基于51單片機物聯網智能家居手機Wi-Fi控制開關系統

史旭丹

摘? 要：該設計核心內容為通過8051單片機與ESP8266-01模塊的串口通信，實現基于51單片機物聯網智能家居手機Wi-Fi控制開關系統。主要需要將物聯網技術與傳統的單片機技術相結合，以較低的成本實現物聯網技術的核心部分：無線通信與遠程控制，通過ESP8266-01串口Wi-Fi通信模塊與STC89C52-RC單片機，實現手機通過Wi-Fi通信協議操作單片機的指示燈模塊燈的亮滅。

關鍵詞：ESP8266-01? STC89C52-RC? Wi-Fi通信

中圖分類號：TN925 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）09（a）-0022-02

1? 項目概述

1.1 項目研究目的與意義

傳統家電的控制模式逐漸無法滿足現有的生活節奏，傳統的按鈕/紅外控制式的半自動控制已不適合現代的快節奏與生活水平的提升，人們逐漸開始追求家電的智能化，主要體現在家電的自動控制、遠程控制、家電控制的整合等。該項目旨在設計一個與傳統技術相結合的智能網關，實現物聯網的核心部分——網關通信與遠程控制。

1.2 項目的研究現狀

智能家居是物聯網的一種典型應用，在物聯網的短暫發展史中，其協議、通信技術等依賴技術都已經歷過多次更新換代，但在國內卻少有實例或產品。在市場上也可以找到少量的通過手機與Wi-Fi協議控制的物聯網智能家居系統，但往往存在著價格過高、不易使用或維護困難等或多或少的問題，該設計旨在依托現有的理論，創造更高性價比的實際應用方案。

2? 系統概述

2.1 系統方案概述

基于STC89C52RC單片機、ESP8266-01串口Wi-Fi通信模塊與指示燈顯示電路為主設計一款基于Wi-Fi協議通信的智能網關。系統啟動時，單片機進行初始化，并通過串口向ESP8266-01串口Wi-Fi通信模塊發送初始化信息，初始化時指示燈全亮，初始化結束后指示燈全滅。此時可通過手機連接ESP8266-01模塊建立的無線局域網，并與ESP8266-01通信模塊的預設IP與端口建立TCP通信，發送指定信息完成數個指示燈的開關操作。

2.2 主要功能

單片機通電后指示燈全亮，通過串口與ESP8266-01模塊進行通信，使用ESP8266-01模塊的AT指令集對模塊初始化，初始化過程為：設置為多連接模式，建立TCP服務器。初始化完成后指示燈全滅。此時可用有Wi-Fi功能的手機或個人計算機連接Wi-Fi“ESP8266-01”，密碼為“12345678”（預設，可通過串口連接電腦修改）。連接成功后，與ESP8266-01模塊建立TCP連接，模塊的默認IP為”192.168.4.1”，預設端口號為”8080”，建立成功后，可通過發送信息控制指示燈模塊。具體表現為：發送“1”時，L1亮起;發送“2”時，L2亮起;發送“3”時，L3亮起;發送“4”時，L4亮起;發送“5”時，L1、L2、L3、L4亮起。

3? 軟件概述

3.1 程序入口函數邏輯

開始程序后，首先打開總中斷開關（EA=1），執行串口9600波特率的初始化，通過AT指令集執行ESP8266的TCP服務初始化后，進入空循環等待中斷。

3.2 串口通信實現

3.2.1 串口初始化實現

串口初始化的實現調用了ConfigUART函數，此參數是一個有參函數，調用方法通常為ConfigUART（baud值），需要引入一個baud值（即初始化使用的頻段）后，可實現對STC89C52RC單片機的串口通信0進行初始化。

3.2.2 串口發送數據的實現

串口發送分為兩部分;一部分為實現單字節發送的Sent_UART函數;另一部分為多字節發送的Uart_Send_String函數。Sent_UART函數是一個有參函數，調用時需要引入一個dat值（即自定義數據）后，可實現單字節的發送。

Uart_Send_String函數是一個有參函數，調用時需要引入一個*string值（即字符串），可實現多字節的發送。

3.2.3 串口接收數據實現

串口接收的實現主要使用了中斷函數InterruptUART，中斷源為4（串口中斷）。此函數執行過程為，首先根據串口接收標志位（RI）判斷是否接收到字節，如接收到，則手動將RI設置為0，將接收到的數據保存到變量中。然后判斷是否為有效數據，如是則執行相應操作。數據接收執行結束后，判斷是否為字節發送完畢，如是則手動清零中斷標志位，接收結束。

3.3 ESP8266-01 Wi-Fi模塊的控制

3.3.1 AT指令

在該項目的ESP8266-01模塊初始化中，分為了一次性初始化與每次單片機啟動時的初始化，一次性的初始化使用CH340G芯片（USB轉TTL）將模塊與計算機之間連接。一次性初始化包括：將ESP8266-01初始的波特率從默認出廠的115200修改為9600，調用的方法為：AT+UART=9600，8，1，0，0。將模塊設置為AP模式，調用的方法為：AT+CWMODE=2。

3.3.2 單片機控制下的初始化

單片機初始化主要包括ESP8266_Init函數。此函數是一個無參函數，主要實現ESP8266-01串口Wi-Fi通信模塊的初始化。主要過程為：將ESP8266-01設置為多連接模式，調用方法為：AT+CIPMUX=1，在ESP8266-01模塊的8080端口上建立TCP服務，調用方法為：AT+CIPSERVER=1，8080。

3.3.3 單片機與模塊之間的通信

單片機與ESP8266-01Wi-Fi通信模塊的通信主要通過串口中斷處理程序來完成。單片機的RxD與模塊的TX連接，單片機的TxD與模塊的RX連接。詳見上文3.2.2與3.2.3串口的接收與串口的發送部分。

參考文獻

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