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?；赪IFI模塊設(shè)計的智能無線開關(guān)系統(tǒng)，智能手機通過安裝APP文件作為上位機控制軟件，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；ANDRIOD；AP節(jié)點

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.33.197

1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案

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程序，程序語言采用JAVA編寫，通過APP控制軟件實現(xiàn)用戶對系統(tǒng)的界面功能。

二是負責廣播信息AP節(jié)點。通過AP建立起WIFI網(wǎng)絡(luò)，手機客戶端和燈控節(jié)點模塊采用UDP協(xié)議廣播機制實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換功能，本設(shè)計AP節(jié)點只負責建立系統(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、驅(qū)動電路組成。單片機作為終端控制設(shè)備，主要實現(xiàn)的功能是與串口WFI模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換及系統(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

2.1 無線開關(guān)控制模塊總體設(shè)計框架

無線開關(guān)控制模塊總體設(shè)計框架如圖2，其中，WIFI模塊與單片機進行串口通信，實現(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模塊進行通信從而實現(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。該單片機的串行口有四種工作方式，通過對SM0和SM1進行設(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)計的系統(tǒng)采用的是工作方式1，采用中斷方式與WIFI模塊進行通信，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)計采用的WiFI模塊是WIFI-M03，單片機與WIFI-M03模塊通過串口方式進行通信，其數(shù)據(jù)在其內(nèi)部轉(zhuǎn)換為WIFI信號后再與AP節(jié)點通信，硬件與軟件通信設(shè)計難度大大降低，WIFI-M03模塊是標準的無線網(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)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)點是具有電氣隔離、起自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。缺點是需要吸合電流，功耗稍大，有觸點，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。而在很多地方常當直流開關(guān)使用，反應(yīng)靈敏可以達到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，三者均是利用小電壓信號控制大電壓，繼電器反應(yīng)速度較慢，有觸點，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)計上位機程序通過eclipse開發(fā)，采用JAVA語言編寫程序，在Eclipse及其擴展插件的幫助下，建立Android開發(fā)環(huán)境非常方便。可以通過移動終端連接電腦，進入調(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)果是否達到預(yù)期效果。軟件主要包含兩大部分，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，并對用戶的信息進行核實。

4 結(jié)果測試

實驗環(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手機助手將該上位機軟件安裝到該手機上。

為了方便調(diào)試，選用一個白熾燈，通過手機上位機程序發(fā)送控制指令，能夠方便實現(xiàn)對白熾燈的控制，驗證了設(shè)計的預(yù)想。

5 結(jié)束語

本文設(shè)計的基于單片機的手機WiFi模塊的智能室內(nèi)燈開關(guān)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(yīng)時代發(fā)展，具有很好的市場開發(fā)前景。

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