基于互聯網的可控插排的設計

李慶慶+李碧怡+馬海琴

（西北民族大學電氣工程學院 甘肅蘭州 730124）

摘要：互聯網的迅速發展，實現了信息的高速傳輸和資源共享，極大地方便了人們的生活。嵌入式系統廣泛應用于各種電器產品、智能儀表和控制設備中，它與互聯網的結合是一種必然的趨勢。物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等訊息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。物聯網通過互聯網，將物體與物體之間建立通信連接。智能家居建立在物聯網基礎之上，將家用電器和智能網關、個人電腦、手機等電子設備連接，以實現統一的和自動化的管理，為居民的生活提供便利。

關鍵詞：互聯網；可控插排；設計

1 設計背景

互聯網的迅速發展，實現了信息的高速傳輸和資源共享，極大地方便了人們的生活。當今物聯網技術發展迅速，無線終端已經融入到了我們的生活中，無論是智能手機還是筆記本，WIFI功能都是必備的。目前WIFI技術主要還是應用在手機終端上，但隨著網絡技術的發展，WIFI技術已經運用到廣泛的領域中，在大城市中已經實現無線網覆蓋。為各種WIFI技術的應用提供了堅實的基礎，本文正是開發并實現基于一種嵌入式開發平臺STM32的WIFI模塊，將嵌入式設備運用到家庭生活中。目前，互聯網環境的出現被看做為信息通信技術發展的重要轉折點，互聯網環境在人們未來的生活中將發揮很大作用，將互聯網與節能結合在一起，形成一個新的結合點。

智能插排，是在互聯網概念下與智能家居的概念一起發展的產品，設計了一個可通過互聯網進行遠程訪問和控制的電源插排。智能家居是互聯網的主要平臺之一，主要以家庭住宅為主，使用先進的技術對電子設備進行控制及管理，從而達到更高效率，更加節能，更加便利以及環保等。智能插排在內部設置Wi-Fi模塊，在智能手機的客戶端進行功能操作的一種插排，可以通過手機對插排進行遙控，對插排進行定時開關的設置。智能插排主要針對家居智能化功能，經常與其他家電配合使用，以便實現其功能。智能家排還有其他的一些輔助功能，例如Wi-Fi 功能，溫度的感應等。智能插排是節約型插排，節約的理念在很早以前就已經出現，直到目前為止節約插排才得到廣泛應用。

2 相關系統方案

2.1STM32開發平臺

STM32是意法半導體基于ARM Cortex-M處理器架構的一系列微處理器的總稱。STM32系列是基于轉為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM。它被應用于各個領域，如醫療和應用控制、報警系統等。考慮到STM32的各種優點，本文選用STM32F103ZET6作為STM32模塊的核心，STM32F103Zx屬于STM32的增強型系列，工作頻率為72MHz，內置高速存儲器、（高達512K字節的閃和64K字節的SRAM），豐富的增強I/O端口和聯接到兩條APB總線的外設。STM32F103xx大容量增強型系列工作于-40°C至+105°C的溫度范圍，供電電壓2.0V至3.6V，一系列的省電模式保證低功耗應用的要求。

2.2 Wi-Fi開發模塊

USR-WIFI232-T模組是一款一體化的802.11b/g/n Wi-Fi的低功耗嵌入式Wi-Fi-模組，提供了一種將用戶的物理設備連接到Wi-Fi無線網絡上，并提供UART數據傳輸接口的解決方案。通過該模組，傳統的低端串口設備或MCU控制的設備可以很方便的接入Wi-Fi無線網絡，從而實現物聯網控制與管理。該模組硬件上集成了MAC，基頻芯片，射頻收發單元，以及功率放大器，嵌入式的固件則支持WIFI協議及配置，以及組網的TCP/IP協議棧。具有超高的性價比，適用于電池供電，支持STA/AP/STA+AP共存模式，支持Smart Link只能聯網功能。這塊芯片具有較小的尺寸，在使用上節省了很大的空間。本文中主要采用下圖模塊如圖1：

3 功能與指標

模塊的工作流程包括發送流程和接收流程，對于發送流程而言，當Wi-Fi模塊初始化后就會去連接網絡，當連接成功后，就會將STM32獲取的各個數據通過串口傳輸到Wi-Fi模塊，然后Wi-Fi模塊將數據打包并發送至客戶端，通信結束。對于接收流程而言與接收流程類似，只是對于數據的處理，與發送過程正好相反。接受和發送數據的流程圖如圖2、圖3。

4 實現原理

本設計的控制器由STM32（STM32F103ZET6）為主控，對WIFI模塊、溫濕度傳感器、繼電器等進行控制。具體過程為：宜居插控是利用Android APP實現多功能智能插板，該智能插板實現以下幾個功能：通過溫度傳感器DHT11獲取溫度，通過串口傳輸到WIFI模塊后傳送至客戶端，通過手機客戶端能控制繼電器的打開和關閉。

5 WIFI模塊架構與硬件控制電路

5.1Wi-Fi模塊架構和電路設計

Wi-Fi模塊主要包括三個部分，分別為數據源，STM32開發平臺和Wi-Fi模塊。在本項目中要實現功能需要進行完成以下目標：

實現對Wi-Fi模塊設置與控制，完成與網絡連接及數據收發。

實現終端與服務器的登錄、主被叫通信簡歷等信令命令。

實現客戶端和開發平臺的可靠數據傳輸。

各部分間聯系架構如圖4所示：

5.2 穩壓部分電路設計

本系統所設計穩壓電路輸入為12V，輸出為3.3V。以滿足系統中對繼電器、WiFi模塊和STM32的供電。穩壓電路圖和Wi-Fi電路圖分別見圖5和圖6。

結束語

本文主要是基于STM32平臺上開發的一種Wi-Fi模塊數據的收發，實現了數據在手機終端上的顯示和終端對Wi-Fi模塊控制的功能。在開發過程中，實現了Wi-Fi模塊的連網、注冊、發送數據，并且保證了模塊的穩定性和數據的完整性。

同時我們看到，模塊在商用上有很大的價值，在測試過程中，表現出了穩定、靈活、高效的特點，若將其運用到工業，農業等各個領域，很可能將迎來一次新的變革。

本文設計采用模塊化設計，功能實用，操作簡便，易于擴展，可廣泛應用于家用或工業電器的遠程控制。隨著互聯網技術的發展以及與信息家電、工業控制技術的結合日益緊密，具備網絡功能的嵌入式系統應用正在成為未來電器的發展趨勢。

我們相信，隨著智能家居系統的快速發展，互聯網技術的普及，智能插排的應用將越來越廣泛。

隨著因特網技術的普及與發展，人們已經可以足不出戶的工作和學習，所以人們也希望操縱設備就像上網一樣方便簡單，希望遠程的設備無人值守也能夠完成一系列的工作，并在遠程監控設備信息。同時，IT企業面對日益激烈的企業競爭環境，希望可以在最具成本效益的情形下，控制和管理在遠程辦公室、遠程機房、主機代管中心或災難備援中心等地的信息設備，而再無需派遣工程師去遠程設備所在地進行管理和維修，從而節省了相關人事開支和其他費用，基于互聯網的智能插排設置解決了以上問題，工程人員可以遠程控制機器電源的開或者關，無需親臨現場，方便，迅捷。

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