，

(1.西南科技大學(xué) 智能機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐班，四川 綿陽 621010;2.西南科技大學(xué) 工程技術(shù)中心， 四川 綿陽 621010)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，尤其是電子信息技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，社會信息化程度不斷提高。各類智能化設(shè)備已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于人們的日常生活、工作、以及學(xué)習(xí)的各個領(lǐng)域中來，對人們的生活習(xí)慣以及工作方式產(chǎn)生了重大影響。信息化社會在改變?nèi)藗兩盍?xí)慣和工作方式的同時，也對我們的傳統(tǒng)住宅提出了挑戰(zhàn)。智能家居系統(tǒng)的概念應(yīng)運(yùn)而生，并逐步進(jìn)入到普通家庭之中，目前已被人們廣泛接受[1-2]。

智能家居系統(tǒng)以住宅為平臺，通過依托廣泛的高度集成自動化控制功能，旨在營造一個高效，舒適，安全，便利的居住環(huán)境。而在傳統(tǒng)住宅中，針對諸如燈光照明系統(tǒng)等一系列用電設(shè)備的控制，普遍采用傳統(tǒng)開關(guān)控制結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)開關(guān)控制結(jié)構(gòu)作為一種用電設(shè)備控制的基礎(chǔ)手段，其控制功能相對單一，且必須人為手動操作，頻繁操作過于繁瑣，因此在面對新一代智能家居系統(tǒng)對于大量多功能、高精度的自動化控制需求時，設(shè)計一種具有聯(lián)合信息數(shù)據(jù)監(jiān)測，控制響應(yīng)功能的智能開關(guān)控制器，用以取代傳統(tǒng)開關(guān)控制結(jié)構(gòu)，作為智能家居系統(tǒng)自動控制功能實(shí)現(xiàn)的重要組成部分，以解決傳統(tǒng)開關(guān)控制結(jié)構(gòu)在控制過程中存在的功能單一，操作繁瑣，缺乏控制精度以及靈活性等弊端就顯得十分必要。

針對上述問題，提出了基于ARM和WIFI通信的智能開關(guān)控制器的設(shè)計與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)方法；一方面以WIFI無線通信技術(shù)為基礎(chǔ)，用戶可以通過使用Android智能手機(jī)或平板電腦等移動智能終端與該控制器的無線通信模塊進(jìn)行WIFI熱點(diǎn)連接，借助設(shè)備上的客戶端軟件選擇接收查看由智能開關(guān)控制器發(fā)送來的傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)，也可以利用該客戶端軟件實(shí)現(xiàn)對被控設(shè)備如燈光照明系統(tǒng)等家居用電設(shè)備的實(shí)時無線遙控，包括控制被控設(shè)備工作狀態(tài)開關(guān)，對被控設(shè)備設(shè)置定時開關(guān)，以及開啟智能控制模式等相關(guān)功能，其中智能控制模式通過利用環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊的各個傳感器，對被控設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，使智能開關(guān)控制器能夠準(zhǔn)確的判斷當(dāng)前被控設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境狀況，進(jìn)而由該控制器根據(jù)程序設(shè)定自動輸出控制信號，以驅(qū)動輸出響應(yīng)模塊自動對被控設(shè)備做出相應(yīng)的響應(yīng)[3-4]。

除此之外另一方面使用TFT液晶顯示屏構(gòu)建用戶交互模塊，將控制器及其運(yùn)行環(huán)境狀況等相關(guān)信息進(jìn)行實(shí)時動態(tài)顯示，內(nèi)容豐富，界面友好，進(jìn)一步提升了用戶體驗(yàn)；

通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提出的基于ARM和WIFI通信的智能開關(guān)控制器的設(shè)計與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了針對被控設(shè)備的智能動態(tài)控制要求,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了智能控制的目的，具有廣泛的應(yīng)用前景。

1 基于ARM和WIFI通信的智能開關(guān)控制器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文設(shè)計提出的智能開關(guān)控制器由電源模塊、無線通信模塊、環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊、核心控制模塊、用戶交互顯示模塊、輸出響應(yīng)模塊以及Android移動客戶端共7部分組成，其總體設(shè)計框圖見圖1。

