過程中保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[1]。ESP8266模塊可配置成Station（客戶端）、AP（接入節(jié)點(diǎn)）、Station + AP三種模式，即ESP8266模塊可作為一個設(shè)備（Client）連接區(qū)域網(wǎng)內(nèi)的路由，也可設(shè)置成一個路由（Sever），既作為局域網(wǎng)里的Client同時又是其他Client的Sever。系統(tǒng)的總體工作過程如圖1所示。

（1）WiFi局域網(wǎng)接入節(jié)點(diǎn)。接入節(jié)點(diǎn)是控制信號進(jìn)行傳輸?shù)妮d體，接入節(jié)點(diǎn)使各系統(tǒng)之間建立穩(wěn)定、良好的信道。本文將一個ESP8266模塊設(shè)置為AP工作模式，作為局域網(wǎng)的接入節(jié)點(diǎn)。

（2）WiFi燈光控制節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)主要由ESP8266 模塊構(gòu)成。本文將每一個控制燈的ESP8266模塊設(shè)置為Station工作模式，用以接受用戶的目標(biāo)指令，并向所控?zé)魝鬏旈_、關(guān)控制信號。

（3）移動終端軟件?；贓clipse軟件環(huán)境進(jìn)行Android應(yīng)用軟件的開發(fā)，該軟件在用戶使用過程中相當(dāng)于照明燈的遙控器。

2 WiFi接入節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)

通過串口調(diào)試助手等軟件工具向ESP8266模塊發(fā)送AT指令，將模塊設(shè)置為AP工作模式。具體分為如下幾步：

（1）發(fā)送命令“AT+RST”使模塊重新啟動，等待模塊響應(yīng)“OK”后，再進(jìn)行下一步設(shè)置。

（2）指令“AT+CWMODE=”用于設(shè)置ESP8266模塊的工作模式，其中MODE=1表示Station模式；MODE=2表示AP模式；MODE=3表示AP兼Station模式。此處，需要發(fā)送命令“AT+CWMODE=2”將模塊設(shè)置為AP模式。等待模塊響應(yīng)“OK”之后，再發(fā)送命令“AT+RST”使得模塊重啟后設(shè)置生效。等待模塊再次響應(yīng)“OK”后，模塊的AP模式已經(jīng)開啟，然后進(jìn)行下一步設(shè)置。

（3）指令“AT+CWSAP=，，，”用于設(shè)置AP模式下的參數(shù)，其中SSID為字符串參數(shù)，用于表示接入點(diǎn)的名稱；PWD為字符串參數(shù)，用于表示密碼，密碼限制在64字節(jié)以內(nèi)；CHL表示通道號，ECN的取值及功能見表1所列。

發(fā)送命令“AT+CWSAP=“LampControl”，“123456”，11，0”，待模塊響應(yīng)“OK”后，就可在手機(jī)、平板電腦或計(jì)算機(jī)中通過無線網(wǎng)卡連接到接入節(jié)點(diǎn)，之后再進(jìn)行下一步設(shè)置。

（4）指令“AT+ CIPMUX=MODE”用于啟動連接，其中，MODE=0為單路連接模式；MODE=1為多路連接模式。指令“AT+CIPSERVER=MODE，PORT”用于設(shè)置服務(wù)器，其中MODE=0為關(guān)閉服務(wù)器模式；MODE=1為開啟服務(wù)器模式，PORT為端口號，缺省值為333。只有在開啟多連接模式時才能開啟服務(wù)器模式。

發(fā)送命令“AT+CIPMUX=1”，待模塊響應(yīng)“OK”后再發(fā)送命令“AT+CIPSERVER=1，8080”，待模塊再次響應(yīng)“OK”后就可通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手在“TCP Client”模式下添加“IP：192.168.4.1（模塊默認(rèn)IP），端口8080”。至此，WiFi接入節(jié)點(diǎn)已設(shè)置成功。

