基于WiFi控制的智能插座設(shè)計(jì)

□劉建文 姚松麗 陳 鴻 林永洲

隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，人們對(duì)家用電器的智能化水平要求也越來(lái)越高，伴隨著智能家居的逐步發(fā)展，如何讓人們更方便快捷地控制家用電器已經(jīng)成為科技工作者著手研究的新興課題，目前市場(chǎng)上的家電控制基本都是采用傳統(tǒng)的插座進(jìn)行控制的，這種傳統(tǒng)的控制方式不僅操作麻煩，插座的使用壽命也較短，通過(guò)手機(jī)WIFI進(jìn)行室內(nèi)插座的遙控能夠很好地解決上述問(wèn)題，但是目前這種控制方式尚未得到普及和推廣，通過(guò)手機(jī)WIFI控制電器插座可以極大地節(jié)約人們的寶貴時(shí)間，為人們的生活帶來(lái)極大的便利。

一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用STC89C52RC單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合ESP8266-01WIFI模塊，通過(guò)軟件編程結(jié)合硬件實(shí)物來(lái)完成一款手機(jī)控制插座系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作。此WIFI遙控插座系統(tǒng)主要模塊包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、WIFI模塊、二極管顯示燈、電源模塊、繼電器開(kāi)關(guān)。系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體框圖

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

(一)系統(tǒng)總電路圖。如圖2所示，系統(tǒng)所使用的主要元器件包括：STC89C52RC單片機(jī)、ESP8266-01WIFI模塊、發(fā)光二極管、HK4100F-DC5V-SHG繼電器開(kāi)關(guān)。STC89C52RC單片機(jī)是新一代的具備多種傳統(tǒng)單片機(jī)的指令和功能的單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。

圖2 系統(tǒng)總電路圖

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序主要包括系統(tǒng)的初始化、WIFI串口通信、開(kāi)關(guān)狀態(tài)的顯示以及信號(hào)的輸出控制等，系統(tǒng)程序流程圖如圖3所示。系統(tǒng)程序流程中，當(dāng)系統(tǒng)通電后首先完成各個(gè)組件的初始化，一個(gè)系統(tǒng)的初始化是程序運(yùn)行必不可少的環(huán)節(jié)，系統(tǒng)初始化部分主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)初始化、WIFI串口模塊初始化、控制信號(hào)初始化等；初始化完成以后系統(tǒng)首先要啟動(dòng)WIFI串口通信模塊，保證WIFI模塊和手機(jī)WIFI控制終端完成匹配。單片機(jī)通過(guò)串口通信的方式實(shí)現(xiàn)和WIFI模塊的通信，單片機(jī)對(duì)WIFI模塊接收到的指令進(jìn)行解析然后輸出控制指令到繼電器開(kāi)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)插座開(kāi)關(guān)的控制；以二極管的開(kāi)啟和關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)行顯示，便于更直觀地測(cè)試。

圖3 程序流程圖 圖4 插座控制系統(tǒng)實(shí)物圖

四、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析

(一)系統(tǒng)調(diào)試。

1.在硬件的焊接過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。一是根據(jù)電路圖在萬(wàn)用板上對(duì)各元件進(jìn)行合理布局，在保證各元器件互不影響的前提下合理應(yīng)用萬(wàn)用板。二是在焊接過(guò)程中對(duì)布局完成的元器件有序地依次進(jìn)行焊接，同時(shí)注意不要影響到已經(jīng)焊接完成的元器件。三是在焊接過(guò)程中應(yīng)注意焊筆不要燙到萬(wàn)用板，以防造成電路的斷路或是斷路影響后續(xù)調(diào)試。

2.軟硬件結(jié)合過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。一是焊接完成后進(jìn)行通電調(diào)試，應(yīng)注意先對(duì)各工作點(diǎn)的電壓進(jìn)行測(cè)試，在各工作點(diǎn)的電壓都達(dá)到預(yù)定值以后在加裝芯片，以免焊接有誤造成電壓不正常導(dǎo)致?lián)p壞芯片。二是裝配工作完成后測(cè)試系統(tǒng)能否正常工作，以保證后續(xù)的軟硬件配合正常進(jìn)行。

(二)功能測(cè)試與結(jié)果分析。WIFI遙控測(cè)試主要是對(duì)電磁繼電器的控制從而控制整個(gè)系統(tǒng)的電源通斷，本設(shè)計(jì)為了直觀地顯示電源的通斷，在插座輸出端的電路上接入了一個(gè)LED燈，通過(guò)觀察LED燈的點(diǎn)亮和熄滅來(lái)測(cè)試。圖4是所制作的插座控制系統(tǒng)實(shí)物圖。

表1

五、結(jié)語(yǔ)

該設(shè)計(jì)主要的功能和特點(diǎn)：系統(tǒng)能夠由手機(jī)客戶端通過(guò)WIFI完成對(duì)插座電源通斷的遙控控制；又可以通過(guò)手機(jī)顯示終端顯示插座電源的通斷狀態(tài)，便于用戶控制。整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單易操作，避免了經(jīng)常接通和拔除插口中的插頭而導(dǎo)致的常見(jiàn)問(wèn)題，如插口松動(dòng)虛接等，方便實(shí)用。