基于ARM的核心控制模塊是整個控制器的核心部分，負(fù)責(zé)管理整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括對各傳感器模塊以及WIFI通信模塊的實(shí)時動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行接入處理，并根據(jù)程序設(shè)定執(zhí)行相應(yīng)操作。此外，還負(fù)責(zé)驅(qū)動用戶交互顯示模塊的TFT液晶顯示屏幕，向用戶直觀的顯示各個傳感器的數(shù)據(jù)信息以及該智能開關(guān)控制器與其被控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息。

Android移動客戶端軟件通過安裝在用戶所擁有的Android智能手機(jī)或平板電腦等移動智能終端設(shè)備上，使得用戶的終端設(shè)備在與該智能開關(guān)控制器的無線通信模塊進(jìn)行WIFI熱點(diǎn)連接后，可以通過該客戶端軟件接收查看由智能開關(guān)控制器發(fā)送來的傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)，也可以通過其選擇執(zhí)行不同的控制功能，并將相應(yīng)的控制信息通過WIFI無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至控制器的核心控制模塊，進(jìn)而由核心控制模塊根據(jù)程序設(shè)定實(shí)現(xiàn)對被控設(shè)備即家居燈光照明系統(tǒng)等用電設(shè)備的實(shí)時無線遙控功能。

環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊負(fù)責(zé)對該智能開關(guān)控制器被控設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境狀況進(jìn)行監(jiān)測分析。通過各個傳感器模塊獲取被控設(shè)備所處環(huán)境的溫度、濕度、光強(qiáng)、以及紅外等相關(guān)信息。

輸出響應(yīng)模塊作為該智能開關(guān)控制器控制功能實(shí)現(xiàn)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，其由多路光耦隔離繼電器驅(qū)動電路構(gòu)成，將智能開關(guān)控制器接入被控對象設(shè)備的供電電路中，通過施加脈沖信號觸發(fā)繼電器驅(qū)動電路，從而實(shí)現(xiàn)對被控對象諸如家居燈光照明系統(tǒng)，電視，空調(diào)，電熱水器等用電設(shè)備的智能自動控制功能。

圖1 總體設(shè)計框圖

2 基于ARM和WIFI通信的智能開關(guān)控制器的硬件平臺設(shè)計

該智能開關(guān)控制器的硬件平臺采用嵌入式結(jié)構(gòu)設(shè)計，其組成架構(gòu)如圖2所示。

圖2 硬件平臺架構(gòu)意圖

以意法半導(dǎo)體公司開發(fā)的基于ARM Cortex-M3架構(gòu)的STM32f103ZET6芯片作為微處理器，聯(lián)合ESP8266WIFI無線通信模塊，通過與STM32f103ZET6微控芯片的USART串口通道進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸功能。采用DHT11溫、濕度傳感器模塊，HC-SR501人體紅外監(jiān)測傳感器模塊，以及YL-38光敏傳感器模塊，分別用來對該智能開關(guān)控制器被控設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的溫度、濕度、紅外、以及光強(qiáng)等相關(guān)信息進(jìn)行監(jiān)測分析。采用TFT顯示屏幕將該控制器的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行顯示，方便用戶使用。采用多路帶光耦隔離的繼電器驅(qū)動電路對被控用電設(shè)備進(jìn)行自動響應(yīng)控制，實(shí)現(xiàn)該控制器的自動電路控制功能。

2.1 STM32f103ZET6微控芯片

STM32f103ZET6微控芯片，是由意法半導(dǎo)體公司開發(fā)的一種基于ARM Cortex-M3架構(gòu)的32位微處理器[5]。最高工作頻率為72 Mhz，內(nèi)置512 KB的高速Flash存儲器以及64 KB的SRAM，擁有豐富的I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)，擁有多達(dá)3個12位的ADC、以及11個定時器其中包含4個通用16位定時器和2個PWM定時器，除此之外還包含豐富的標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)通信接口，多達(dá)2個I2C接口、3個SPI接口、2個I2S接口、1個SDIO接口、5個USART接口、一個USB接口和一個CAN接口。

