鐘輝宏 何虎 羅堯 何松濤 汪瑩瑩 成都理工大學

引言：如今隨著生活水平的不斷提高，智能手機被越來越多的人使用，幾乎成為了生活必需品，大大改變了人們的生活方式，智能家居技術也由此而生。人們對生活用品操作的方便性要求越來越高，普通的照明技術已經(jīng)不能滿足廣大消費者的需求，因此越來越關注智能家居的研究。智能臺燈是以傳統(tǒng)臺燈技術為背景，實現(xiàn)智能手機客戶端控制的效果。

1 整體方案

本設計以STM32單片機作為控制系統(tǒng)的核心，ESP8266 WIFI模塊作為Android客戶端和單片機的通信媒介，與STM32進行串口通信。Android客戶端用來實現(xiàn)用戶需求的界面功能,根據(jù)用戶選擇的功能發(fā)送指令,WIFI用于數(shù)據(jù)傳輸模塊，LED控制端接收指令用于實現(xiàn)對 LED 燈的基本操作，如開燈、關燈、調光。圖1.1為基于Android的智能臺燈系統(tǒng)框圖。

2 實現(xiàn)部分

2.1 硬件設計

本設計采用STM32芯片作為主控芯片，3W LED燈驅動電路來驅動LED燈，電源電路主要用來提供12V電壓，7805穩(wěn)壓塊提供5V電壓為單片機供電，ESP8266-01模塊作為Android客戶端與單片機響應的橋梁。

2.2 軟件設計實現(xiàn)

軟件主要部分包括兩個終端：單片機程序和Android程序。單片機主程序主要有對串口及WIFI模塊的初始化，等待外部中斷并且判斷接收的數(shù)據(jù)，從而進行相應操作。把接收的數(shù)據(jù)存儲到單片機緩存中，單片機到緩存中讀取，完成這些操作就可實現(xiàn)控制LED燈。字符判斷的思路是先讀取緩沖器的第一個字符“：”，提醒單片機有命令要發(fā)過來。單片機讀取第二字符命令“C”，提示單片機要數(shù)據(jù)要發(fā)過來，若接收到的數(shù)據(jù)符合設置判斷的命令，則單片機控制LED燈進行相關操作?？偝绦蛄鞒虉D如圖1所示。

圖1 總程序流程圖

Android App是在eclipse環(huán)境下開發(fā)的，編寫Android程序的思路是將每一個控件都定義不同的字符，當控件發(fā)生響應時將其傳送給WIFI模塊,最后由STM32根據(jù)字符來進行判斷作出響應。利用串口助手，可看到每個控件定義的字符成功發(fā)送，說明APP正常使用。打開控制端APP，利用Socket通信發(fā)送給WIFI模塊，WIFI模塊接收APP傳遞的數(shù)據(jù)，分析并向端口發(fā)送指令來改變其PWM，對LED燈實現(xiàn)調光效果。

2.3 WIFI通信設計

本設計使用Android APP 與LED驅動電路無線控制，因此WIFI模塊作為其中間橋梁。首先應將CH_PD引腳與VCC引腳相連接，CH_PD是用來選擇AT指令模式的引腳，只有提前接入高電平，才可以響應其AT指令。STM32芯片發(fā)送AT指令對WIFI模塊進行初始化，配置其WIFI賬號、密碼、波特率等，為APP與單片機通信做好準備。

3 結果與討論

基于Android的智能臺燈在在未來生活領域應用是很廣泛的。在智能手機進入家家戶戶的今天，正在改變著人們傳統(tǒng)的生活方式，朝向智能化、便利化的方向發(fā)展。本設計的APP適用性強，可以移植到任何帶有安卓系統(tǒng)的設備上，只要連接上WIFI，就可以對LED燈進行控制。在隨著人們對于傳統(tǒng)生活方式的要求越來越高，未來智能家居技術也會越發(fā)成熟，其應用也會越來越廣泛。