基于網頁的家電控制以及家居環境監測系統

簡川黔 重慶交通大學

基于網頁的家電控制以及家居環境監測系統

簡川黔 重慶交通大學

本系統在ESP8266模塊上實現webserver，并且可以通過web請求對紅外模塊以及繼電器模塊進行控制，將家庭之中的家電設備以及插座等進行簡單有效地改造，使其變為網頁可以控制的智能家電，并且可以通過外設的各類傳感器模塊，將家居環境中的溫度、濕度以及氣壓等數據實時的呈現在用戶面前。

ESP8266 智能家居 網頁控制

現在市面上眾多的智能家電產品，價格昂貴，安裝調試困難各個公司各自為政為搶占市場推出了各種手機APP，導致了各公司生產出的產品兼容性差。

針對于以上出現的問題，我們設計出一種利用ESP8266與手機通信，以及各類周邊電路單元和各類傳感器模塊共同組成的系統，實現了對家中的各類環境參數（如：溫度，濕度以及氣壓等）進行實時的監控，并能夠對家中的照明電燈，風扇以及插座進行開關控制，還能對電視機，空調等紅外信號控制設備進行網頁控制。使用網頁交互的形式大大提高了系統的兼容性。

1 系統方案與整體結構

該系統整體分為三個部分，分別ESP8266部分，控制部分以及傳感器部分。其中系統主要包括的模塊有ESP8266模塊、繼電器模塊、紅外收發模塊以及各種溫、濕度和氣壓傳感器模塊。將系統硬件各模塊鏈接起來，使ESP8266工作在Station模式下，以建立局域網絡，這樣手機或者其他終端設備連接上之后，就可以通過網頁界面發出指令給ESP8266芯片，使其做出相應的響應來驅動繼電器或者紅外模塊等，從而達到控制家電的目的。

2 系統硬件設計

2.1 ESP8266模塊

本系統采用ESP8266-12E模塊，該模塊是一個帶完整WIFI功能，供電電壓3.3V,可以取代Arduino核心板+WiFi擴展板完成的大部分應用。最重要的，他需要10塊左右，這樣本系統的成本將會大大降低。

將ESP8266刷上支持cjsion的nodemcu固件，編寫自動執行腳本，使ESP8266開機自動連接路由器，監聽服務器發送消息，根據不同消息控制gpio管腳輸出高低電平，從而達到網頁控制家電的目的。

2.1.1 ESP8266工作方式的配置

ESP8266模塊具有三種工作方式：Station工作模式，AP工作模式以及AP兼Station模式。這里我們選擇使用他的Station工作方式，設備僅作為接入點。在這種模式下，模塊可以連接到家中路由器中，手機等終端連接路由器，以此在家中建立局域網。

使用3.3V的電源給模塊供電，在配置模塊連接到路由器時，需要知道AP的名稱和密碼。配置完成后，開機時模塊會自動與路由器連接。以下是配置該塊的工作方式的程序：

最后在模塊中創建TCP服務器，并且監聽端口。

2.1.2 獲取網頁操作指令

當用戶在網頁界面點擊相應的控制按鈕時，ESP8266模塊耶將會收到對應的信號，變量retmp將會相應的改變，同時控制ESP8266的GPIO管腳的高低電平，從而達到控制繼電器等外設的作用，如控制繼電器的代碼為：

2.2 紅外收發一體模塊

本系統采用的是一種具有學習功能的紅外模塊，可以學習市面上幾乎所有的空調，電視，以及DVD機頂盒等紅外遙控器。采用5V電源供電，上電后，指示燈閃爍兩下表明模塊正常。接好串口下載器，從串口發送學習協議0xff 0x01 00 0xfe給模塊，表示學習。模塊指示燈D3變成長亮，這時按下被學習遙控器的按鍵，看到指示燈D3閃爍5次后滅，表示學習成功；從串口發射學習協議0xff 0x01 00 0xfe給模塊，控制其發射紅外信號，發射過程中指示燈D3閃爍2次。

2.3 傳感器模塊

2.3.1 DHT11溫濕度傳感器模塊

DHT11溫濕度傳感器具有標準數字信號輸出，體積小，功耗低。其濕度測量范圍為20%-95%，誤差+-5%；溫度測量范圍0-50度，誤差+-2度，工作電壓3.3V-5V。很適合用于家居環境的監測。

2.3.2 BMP180氣壓傳感器模塊

BMP180氣壓傳感器供電電壓為5V,具有精度高，體積小，功耗低的特點，特別適合用于智能的高精度測量和數據采集，在該系統中，我們將其用來監測家居環境的氣壓，能使系統采集的數據更加準確并實時反映給用戶。

2.4 繼電器模塊

繼電器模塊選用JQC-3FF系列，其觸點容量為250V10A，輸出為常閉，常開。其信號輸入電壓范圍為0-5V。可以用其控制各類家電開關。

3 測試結果

系統完成后，通過實驗我們成功實現了對家中電燈等開關量控制的電器設備進行了啟動和關閉。實驗中成功學習了海爾空調的遙控控制，能夠實現了對空調的開啟、關閉、溫度加減等。通過DHT11溫濕度傳感器和BMP180氣壓傳感器實現了對家中環境的實時監控。

4 結束語

本系統利用ESP8266模塊建立局域網，低成本的實現了網頁控制家電設備，并且能夠實時監測家居環境變化情況。為傳統家電升級為智能家電提供了一種低成本的解決方案，整個系統結構簡單，組裝方便，將為人們提供更為舒適的家庭生活環境。