2.2 電源模塊解決方案

電源模塊采用Mini-USB接口[6]，經(jīng)由外部的電源適配器與其相連接，從而實(shí)現(xiàn)電源的穩(wěn)定供給。Mini-USB接口具有顯著的防誤差性能，其體積相比標(biāo)準(zhǔn)USB接口更小巧，目前已被廣泛應(yīng)用于各類移動設(shè)備以及相關(guān)電子產(chǎn)品中。除此之外還采用了ASM1117正向低壓降穩(wěn)壓器，其具有固定輸出和可調(diào)輸出兩個版本，固定輸出版本有1.5 V、1.8 V、2.5 V、2.85 V、3.0 V、3.3 V、5.0 V等多個型號，且具有較高的精度。ASM1117內(nèi)部還集成了過熱保護(hù)和限流電路，本電源模塊采用該穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)了3.3 V的電壓輸出。

2.3 WIFI無線通信模塊

WIFI模塊采用ESP8266芯片實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸,ESP8266是一款由樂鑫ESpressif設(shè)計的超低功耗的串口WIFI透傳模塊，擁有業(yè)內(nèi)極富競爭力的封裝尺寸和超低能耗技術(shù)，專為移動設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計，可廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)、智能交通、智能家具、手持設(shè)備、工業(yè)控制等領(lǐng)域[7]。ESP8266芯片共有3種工作模式(分別為1.AP模式2.TCP模式3.AP&TCP模式)。本智能開關(guān)控制器的無線通信功能通過使用模式1，即將ESP8266芯片配置為AP熱點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。將整個硬件平臺通過該模塊與Android客戶端實(shí)現(xiàn)直接互聯(lián)，當(dāng)Android客戶端連接至該WIFI熱點(diǎn)后，便可以通過APP來實(shí)現(xiàn)對該智能開關(guān)控制器的相應(yīng)操作。WIFI模塊硬件電路如圖3所示

圖3 WIFI模塊硬件電路

2.4 溫、濕度傳感器

溫、濕度傳感器選用DHT11模塊，該傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。傳感器本身包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能MCU相連接，每個DHT11模塊均在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行過準(zhǔn)確度校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)以及相關(guān)參數(shù)存儲在內(nèi)置的OTP內(nèi)存中[8]。在實(shí)際運(yùn)行時，傳感器會在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)，因此該傳感器具有響應(yīng)速度塊，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的可靠穩(wěn)定性。

2.5 光敏傳感器

由于需要分析環(huán)境的光線強(qiáng)度等級，進(jìn)而對照明系統(tǒng)等用電設(shè)備進(jìn)行自適應(yīng)控制。故采用YL-38光敏電阻傳感器模塊，經(jīng)由STM32f103ZET6微控芯片內(nèi)置的高精度ADC對傳感器測得光線強(qiáng)度電信號進(jìn)行采樣，并將采集到的電信號進(jìn)行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，再根據(jù)程序設(shè)定的光強(qiáng)等級閾值，將轉(zhuǎn)換后得到的光線強(qiáng)度數(shù)字信號與閾值進(jìn)行比較，從而能夠準(zhǔn)確的得到環(huán)境的光線強(qiáng)度等級。

2.6 人體紅外監(jiān)測傳感器

采用HC-SR501熱釋電人體紅外線感應(yīng)模塊，由于人體自身發(fā)射出的紅外線其波長范圍在9～10 μm之間，而熱釋電探測元件的探測波長范圍為0.2～20 μm，故需經(jīng)由紅外濾光片對多余光譜進(jìn)行濾光，使得最終傳感器的探測波長范圍被收縮至7～10 μm[9]。因此可以對人體紅外線進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測并將其轉(zhuǎn)換成電信號輸出，從而實(shí)現(xiàn)了對人體活動進(jìn)行探測的功能。

2.7 TFT顯示屏幕

采用3.2寸TFT型LCD液晶顯示屏幕。這一類材質(zhì)的顯示屏幕具有低功耗、高響應(yīng)度、高亮度、高對比度等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于各類主流電子顯示設(shè)備上[10]。該屏幕的顯示分辨率為320×240，內(nèi)置ILI9341顯示控制芯片以及TSC2046觸摸控制芯片，支持16位并行FSMC總線接口驅(qū)動。通過借助該液晶顯示屏幕來構(gòu)建用戶交互顯示終端，在增強(qiáng)用戶的直觀感受，方便用戶使用的同時，進(jìn)一步提升了用戶體驗(yàn)。

