逯 柳

（哈爾濱石油學(xué)院信息工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150027）

基于手機(jī)WiFi控制的智能家用電器系統(tǒng)

逯 柳

（哈爾濱石油學(xué)院信息工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150027）

隨著社會(huì)群眾日益提高的生活水平，以及網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面逐漸加大，千家萬戶的電器設(shè)備已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)化向智能化的轉(zhuǎn)變。但是不同家電的安放位置也不一樣，所以用戶對家電的掌控在距離上有局限。這些年，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、智能家電已經(jīng)進(jìn)入了千家萬戶，是生活中不可或缺的一部分。本文重點(diǎn)研究了手機(jī)WiFi控制的智能家用電器系統(tǒng)，WiFi模塊通過單片機(jī)控制繼電器，研究設(shè)計(jì)出一個(gè)WiFi遙控接收系統(tǒng)，以WiFi信號(hào)作為傳遞信息的載體，可對受控對象的工作狀態(tài)進(jìn)行短距離無線控制，適用于各種家庭電器。本系統(tǒng)具有良好的實(shí)用性、可擴(kuò)充性，市場需求逐漸加大，具有較好的應(yīng)用前景。

智能；WiFi控制；繼電器

1.家電遠(yuǎn)程控制的需求

（1）生活需求

目前在我國，智能家居市場越來越大。并且智能家居并不是傳統(tǒng)意義上的智能服務(wù)區(qū)的理念，也并不是某一件單獨(dú)的商品。智能家居是通過計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、單片機(jī)、通信、綜合布線技術(shù)、信號(hào)控制系統(tǒng)、信息控制系統(tǒng)等內(nèi)容有效的結(jié)合起來的一張“物聯(lián)網(wǎng)”。綜合性實(shí)現(xiàn)智能物聯(lián)對家庭生活的延伸，能夠充分滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枨?，提高生活品質(zhì)，創(chuàng)造出更方便、快捷、舒適、安全，更高效的個(gè)性化居住環(huán)境。

（2）發(fā)展前景

當(dāng)前的社會(huì)已經(jīng)全面步入了信息化時(shí)代，家庭生活當(dāng)中已經(jīng)不可或缺各種各樣的家用電器。利用信息化手段將智能網(wǎng)絡(luò)與家用電器結(jié)合起來，行程智能家居網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為未來家庭生活的主導(dǎo)方向。目前，我國每年有1億臺(tái)的家電產(chǎn)出，僅僅發(fā)展了10%左右的網(wǎng)絡(luò)家電設(shè)備，然而想要實(shí)現(xiàn)智能化的提升，則市場份額的升值空間極大，預(yù)計(jì)能夠達(dá)到每年200億元以上的增長。

2.手機(jī)WiFi遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）硬件設(shè)計(jì)

這里采用STC89C52單片機(jī)的最小系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。

時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路是由兩個(gè)33p的電容和12MHz的晶振組成，接在單片機(jī)的第18和19腳（即XTAL1和XTAL2端）。因其采用的是振蕩頻率12MHz的晶振，所以其軟件的一個(gè)機(jī)器周期為1us。

復(fù)位電路：復(fù)位電路由10uF的電容（C1）和10K的電阻（R2）構(gòu)成。最開始加電的時(shí)候，C1在此時(shí)的瞬間相當(dāng)于短路。那么C1的兩端保持0V的電壓，此時(shí)VCC的電源電壓都會(huì)加載到R2上，所以單片機(jī)的9引腳RST就變成了高電平。在此之后，C1開始逐步的充電，那么在C1上就會(huì)出現(xiàn)電壓，這里R2上的電壓便會(huì)開始逐步下降，最后9引腳RST會(huì)變成低電平。也就是在這個(gè)過程當(dāng)中滿足9引腳RST上的高電平能夠持續(xù)24個(gè)振蕩周期就可以使單片機(jī)執(zhí)行復(fù)位。

（2）WiFi接收電路部分

本系統(tǒng)通過串口通信，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與ESP8266WiFi模塊的通信，所以這里只需將ESP8266WiFi模塊和單片機(jī)的串口連接到一起即可。

（3）按鍵控制電路

本設(shè)計(jì)采用4個(gè)獨(dú)立按鍵完成控制系統(tǒng)，3個(gè)按鍵K2、K3、K4、K5分別表示，繼電器1控制、繼電器2控制、繼電器3控制、繼電器4控制。

（4）完整電路原理

因?yàn)镾TC89C52具有經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，并且做了比較多的改善，使芯片具有了51單片機(jī)并不具備的功能。具有便捷的8位的CPU還擁有可編程的Flash，所以STC89C52成為大多數(shù)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的使用設(shè)備，能夠支持更高效、更完善的設(shè)計(jì)解決方案。擁有下列幾種標(biāo)準(zhǔn)功能：512字節(jié)大小的RAM，8k字節(jié)的在系統(tǒng)可編程Flash，32位的I/O口線，內(nèi)置4KB的EEPROM，看門狗定時(shí)器，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，全雙工串行口，MAX810復(fù)位電路，一個(gè)7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)）。