3 WiFi燈控節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)

通過串口調(diào)試助手等軟件工具，向ESP8266模塊發(fā)送AT指令，將模塊設(shè)置為Station工作模式。

（1）發(fā)送命令“AT+RST”使得模塊重新啟動，待模塊響應(yīng)“OK”之后，進(jìn)行下一步設(shè)置。

（2）發(fā)送命令“AT+CWMODE=1”，將模塊設(shè)置為Station模式。待模塊響應(yīng)“OK”后，再發(fā)送命令“AT+RST”使得模塊重啟后設(shè)置生效。當(dāng)模塊再次響應(yīng)“OK”，則模塊的Station模式已經(jīng)開啟，可發(fā)送命令“AT+CWLAP”查看當(dāng)前可用的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)。

（3）指令“AT+CWJAP=，”用于加入網(wǎng)絡(luò)，其中SSID為要加入的網(wǎng)絡(luò)名稱，PWD為密碼。

發(fā)送命令“AT+CWJAP = ”LampControl“， ”123456“”連接到網(wǎng)絡(luò)中。待模塊響應(yīng)“OK”后，發(fā)送命令“AT+CIFSR”可查看本機(jī)的IP地址，若能查看到IP地址則表示本節(jié)點(diǎn)已經(jīng)正確和AP節(jié)點(diǎn)相連。

（4）發(fā)送命令“AT+CIPMUX=1”打開多路連接。

（5）指令“AT+CIPSTART=，，，”用于建立TCP連接或注冊UDP端口號，其中ID為0～4的連接編號，TYPE為字符串參數(shù)，設(shè)為“TCP”時表示建立TCP連接，設(shè)為“UDP”時表示建立UDP連接，ADDR為字符串參數(shù)，表示遠(yuǎn)程服務(wù)器的IP地址，PORT為遠(yuǎn)程服務(wù)器的端口號。

發(fā)送命令“AT+CIPSTART=0，”TCP“，”192.168.4.1“，8080”建立燈控節(jié)點(diǎn)和接入節(jié)點(diǎn)之間的TCP連接。待響應(yīng) “OK”后則表示連接成功。

（6）指令“AT+CIPSEND=，”用于向指定ID發(fā)送指定長度的數(shù)據(jù)。模塊收到此命令后先換行返回“>”，然后開始接收串口數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)長度滿足LENGTH時發(fā)送數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)發(fā)送成功則返回“SEND OK”。

發(fā)送命令“AT+CIPSEND=0，8”并發(fā)送數(shù)據(jù)“12345678”給接入節(jié)點(diǎn)。

4 Android移動終端軟件設(shè)計(jì)

使用Android SDK、JDK、ADT、Eclipse等工具開發(fā)手機(jī)客戶端控制軟件[2]。手機(jī)客戶端控制軟件的界面設(shè)計(jì)主要使用ToggleButton控件或RadioButton控件以方便用戶對燈進(jìn)行開關(guān)操作。為控件添加事件響應(yīng)，當(dāng)用戶操作軟件時，將開、關(guān)燈的信息發(fā)送給WiFi接入節(jié)點(diǎn)[3]。核心代碼如下：

Socket socket = new Socker（"192.168.4.1"，8080）；

OutputStream os = socket.getOutputStream（）；

os.write（"LampOn"）；

os.close（）；

socket.close（）；

5 系統(tǒng)測試

連通燈的控制電源，將燈控節(jié)點(diǎn)接入預(yù)定的WiFi網(wǎng)絡(luò)，將手機(jī)也接入同一WiFi網(wǎng)絡(luò)，操作手機(jī)中的控制軟件，成功實(shí)現(xiàn)對燈的開、關(guān)操作。

6 結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)了一種在WiFi環(huán)境下，可在裝有Android系統(tǒng)的移動終端上通過軟件操作，實(shí)現(xiàn)對燈的開關(guān)操作的無線照明控制系統(tǒng)。文中詳細(xì)介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路、實(shí)現(xiàn)方法，并通過測試證明了系統(tǒng)的有效性。

參考文獻(xiàn)

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