2.8 光耦繼電器驅(qū)動電路

由于需要根據(jù)STM32f103ZET6核心控制芯片發(fā)出的觸發(fā)信號，對被控用電設(shè)備進(jìn)行自動響應(yīng)控制，且觸發(fā)信號電壓值最高為5 V，而被控用電設(shè)備的電路電壓為市電220 V，故設(shè)計采用多路帶光耦隔離的繼電器驅(qū)動電路來實(shí)現(xiàn)此功能[11]。其硬件電路如圖4所示。

圖4 繼電器模塊硬件電路圖

由圖可知，由于采用了光耦隔離單元，當(dāng)高電平控制信號從信號輸入端輸入后，光電耦合器內(nèi)部的發(fā)光二極體就會因通過電流而發(fā)光，光敏元件在受到光照后產(chǎn)生電流，促使光敏三極管導(dǎo)通。從而引發(fā)前一級電路進(jìn)行導(dǎo)通。電磁繼電器內(nèi)部線圈流過電流，使得其可以驅(qū)動銜鐵的動 靜觸點(diǎn)進(jìn)行吸合，從而實(shí)現(xiàn)對被控用電設(shè)備的自動響應(yīng)控制功能。由于光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒有電氣聯(lián)系，也沒有共地，故其可起到很好的安全保障作用，即使當(dāng)外部設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至輸入信號線短接時，也不會損壞儀表。

3 基于ARM和WIFI通信的智能開關(guān)控制器的軟件系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

3.1 軟件系統(tǒng)整體設(shè)計與應(yīng)用

本文設(shè)計提出的智能開關(guān)控制器的軟件系統(tǒng)是基于ARM嵌入式平臺開發(fā)而來的，其配套移動客戶端軟件基于Android智能操作系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。

該智能開關(guān)控制器的主要應(yīng)用功能有：

1) 自動電路控制，作為智能開關(guān)控制器的核心功能，通過STM32f103ZET6核心控制芯片對繼電器驅(qū)動電路施加觸發(fā)信號，再由驅(qū)動電路做出響應(yīng)以此實(shí)現(xiàn)對被控設(shè)備的自動電路控制功能。

2) 智能無線控制，借助WIFI無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了該智能開關(guān)控制器的硬件平臺與智能手機(jī)或平板電腦等智能移動終端的互通互聯(lián)，用戶僅需要通過移動客戶端軟件即可對該智能開關(guān)控制器進(jìn)行相關(guān)操作；

3) 定時開關(guān)，借助STM32f103ZET6核心控制芯片內(nèi)置的高精度RTC時鐘，控制器通過調(diào)用RTC中斷服務(wù)程序獲取準(zhǔn)確的系統(tǒng)時間，用戶可通過移動客戶端軟件設(shè)置被控設(shè)備的開啟時間以及關(guān)閉時間。

4)智能控制模式，基于自動電路控制功能，通過STM32f103ZET6核心控制芯片對環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊各個傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，判斷當(dāng)前情景，并根據(jù)程序自動對被控設(shè)備進(jìn)行控制。

當(dāng)該智能開關(guān)控制器系統(tǒng)上電后，首先由核心控制芯片根據(jù)系統(tǒng)程序，對各硬件模塊依次進(jìn)行功能初始化，此時用戶交互顯示模塊的TFT液晶顯示屏?xí)@示用戶歡迎界面，當(dāng)初始化配置完成后顯示屏上會顯示運(yùn)行界面。用戶可以在初始化配置完成后，通過Android智能手機(jī)等移動終端，與該智能開關(guān)控制器的WIFI熱點(diǎn)信號進(jìn)行連接，使用配套的客戶端軟件對智能開關(guān)控制器的功能以及運(yùn)行模式進(jìn)行選擇，從而實(shí)現(xiàn)對被控設(shè)備的智能自動控制功能。智能開關(guān)控制器主程序流程如圖5所示。

3.2 WIFI無線通信

WIFI無線通信，是該智能開關(guān)控制器的核心功能即智能無線控制功能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)。在本文所提出的硬件平臺設(shè)計中，WIFI無線通信模塊采用的是ESP8266芯片。ESP8266屬于串口型WIFI，采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，其共有3種工作模式(分別為1.AP模式 2.TCP模式 3.AP&TCP模式)。本智能開關(guān)控制器的無線通信功能通過使用模式1，即將ESP8266芯片配置為AP熱點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。其配置核心代碼如下：

