西北民族大學電氣工程學院 蔣亞文 劉洪濤 白 旭 楊雪梅 龍浩男

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一種WIFI控制的電源開關的設計

西北民族大學電氣工程學院 蔣亞文 劉洪濤 白 旭 楊雪梅 龍浩男

【摘要】本文介紹了一種WiFi 遠程控制室內燈開關系統(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，完成了對室內燈開關的實時控制。

【關鍵詞】電源開關；手機終端；WIFI

0 引言

隨著無線局域網(wǎng)技術的快速發(fā)展和日趨成熟，WiFi已經(jīng)融入了我們的生活，基于WiFi的無線通信技術應用更加廣泛，同時伴隨著Android 應用開發(fā)前景的不斷擴大，傳統(tǒng)的室內燈控制方式已不再滿足現(xiàn)代人們對生活水平的需求了，而目前的室內燈開關的設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，本文設計了 WIFI控制的室內燈開關系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)方案設計

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 終端設備和路由器構成，固定控制端有WiFi控制模塊、主控模塊、繼電器模塊等構成。其系統(tǒng)整體結構如圖1所示。其中，Android終端一般為Android手機或平板電腦，Android終端作為控制室內燈開關的管理器，提供了與用戶的交互界面。設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的繼電器工作，從而實現(xiàn)對室內燈開關的控制。

圖1 系統(tǒng)整體結構圖

2 固定控制端硬件結構

經(jīng)價格方面考慮以及實用性方面權衡，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換。由于該設計的控制對象是室內電燈開關，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，本設計采用的是松樂繼電器。由于STM32單片機的IO口驅動能力不夠，需加一片ULN2003來驅動繼電器，一個ULN2003可以驅動7個繼電器，驅動電流最大為500mA。

當主控模塊收到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，完成低電壓對家用220V電壓的控制，突出了整個系統(tǒng)設計的應用性和創(chuàng)新性。其固定控制端結構如圖2所示。

圖2 固定控制端結構圖

3 移動控制端軟件設計

本設計的云服務器部分使用新浪公司的云服務。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，完全能滿足本設計的需求。本設計的所有開發(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進行設計界面設計，添加開燈和關燈的功能按鈕，并為各個按鈕添加監(jiān)聽事件響應用戶操作，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)對室內燈打開和關閉的控制。

4 結束語

本文設計的基于STM32的手機WiFi 遠程控制室內燈開關系統(tǒng)，采用當前較新的控制方式——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電氣工程學院，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2015年國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，項目編號：201510742057。