基于手機WiFi控制的智能家用電器系統(tǒng)

逯 柳

（哈爾濱石油學院信息工程學院，黑龍江 哈爾濱 150027）

基于手機WiFi控制的智能家用電器系統(tǒng)

逯 柳

（哈爾濱石油學院信息工程學院，黑龍江 哈爾濱 150027）

隨著社會群眾日益提高的生活水平，以及網絡的覆蓋面逐漸加大，千家萬戶的電器設備已經逐步實現傳統(tǒng)化向智能化的轉變。但是不同家電的安放位置也不一樣，所以用戶對家電的掌控在距離上有局限。這些年，移動網絡、智能家電已經進入了千家萬戶，是生活中不可或缺的一部分。本文重點研究了手機WiFi控制的智能家用電器系統(tǒng)，WiFi模塊通過單片機控制繼電器，研究設計出一個WiFi遙控接收系統(tǒng)，以WiFi信號作為傳遞信息的載體，可對受控對象的工作狀態(tài)進行短距離無線控制，適用于各種家庭電器。本系統(tǒng)具有良好的實用性、可擴充性，市場需求逐漸加大，具有較好的應用前景。

智能；WiFi控制；繼電器

1.家電遠程控制的需求

（1）生活需求

目前在我國，智能家居市場越來越大。并且智能家居并不是傳統(tǒng)意義上的智能服務區(qū)的理念，也并不是某一件單獨的商品。智能家居是通過計算機、網絡、單片機、通信、綜合布線技術、信號控制系統(tǒng)、信息控制系統(tǒng)等內容有效的結合起來的一張“物聯(lián)網”。綜合性實現智能物聯(lián)對家庭生活的延伸，能夠充分滿足人們日常生活的需求，提高生活品質，創(chuàng)造出更方便、快捷、舒適、安全，更高效的個性化居住環(huán)境。

（2）發(fā)展前景

當前的社會已經全面步入了信息化時代，家庭生活當中已經不可或缺各種各樣的家用電器。利用信息化手段將智能網絡與家用電器結合起來，行程智能家居網絡已經成為未來家庭生活的主導方向。目前，我國每年有1億臺的家電產出，僅僅發(fā)展了10%左右的網絡家電設備，然而想要實現智能化的提升，則市場份額的升值空間極大，預計能夠達到每年200億元以上的增長。

2.手機WiFi遠程控制系統(tǒng)的設計

（1）硬件設計

這里采用STC89C52單片機的最小系統(tǒng)進行硬件設計。

時鐘電路：時鐘電路是由兩個33p的電容和12MHz的晶振組成，接在單片機的第18和19腳（即XTAL1和XTAL2端）。因其采用的是振蕩頻率12MHz的晶振，所以其軟件的一個機器周期為1us。

復位電路：復位電路由10uF的電容（C1）和10K的電阻（R2）構成。最開始加電的時候，C1在此時的瞬間相當于短路。那么C1的兩端保持0V的電壓，此時VCC的電源電壓都會加載到R2上，所以單片機的9引腳RST就變成了高電平。在此之后，C1開始逐步的充電，那么在C1上就會出現電壓，這里R2上的電壓便會開始逐步下降，最后9引腳RST會變成低電平。也就是在這個過程當中滿足9引腳RST上的高電平能夠持續(xù)24個振蕩周期就可以使單片機執(zhí)行復位。

（2）WiFi接收電路部分

本系統(tǒng)通過串口通信，實現單片機與ESP8266WiFi模塊的通信，所以這里只需將ESP8266WiFi模塊和單片機的串口連接到一起即可。

（3）按鍵控制電路

本設計采用4個獨立按鍵完成控制系統(tǒng)，3個按鍵K2、K3、K4、K5分別表示，繼電器1控制、繼電器2控制、繼電器3控制、繼電器4控制。

（4）完整電路原理

因為STC89C52具有經典的MCS-51內核，并且做了比較多的改善，使芯片具有了51單片機并不具備的功能。具有便捷的8位的CPU還擁有可編程的Flash，所以STC89C52成為大多數嵌入式應用系統(tǒng)的使用設備，能夠支持更高效、更完善的設計解決方案。擁有下列幾種標準功能：512字節(jié)大小的RAM，8k字節(jié)的在系統(tǒng)可編程Flash，32位的I/O口線，內置4KB的EEPROM，看門狗定時器，3個16位定時器/計數器，4個外部中斷，全雙工串行口，MAX810復位電路，一個7向量4級中斷結構（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結構）。