//將WIFI模塊配置為AP模式

ESP8266_Net_Mode_Choose (AP );

//配置AP模式下WIFI模塊的IP地址

ESP8266_CIPAP (macUser_ESP8266_TcpServer_IP );

//建立WIFI熱點(diǎn)(名稱、密鑰、加密方式)

ESP8266_BuildAP (macUser_ESP8266_BulitApSsid,macUser_ESP8266_BulitApPwd,macUser_ESP8266_BulitApEcn ) ;

//使能WIFI熱點(diǎn)可以由多個設(shè)備連接

ESP8266_Enable_MultipleId (ENABLE );

//使能WIFI熱點(diǎn)的服務(wù)器模式，配置網(wǎng)絡(luò)端口號、超時時間

ESP8266_StartOrShutServer (ENABLE,macUser_ESP8266_TcpServer_Port,macUser_ESP8266_TcpServer_OverTime );

……

通過配置熱點(diǎn)名稱、加密方式、密鑰、以及開放的IP地址和網(wǎng)絡(luò)端口號，完成WIFI模塊的初始化。STM32f103ZET6核心控制芯片將可通過對與WIFI模塊相連接的串口通道進(jìn)行循環(huán)監(jiān)聽，讀取接收到由移動客戶終端設(shè)備發(fā)送過來的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并根據(jù)接收到的不同命令語句，選擇執(zhí)行相應(yīng)的操作。除此之外，各個傳感器所測得相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，以及該智能開關(guān)控制器與被控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等相關(guān)信息也可以通過對應(yīng)的串口通道由WIFI熱點(diǎn)發(fā)送至移動客戶端，并在客戶端軟件上進(jìn)行實(shí)時顯示。

圖5 智能開關(guān)控制器主程序流程圖

3.3 智能控制模式程序設(shè)計

基于本文設(shè)計提出的智能開關(guān)控制器其所具有的自動電路控制功能，在實(shí)驗(yàn)中對于該控制器實(shí)際應(yīng)用過程中的智能情景拓展方面，設(shè)計提出了針對家居燈光照明系統(tǒng)的智能控制模式。該智能控制模式借助光敏傳感器、人體紅外監(jiān)測傳感器等構(gòu)成的環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊，對被控設(shè)備當(dāng)前所處環(huán)境狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集?？刂破魍ㄟ^分析采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)，針對不同的環(huán)境光線強(qiáng)度，自動控制照明系統(tǒng)的燈組工作數(shù)量，實(shí)現(xiàn)燈光亮度的自適應(yīng)功能。除此之外，當(dāng)環(huán)境光線較為昏暗時，若人體紅外監(jiān)測傳感器監(jiān)測到有用戶進(jìn)入到室內(nèi)，并在室內(nèi)活動時，燈光將自動亮起為用戶提供照明，若監(jiān)測到用戶離開室內(nèi)，室內(nèi)無人活動時，燈光將自動熄滅。

用戶可通過使用Android客戶移動端軟件，點(diǎn)擊相應(yīng)控件來選擇開啟或關(guān)閉該模式。智能開關(guān)控制器通過串口通道，讀取ESP8266 WIFI模塊上接收到的字符串指令，與程序預(yù)先設(shè)定的指令”CMD_AUTO_”比較是否一致。若一致則進(jìn)一步檢測該條指令的后綴標(biāo)志位是否為1或0。若為1則使能定時器TIM5，并執(zhí)行對應(yīng)中斷服務(wù)程序，開啟該智能控制模式，反之則失能相應(yīng)定時器，關(guān)閉該智能控制模式。

