基于ESP8266的一种W IFI控制插座设计

戴 磊，李 华，金翰林，陈 建

（1.宿迁学院，江苏宿迁223800；2.国网江苏省电力公司宿迁供电公司，江苏宿迁223800）

基于ESP8266的一种W IFI控制插座设计

戴 磊1，李 华2，金翰林1，陈 建1

（1.宿迁学院，江苏宿迁223800；2.国网江苏省电力公司宿迁供电公司，江苏宿迁223800）

设计了一种基于ESP8266芯片的W IFI控制插座，该装置通过无线路由器接入局域网，用户可以通过手机APP来达到控制该插座的打开与关闭，以此来达到某些用电设备的远程控制。并可以以此为平台，研发出更加智能化的功能，以此来实现一些用电设备的智能化控制。

EXP8266；W IFI；智能插座；无线控制

智能家电产品在潜移默化中进入并影响着人们的日常生活，给人们的生活带来便捷，而移动互联技术与智能手机的发展大大加快了这一趋势。目前市场上流通的功能性插座可以实现一些简单自动处理功能，比如漏电保护、定时通断等等，这些插座功能相对简单，智能程度不高。WIFI插座的设计出发点是在不对家居设备做技术改进的前提下实现无线控制，并在此基础上实现其他功能，比如定时开关、无电流时自动断路等等功能，降低了智能家居的代价[1]。本文设计了一种基于ESP8266芯片的WIFI控制插座。

1 总体设计

ESP8266是乐鑫公司生产的低功耗WIFI芯片，内置32位CPU，能够独立运行，也可以作为从机搭载于其他主机MCU运行，可以广泛应用于智能家居、工业无线控制、无线传感器等领域[2]。同类ESP8266芯片种类有很多，本文采用ESP-01芯片，该芯片有效通讯距离400 m，使用模块化制作，使用方便，而且结构简单，成本低廉，适用于本设计。

基于ESP8266芯片的WIFI控制插座系统可以分为三个模块：网络模块、控制模块和微处理模块。网络模块主要负责连接服务器、完成串口信号与无线型号转好；控制模块主要是控制受控电路的开关；微处理模块作用是控制继电器控制电路，完成对数据的处理与通信。系统工作流程如图1所示，先由手机端发送指令，到局域网服务器，然后再通过ESP8266模块进行接收，接收到指令后，再由ESP8266的CPU就信息进行解码处理，然后执行相应的动作，动作完成后，ESP8266发送动作成功命令至手机端APP，从而形成一种循环。

图1 系统总体设计流程图

2 硬件设计

2.1 电源电路设计

电源电路系统设计需要将5 V电源转成3.3 V才可以对ESP8266进行供电，同时还需5 V电源对继电器进行控制[3]，本系统采用AMS1117稳压芯片进行电源电压的转换，电源电路见图2电路部分。

图2 总体电路原理图

2.2 继电器电路设计

继电器电路设计方面见图2，采用8550三极管与继电器相连，利用PC817光耦，进行光电隔离，从而有效的保证3.3 V的开关量信号，与5 V驱动电压进行隔离。

2.3 总体电路设计

总体电路原理图如图2所示，将ESP8266的最小启动电路进行搭建，电源提供，通过ASM1117进行供电转换电压处理，然后继电器电路通过光耦进行电压的驱动转换，这里也可以使用其他芯片进行转换。

3 软件设计

3.1 ESP8266 SDK程序开发

ESP8266 SDK程序开发流程图如图3所示。

图3 ESP8266 SDK程序开发流程图

初始化设置包括定时器设置、UDP协议设置和GPIO端口初始化。初始化过程是首先设置回调时间，将回调子程序中写入信号信息。由于UPD协议通信不需要先建立连接，在手机端口初始化与8266的GPIO口初始化操作后两者进行数据包比对，8266端创建一个DatagramSocket对象用于存放操作信息指令，再创建一个空的DatagramSocket对象用于接收指令，使用DatagramSocket的receive方法接收手机客服端发送的动作指令，对指令进行解码，然后通过微处理模块对指令进判定，如果接收指令与设定指令数据不符，则8266会认定接收指令信息无效，然后重新调用子程序，与手机客户端进行再次会话。如果接收信息正确，则8266执行动作，网络模块进行下一个周期的扫描。

3.2 手机端APP程序开发

大部分手机为安卓系统，安卓手机APP由于源码开放，所以开发相对容易，本文采用E4A软件进行APP开发，程序编写方便简单。APP界面如图4.

图4 APP用户界面

4 系统调试

在最初电源设计中没有采用两个电容并联的设计，调试时出现了电源不稳定的情况，电源的不稳定导致信号传输的稳定，从而使8266无法正常工作。因为所用电源是交流电。采用两个电容并联滤波的方式进行处理，这样就得到了稳定的信号传输。另外采用TCP传输工作量太繁杂，对于控制多个ESP8266来说比较复杂，采用UDP传输以广播的形式向多个8266进行信息的传递。当传递信息符合某个8266的动作指令时，相应的8266将进行动作。这样比TCP传输的先建立连接，然后再进行协议上的互联方便了很多[4]。

经过软硬件调试后，对系统进行了整体测试。使用手机APP对智能插座进行远距离操作，手机距离WIFI热点20 m，信号为2格，插座上接入一个台灯，并打开开关，进行远距离观察。对插座进行50次开关操作，测试均为成功，且反应灵敏，时间延时较小。

5 结束语

本文设计了一种基于ESP8266芯片的WIFI控制插座，通过ESP8266实现了系统的低能耗控制，通过无线路由器实现了物联网系统的云端访问与控制。在该系统基础之上，还可以实现其他智能控制功能，比如定时打开与关闭功能，灯光的自动调节功能等等，有很广阔的应用前景。

[1]刘奥川.基于WiFi的智能插座检测系统[D].淮南：安徽理工大学，2016.

[2]卜晓晓.基于Android和Wi_Fi的智能家居系统的设计与实现[D].镇苏：江苏大学，2016.

[3]范兴隆.ESP8266在智能家居监控系统中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用，2016（9）：52-56.

[4]周丽娟.基于UDP协议的Socket网络编程[J].电脑知识与技术，2008（34）：1867-1868.

The Design ofa WIFIControlSocket Based on ESP8266

DAILei1，LIHua2，JIN Han-ling1，CHEN Jian1
（1.Suqian College，Suqian Jiangsu 223800，China；2.State Grid Jiangsu Electric Power Company Suqian Power Supply Company，Suqian Jiangsu 223800，China）

This article introduces a WIFI control socket based on Esp8266.The device is connected to the local area network through a wireless router.Users can usemobile phone APP to achieve control of the socket to open or close，and to achieve the remote control of certain electrical equipment by this.On this basis can develop more intelligent functions，inorder to achieve the intelligent control of some electrical equipment.

EXP8266；WIFI；smart socket；wireless control

TP311

A

1672-545X（2017）04-0012-02

2017-01-25

江苏大学生创业创新项目（项目号：201614160015x）；江苏高校品牌专业建设工程资助项目（编号：PPZY2015C252）

戴磊（1995-），男，江苏南通人，本科，学习研究方向：电气自动化。