3.軟件設計

（1）主程序設計

第一次開機，系統(tǒng)進入初始化繼電器全部處于斷開狀態(tài)，單片機對接收到的WiFi信號進行處理，當K2第一次按下或WiFi遙控器第一次按下“1”按鍵時1號繼電器閉合，第二次按下繼電器斷開，以此循環(huán)處理。主程序流程圖如圖2所示。

（2）按鍵處理設計

首先判斷按鍵是否被按下，接著執(zhí)行延時去抖，并且接著執(zhí)行案件處理程序，按鍵釋放即結束。當前的鍵盤主要是利用觸點的合與段斷的作用，按鍵產生的電信號會傳送給CPU進行處理。因為觸點會彈回，所以在閉合與斷開的瞬間都會產生抖動。為了保證CPU按鍵的操作能夠正確無誤，以及去除人為操作時間長短不同而造成的抖動，當然除去抖動的措施分為硬件及軟件兩種方式都可以采用。針對智能手機的按鍵操作便無需深究，需要根據手機所屬操作系統(tǒng)及手機的性能而定。

4.智能報警設計

通過蜂鳴器響達到溫度測試，合理控制家庭電器的功效。將溫度收集、信號接收、溫度檢測以及輸出控制4個部分組裝設計為智能溫度報警系統(tǒng)。溫度報警的工作原理是首先在單片機中設置警示溫度值，用來對特殊溫度進行報警提示。從DS18B20發(fā)送的溫度值通過信號傳輸線路解析后立刻傳送到單片機進行處理刷新。微處理器根據收集來的信號值以及之前所設置的參數，按照裝載的軟件進行控制與運算，在顯示器上顯示設備當前的溫度值，并且根據溫度界定值做出報警反應，同時將各種數據通過顯示器進行顯示，達到實時監(jiān)控及控制需求。

5.測試的研究

測試的主要設備為手機及繼電器、電源開關等。可以設置手機APP的安裝，鏈接WiFi，鏈接繼電器。通過點觸手機APP上相應的控制模塊，通過滑動控制APP中的控制模塊對繼電器進行控制。把報警溫度最高值設置成比實際溫度偏低的值，這樣來測試家用電器溫度過高時的報警反應，當實際溫度高于設定溫度時報警系統(tǒng)的蜂鳴器會響起，即測試成功。

結語

本系統(tǒng)從功能而言，采用模塊化設計，并且系統(tǒng)軟件具有良好的人機界面，和豐富的數據庫信息，功能齊全，方便用戶的操作及修改。本系統(tǒng)完成了終端服務器系統(tǒng)的編程和調試，遠程客戶端模塊的軟件調試和網關模塊的程序調試，智能家庭控制系統(tǒng)是將家電中的關鍵技術，向數字化、智能化、交互化的階段過渡。

目前我國的智能家居控制系統(tǒng)仍存在許多需要解決的問題。對于每個家電都需要設計相應的終端控制器，增加了系統(tǒng)開發(fā)的工作量，而且存在家用電器和終端控制設備集成的困難。但相信在今后的技術發(fā)展下，這種智能家居控制系統(tǒng)將更加完善，給社會帶來更大的效益，給家庭生活提供更高的品質。

［1］張學磊，曾祥源.基于安卓系統(tǒng)手機WiFi的家用智能遙控器開發(fā)［J］.電子世界，2013（22）：112.

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黑龍江省教學改革項目《高等院校計算機基礎程序設計類課程綜合研究性教學改革與實踐》項目編號：JG2014010854。