3.軟件設(shè)計(jì)

（1）主程序設(shè)計(jì)

第一次開機(jī)，系統(tǒng)進(jìn)入初始化繼電器全部處于斷開狀態(tài)，單片機(jī)對接收到的WiFi信號(hào)進(jìn)行處理，當(dāng)K2第一次按下或WiFi遙控器第一次按下“1”按鍵時(shí)1號(hào)繼電器閉合，第二次按下繼電器斷開，以此循環(huán)處理。主程序流程圖如圖2所示。

（2）按鍵處理設(shè)計(jì)

首先判斷按鍵是否被按下，接著執(zhí)行延時(shí)去抖，并且接著執(zhí)行案件處理程序，按鍵釋放即結(jié)束。當(dāng)前的鍵盤主要是利用觸點(diǎn)的合與段斷的作用，按鍵產(chǎn)生的電信號(hào)會(huì)傳送給CPU進(jìn)行處理。因?yàn)橛|點(diǎn)會(huì)彈回，所以在閉合與斷開的瞬間都會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)。為了保證CPU按鍵的操作能夠正確無誤，以及去除人為操作時(shí)間長短不同而造成的抖動(dòng)，當(dāng)然除去抖動(dòng)的措施分為硬件及軟件兩種方式都可以采用。針對智能手機(jī)的按鍵操作便無需深究，需要根據(jù)手機(jī)所屬操作系統(tǒng)及手機(jī)的性能而定。

4.智能報(bào)警設(shè)計(jì)

通過蜂鳴器響達(dá)到溫度測試，合理控制家庭電器的功效。將溫度收集、信號(hào)接收、溫度檢測以及輸出控制4個(gè)部分組裝設(shè)計(jì)為智能溫度報(bào)警系統(tǒng)。溫度報(bào)警的工作原理是首先在單片機(jī)中設(shè)置警示溫度值，用來對特殊溫度進(jìn)行報(bào)警提示。從DS18B20發(fā)送的溫度值通過信號(hào)傳輸線路解析后立刻傳送到單片機(jī)進(jìn)行處理刷新。微處理器根據(jù)收集來的信號(hào)值以及之前所設(shè)置的參數(shù)，按照裝載的軟件進(jìn)行控制與運(yùn)算，在顯示器上顯示設(shè)備當(dāng)前的溫度值，并且根據(jù)溫度界定值做出報(bào)警反應(yīng)，同時(shí)將各種數(shù)據(jù)通過顯示器進(jìn)行顯示，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控及控制需求。

5.測試的研究

測試的主要設(shè)備為手機(jī)及繼電器、電源開關(guān)等。可以設(shè)置手機(jī)APP的安裝，鏈接WiFi，鏈接繼電器。通過點(diǎn)觸手機(jī)APP上相應(yīng)的控制模塊，通過滑動(dòng)控制APP中的控制模塊對繼電器進(jìn)行控制。把報(bào)警溫度最高值設(shè)置成比實(shí)際溫度偏低的值，這樣來測試家用電器溫度過高時(shí)的報(bào)警反應(yīng)，當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度時(shí)報(bào)警系統(tǒng)的蜂鳴器會(huì)響起，即測試成功。

結(jié)語

本系統(tǒng)從功能而言，采用模塊化設(shè)計(jì)，并且系統(tǒng)軟件具有良好的人機(jī)界面，和豐富的數(shù)據(jù)庫信息，功能齊全，方便用戶的操作及修改。本系統(tǒng)完成了終端服務(wù)器系統(tǒng)的編程和調(diào)試，遠(yuǎn)程客戶端模塊的軟件調(diào)試和網(wǎng)關(guān)模塊的程序調(diào)試，智能家庭控制系統(tǒng)是將家電中的關(guān)鍵技術(shù)，向數(shù)字化、智能化、交互化的階段過渡。

目前我國的智能家居控制系統(tǒng)仍存在許多需要解決的問題。對于每個(gè)家電都需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的終端控制器，增加了系統(tǒng)開發(fā)的工作量，而且存在家用電器和終端控制設(shè)備集成的困難。但相信在今后的技術(shù)發(fā)展下，這種智能家居控制系統(tǒng)將更加完善，給社會(huì)帶來更大的效益，給家庭生活提供更高的品質(zhì)。

［1］張學(xué)磊，曾祥源.基于安卓系統(tǒng)手機(jī)WiFi的家用智能遙控器開發(fā)［J］.電子世界，2013（22）：112.

TP273

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黑龍江省教學(xué)改革項(xiàng)目《高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)程序設(shè)計(jì)類課程綜合研究性教學(xué)改革與實(shí)踐》項(xiàng)目編號(hào)：JG2014010854。