基于WiFi模块的智能开关控制系统设计

周克辉

摘 要：随着无线网络技术的快速发展和日趋成熟，智能手机的普及率越来越高，WiFi技术也得到了非速的发展，已经完全融入了我们的生活，而且随着科学技术的快速发展，人民追求越来越高的生活质量，目前的室内灯开关的设计和装修大多采用固定式按键和触摸平板的方式，传统的室内灯控制方式已不再满足现代人们对生活水平的需求。基于WIFI模块设计的智能无线开关系统，智能手机通过安装APP文件作为上位机控制软件，通过智能移动终端控制家里面灯具及电器的开与关。

关键词：WIFI模块；单片机；ANDRIOD；AP节点

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.33.197

1 系统总体设计方案

基于WIFI模块的智能开关系统主要三部分组成：

一是智能移动终端。采用eclipse编写移动终端上的上位机程序，程序语言采用JAVA编写，通过APP控制软件实现用户对系统的界面功能。

二是负责广播信息AP节点。通过AP建立起WIFI网络，手机客户端和灯控节点模块采用UDP协议广播机制实现数据的交换功能，本设计AP节点只负责建立系统网络，并不参与系统的数据转发。

三是无线开关控制模块。该部分主要是由串口WFI模块、单片机、驱动电路组成。单片机作为终端控制设备，主要实现的功能是与串口WFI模块实现数据的交换及系统终端有用数据的存储。

2 无线开关控制模块硬件设计

2.1 无线开关控制模块总体设计框架

无线开关控制模块总体设计框架如图2，其中，WIFI模块与单片机进行串口通信，实现无线数据的转发。

2.2 控制器的选择

考虑到本系统成本及模块体积大小的问题选用了STC12C2052AD，本设计系统的数据传输方式采用串口通信，而此芯片带有UART可以直接利用它和WIFI模块进行通信从而实现无线数据的转发，软件程序中通过串口的中断检测一帧的数据是否完成的传送。该单片机的串行口有四种工作方式，通过对SM0和SM1进行设置工作方式，方式0为8位的同步移位寄存器，工作方式1为10位UART发送方式，工作方式1和2为11位，方式3为11位，其中工作方式1和方式3通信的波特率可变。本问设计的系统采用的是工作方式1，采用中断方式与WIFI模块进行通信，比查询方式更能节省CPU、相应速度也更快。

2.3 WIFI模块的选择

本文设计采用的WiFI模块是WIFI-M03，单片机与WIFI-M03模块通过串口方式进行通信，其数据在其内部转换为WIFI信号后再与AP节点通信，硬件与软件通信设计难度大大降低，WIFI-M03模块是标准的无线网络嵌入式模块，内置TCP/IP协议栈以及无线网络协议IEEE802.11协议栈，能够实现串口数据与无线网络之间的转换。通过WIFI-M03模块，串口设备能轻松接入到无线网络中去。

2.4 驱动电路的选择

方案一：选用电磁继电器。电磁继电器是一种是用较小的电流、较低的电压去控制较大电流、较高的电

压的一种“自动开关”，优点是具有电气隔离、起自动调节、安全保护、转换电路等作用。缺点是需要吸合电流，功耗稍大，有触点，反应速度不是很迅速。

方案二：选用三极管。

三极管可以作为无触点开关，具有电流放大的作用，用于功放中。而在很多地方常当直流开关使用，反应灵敏可以达到100KHz。

方案三：选用双向可控硅。双向可控硅也是一种常用的功率开关，驱动能力比较大，常作为交流无触点开关使用。光控可控硅也属于可控硅，它把控制端与被控制端隔离开，提高安全性，其输出可以用来安全的触发双向可控硅。

经斟酌，三者均是利用小电压信号控制大电压，继电器反应速度较慢，有触点，吸合有声音，经测试吸合电流需要100mA。三极管适合于做直流开关使用。经选择，我们选用可控硅。

3 上位机程序的编写

安卓平台的组织架构主要由3部分组成，由上而下依次是应用程序层、系统中间层、linux内核层。本设计上位机程序通过eclipse开发，采用JAVA语言编写程序，在Eclipse及其扩展插件的帮助下，建立Android开发环境非常方便。可以通过移动终端连接电脑，进入调试模式。在PC端的Android程序有任何的修改，一经编译以后，调试模式下的Android移动终端能立刻自行更新程序内容，开发者能直观的看到修改的结果是否达到预期效果。软件主要包含两大部分，登录模块和通信模块，登录模块主要是获取用户的登录信息，并對用户的信息进行核实。

4 结果测试

实验环境为移动终端采用的为华为荣耀6，CPU为海思，四核，系统为Android 4.4。通过360手机助手将该上位机软件安装到该手机上。

为了方便调试，选用一个白炽灯，通过手机上位机程序发送控制指令，能够方便实现对白炽灯的控制，验证了设计的预想。

5 结束语

本文设计的基于单片机的手机WiFi模块的智能室内灯开关系统，采用当前较新的控制方式—移动客户端控制+无线WiFi，这种方式不仅充分利用WiFi的传输速度快、覆盖面大、抗干扰能力强等优点，而且Android平台开发成本低、使用方便，适应时代发展，具有很好的市场开发前景。

参考文献

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