基于WiFi控制的智能继电器模块设计

浙江工贸职业技术学院 温作锐

基于WiFi控制的智能继电器模块设计

浙江工贸职业技术学院 温作锐

物联网技术的发展，使用手机软件控制电器工作越来越普遍。设计一款全新的智能电器控制系统难度大、耗时长、成本高。本文设计一款基于WiFi控制的智能继电器模块，通过改装电器，通过手机软件控制智能继电器模块的通断实现电器的通断电功能，达到智能化的效果。

STM8；WiFi；继电器

0 引言

随着物联网技术的发展，使用手机APP控制电器工作越来越普遍。为了达到电器智能化，降低成本，设计一款基于WiFi控制的智能继电器模块十分有必要，通过继电器的通断控制电器的上电与断电，达到智能控制的效果。

1 设计方案

本文采用STM8微控制器作为核心控制模块，通过esp8266 WiFi模块进行数据通讯，设计手机软件APP发送数据，控制器接收信息后经过处理控制继电器模块通断并返回处理信息至手机APP进行显示。在原有的用电设备上加装智能继电器模块，通过手机控制继电器的通断达到用电设备的通断电，实现智能化的效果。系统的方案示意图如图1所示。

图1 智能系统方案示意图

2 硬件设计

本系统设计的智能继电器模块需要体积小、集成度高、方便嵌入等特点，根据各芯片的功能特点，系统的硬件设计主要包括单片机最小控制模块、WiFi通讯模块和继电器控制模块。系统的硬件设计方案框图如图2所示。

图2 系统硬件设计方案图

2.1 单片机最小控制模块

系统设计采用STM8单片机作为主控制芯片。STM8系列单片机是意法半导体公司生产的8位的单片机，具有处理速度快、功耗低、外部资源丰富等特点。根据芯片手册以及功能设计，系统主要设计了单片机的复位电路、电源电路、晶振电路，并引出部分I/O口资源，方便功能的扩展。

2.2 WiFi通讯模块

本系统设计采用的通讯模块为乐鑫ESP8266，是一个完整且自成体系的 WiFi 网络解决方案，能够独立运行，也可以作为 slave 搭载于其他 Host 运行。ESP8266 强大的片上处理和存储能力，使其可通过 GPIO 口集成传感器及其他应用的特定设备，实现了最低前期的开发和运行中最少地占用系统资源。ESP8266 高度片内集成，包括天线开关balun、电源管理转换器，因此仅需极少的外部电路，且包括前端模块在内的整个解决方案在设计时将所占PCB空间降到最低。WiFi通讯模块设计的电路原理图如图3所示。

图3 WiFi模块电路

2.3 继电器控制模块

当微控制器通过WiFi模块接收手机APP发送的数据后会进行分析处理，根据处理的结果进行继电器动作。继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

3 软件设计

系统的软件设计包括上位机程序与下位机程序。下位机程序涉及到单片机数据的传输、处理、判断、控制；上位机程序主要包括手机APP软件设计以及数据的通讯。

3.1 上位机程序

系统的上位机程序需要设计手机APP软件。用户通过操作手机APP，控制继电器的通断达到用电设备的通断电。用户根据手机页面提示操作发送数据给远程的继电器；同时手机也能接受远程发送过来的数据并进行显示，方便用户了解远程设备的状态。

3.2 下位机程序

系统的下位机程序需要设计嵌入式单片机程序。单片机通过WiFi模块接收手机发送过来的数据进行处理后判断，控制继电器动作，并把继电器的状态发送给手机。

4 结论

本系统设计的基于WiFi控制的智能继电器模块，可以在原有的电器上面进行改装，通过控制继电器的通断实现电器的通断电，达到智能化的效果。经过测试该模块具有一定的开发价值和市场前景。

[1]刘继中．一种基于WiFi的智能插座控制系统设计与实现[D]．大连海事大学,2016．

[2]张小红．基于Android的无线智能家居系统设计与研究[D]．电子科技大学,2016．