在對應(yīng)的中斷服務(wù)程序中，通過調(diào)用光敏傳感器模塊子程序，獲取光線強(qiáng)度模擬量，并將模擬量值送入ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后得到的光線強(qiáng)度AD值其有效范圍為0～100，對應(yīng)不同的光強(qiáng)等級。再將其與45進(jìn)行比較，若環(huán)境光線昏暗，其光強(qiáng)AD值小于45，則使能人體紅外監(jiān)測傳感器模塊進(jìn)行感應(yīng)觸發(fā)，若環(huán)境光線充足，其光強(qiáng)AD值大于45，則失能人體紅外監(jiān)測傳感器模塊并不再進(jìn)行感應(yīng)觸發(fā)。通過對觸發(fā)信號進(jìn)行輸入捕獲，以此來驅(qū)動輸出響應(yīng)電路對燈光照明系統(tǒng)進(jìn)行自動控制。該智能控制模式程序流程圖以及中斷服務(wù)程序流程分別見圖6和圖7。

圖6 智能控制模式程序流程圖

圖7 TIM5中斷服務(wù)流程圖

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)本文提出的方案，成功設(shè)計出了一種基于ARM和WIFI通信的智能開關(guān)控制器，并在實(shí)驗(yàn)中將其應(yīng)用于家居燈光照明系統(tǒng)中。

將該智能開關(guān)控制器與照明系統(tǒng)電路連接配置好以后，用戶便可以通過Android智能手機(jī)與該智能開關(guān)控制器的WIFI熱點(diǎn)信號進(jìn)行連接。在輸入正確的密鑰，連接成功后，用戶便可以通過手機(jī)上的移動客戶端軟件對智能開關(guān)控制器的被控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程無線遙控，包括控制照明系統(tǒng)燈組的開關(guān)，控制照明系統(tǒng)燈光亮度，設(shè)定定時開關(guān)，以及開啟智能控制模式等功能。除此之外用戶還可以在線下的用戶交互顯示模塊上通過TFT液晶顯示屏上顯示的數(shù)據(jù)內(nèi)容，了解到當(dāng)前智能開關(guān)控制器所在室內(nèi)的環(huán)境狀況信息，包括溫度、濕度、環(huán)境光線強(qiáng)度、以及系統(tǒng)實(shí)時時間(由STM32f103ZET6微控芯片內(nèi)置的RTC時鐘實(shí)時授時，保證計時精度以及準(zhǔn)確度)。除此之外還有智能開關(guān)控制器當(dāng)前開放的WIFI熱點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)名稱，密鑰，服務(wù)器端開放的IP地址，以及網(wǎng)絡(luò)端口號等相關(guān)信息，方便用戶使用，進(jìn)一步提高了用戶體驗(yàn)度。其應(yīng)用效果如圖8所示。

圖8 智能開關(guān)控制器應(yīng)用效果圖

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，根據(jù)本文提出的方案所設(shè)計的智能開關(guān)控制器實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，系統(tǒng)響應(yīng)迅速。借助WIFI熱點(diǎn)無線網(wǎng)絡(luò)，該智能開關(guān)控制器的實(shí)測最大有效控制距離可以達(dá)到50 m以內(nèi)。在保證智能開關(guān)控制器與客戶移動終端之間的無線網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定連接的前提下，該智能開關(guān)控制器能夠準(zhǔn)確的接收由客戶移動終端發(fā)出的相關(guān)控制命令，并能夠根據(jù)程序設(shè)定，針對不同的命令語句，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中對于家居燈光照明系統(tǒng)的相關(guān)控制功能。

5 結(jié)束語

本文提出了一種基于ARM和WIFI通信的智能開關(guān)控制器的設(shè)計與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)方法，可以實(shí)現(xiàn)對家居燈光照明系統(tǒng)等用電設(shè)備的智能自動控制功能，解決了傳統(tǒng)開關(guān)控制結(jié)構(gòu)在控制過程中存在的功能單一，操作繁瑣，缺乏控制精度以及靈活性等弊端。該智能開關(guān)控制器以WIFI無線通信技術(shù)為基礎(chǔ)，用戶可以通過Android客戶移動端對智能開關(guān)控制器的各個功能進(jìn)行實(shí)時無線控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該智能開關(guān)控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、響應(yīng)迅速、控制功能多樣化等優(yōu)點(diǎn)，充分滿足了新一代智能家居系統(tǒng)對于大量多功能、高精度的自動化控制需求，可以廣泛的應(yīng)用于各類智能自動化控制結(jié)構(gòu)中，尤其是智能家居系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)單元，在下一步研究中，將以該智能開關(guān)控制器為基礎(chǔ)，拓展其在智能家居控制等相關(guān)方向上的智能化應(yīng)用。