基于单片机的会议室控制系统的设计与实现

郭泓利 张叶娥 杨静婷

（山西大同大学计算机与网络工程学院 山西省大同市 037009）

1 引言

会议室作为重要的办公场所，为各行各业的工作部署、学习讨论、学术交流等工作的实施提供了保障。然而随着移动互联网和物联网的高速发展，传统会议室的设备控制管理模式已经无法满足社会需求，因此为了实现在会议准备、召开、结束整个过程中会议场所的高效管理，开发会议室控制系统移动控制会议室用电设备，从而节省时间，不干扰会议的现场、随时根据会议需求，利用移动终端控制设备的运行，只要在信号范围内就可以达到“秒启动”，一键开启需要开的用电设备。

2 系统设计

2.1 系统总体设计框架

会议室控制系统是由单片机控制端、电路元件、APP 控制端构成，其中电路元件包括WiFi 模块、按键、LCD 显示屏、继电器、步进电机等。系统采用STC89C52 单片机作为控制器，Wi-Fi模块连接APP 移动终端，控制和发送与接收数据，显示屏采用LCD1602 进行连接显示，按键开关采用指示灯显示，采用5V 电源供电。系统总体设计框架如图1所示。

2.2 系统功能模块设计

本系统利用单片机通过控制继电器、步进电机的开关来实现灯光、风扇、投影仪、窗帘等用电器的控制，通过Wi-Fi 模块连接移动终端，用移动终端APP 移动控制会议室的设备，从而实现APP移动控制会议室的常用设备。系统功能模块见表1。

表1：系统功能模块

2.3 系统工作流程

单片机系统上电后先进行系统初始化，然后Wi-Fi 模块开始运行，若Wi-Fi 连接成功，可采用APP 控制模块或者按键控制模块进行元件控制；若连接失败，则只能进入按键控制模块进行元件控制，当单片机电源断开时，系统结束运行。系统工作流程如图2所示。

3 子系统的设计

3.1 单片机最小系统设计

STC89C52 单片机具有低功耗，低成本，高性能，衍生范围广的特点。基于STC89C52 单片机的会议室控制系统是通过单片机的特点，让其连接Wi-Fi 模块，利用单片机通过控制继电器、步进电机的开关来实现会议室一些必备设备的控制功能。

图1：系统总体设计框图

图2：系统工作流程图

单片机最小系统是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对52 系列单片机来说，最小系统包括：单片机、晶振电路、复位电路。为使系统能够稳定运行，采用上电复位和按键复位两部分控制52 单片机要复位，只需要在第9 引脚接个高电平持续2us就可以。52 单片机最小系统电路图如图3所示。

3.2 显示模块设计

显示模块采用LCD1602 显示屏进行数据显示，显示电路复位信息、以及通过调用Wi-Fi 连接、端口号认证子程序实现显示Wi-Fi 连接是否成功信息、供移动端连接的端口号和IP 地址。显示模块流程图如图4所示。

图3：52 单片机最小系统电路图

图4：显示模块流程图

3.3 按键模块设计

本系统采用单行4 列I/O 线矩阵按键控制，按键按下接地，单片机通过判断端口为低电平来判断按键是否按下，单片机接收开关信号时通过电路指示灯亮暗来进行显示。按键模块流程图如图5所示。

3.4 Wi-Fi模块设计

本方案采用MCU+Wi-Fi 模式进行实现，其中MCU 采用STM32F103RC 处理器，具有处理速度快，外设资源丰富的特点。Wi-Fi 模块采用安信可科技ESP8266 模块，方案将TCP/IP 协议与Wi-Fi 结合，单片机 Wi-Fi 支持 802.11b/g 类型的网络，最高链路速率 11M。

Wi-Fi 模块供电后进行初始化，初始化成功后开启连接和超时服务计时开始(90s)，如在时间范围内连接成功则开始接受控制指令来实现对元件的控制，若超出规定时间则不再进行无线连接，进行按键操控选择，同时显示器输出连接超时信息。Wi-Fi 模块流程图如图6所示。

图5：按键控制流程图

图6：Wi-Fi 模块流程图

图7：APP 控制端界面

图8：APP 控制端模块流程图

3.5 APP控制端模块设计

会议室控制系统可以通过APP 控制端控制电路元件，开启关闭灯光、投影仪、风扇、窗帘等设备，APP 界面如图7所示。

APP 控制端连接方式采用IP 地址和端口号认证的方法，通过手机Wi-Fi 传输无线电讯号来实现对单片机的电源控制，从而达到控制用电器的开关。APP 控制端模块流程图如图8所示。

4 系统实现

会议室控制系统采用keil C 语言编写程序，通过Wi-Fi 模块接收APP 指令，实现控制单片机的运行，从而达到控制电路元件的功能。APP 控制端控制系统灯光、投影仪及风扇开关采用相同控制方法，窗帘开关为步进电机控制，同时可实现一键开关功能，启动或关闭所有用电设备。

4.1 灯光开关控制

灯光由继电器1 控制，APP 控制端发送开关灯光指令，Wi-Fi模块接收指令，控制单片机，实现灯光开关控制。灯光功能实现核心代码如下：

4.2 窗帘开关控制

窗帘由步进电机控制，APP 控制端发送开关窗帘指令，Wi-Fi模块接收指令，控制单片机，实现窗帘开关控制。窗帘开关功能实现核心代码如下：

4.3 一键开关控制

一键开关控制实现APP 控制端发送开关所有用电设备指令，Wi-Fi 模块接收指令，控制单片机，实现控制所有用电器的开关。功能实现核心代码如下：

5 结束语

会议室控制系统采用STC89C52 单片机控制电源开关，外接Wi-Fi 模块进行无线开关指令传输控制设备，连接移动终端控制设备实现了会议室的移动控制，控制范围在Wi-Fi 可连接范围内。

本系统的特色与创新之处在于：

（1）灯光指示：在单片机每个开关上连接指示灯，实现每个功能的开关指示；

（2）双继电器：拥有两个可以自由连接的继电器，可以自主外接用电器且可以实现无线控制，模拟外接用电器；

（3）APP 一键开关：这是通用功能，所有电器可以全部同时打开或关闭，更加便捷。

本系统后期将进一步扩展其他传感器模块和监控模块，例如光照传感器模块，温湿度传感器模块、视频摄像头监控模块等，从而实现会议室的智能传感器控制和移动终端的可视化控制。