基于單片機的多功能小家電展臺控制系統

王清輝 鄭偉民 陳玲 王穎 溫發林

[摘? ? 要]為了能更好、更方便的在展示會上展示小家電，文章設計了一個多功能展示平臺控制系統。該系統由STC15F2K60S2單片機、ESP8266WIFI模塊、LCD1602液晶顯示屏和熱釋電傳感器等構成。展商通過手機WIFI聯網進入系統進行功能和顯示信息的設置，然后系統將按照設定自動進行展臺的控制和顯示，參觀者也可以通過手機WIFI連接去操作展臺上的小家電。該系統不僅為這些小家電提供更人性化的展示環境，也為商家的小家電展示提供方便。

[關鍵詞]小家電;WIFI;單片機

[中圖分類號]TP334.2 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–000–03

Multifunctional Small Home Appliance Booth Control

System Based on Single-chip Microcomputer

Wang Qing-hui，Zheng Wei-min，Chen Ling，Wang Ying，Wen Fa-lin

[Abstract]In order to better and more conveniently display small household appliances at the exhibition， the article designs a multifunctional display platform control system. The system consists of STC15F2K60S2 single-chip microcomputer， ESP8266WIFI module， LCD1602 liquid crystal display and pyroelectric sensor. Exhibitors enter the system through mobile phone WIFI networking to set up functions and display information， and then the system will automatically control and display the booth according to the settings. Visitors can also operate the small appliances on the booth through mobile phone WIFI connection. The system not only provides a more user-friendly display environment for these small household appliances， but also provides convenience for the display of small household appliances by merchants.

[Keywords]small household appliances; WIFI; single chip microcomputer

2010年上海因成功申辦世博會使得中國被世界關注，提升了中國的知名度。在后續的一些國際知名展示活動中都有中國參展，繼而在2019年上海再次申辦家電博覽會。在博覽會上，一般都是將小家電放在柜子或者桌子上，旁邊放上簡介，供參觀者觀看，并需要工作人員在旁邊對小家電的功能進行講解和演示。如果工作人員臨時有事離開就容易因無人操作演示小家電，導致它們處于無人問津的狀態;如果一直給小家電通電，在沒人來觀看的時候又很浪費電能。因此，如果展臺僅僅是起到擺放小家電而不具備其他功能時，將較難實現小家電的功能展示，并且這樣的展示需要工作人員一直在崗，這無疑使小家電的展示效果大打折扣。如果展臺具備一定的設置和控制功能，可以輔助小家電的展示更好地吸引參觀者的眼球，那么這樣的展臺可以讓小家電在展覽會上得到更好的展示。

文章給展臺配上了控制系統，讓展臺“活”了起來。即展商通過手機WIFI進入展臺的控制系統，進行展臺的功能和顯示信息的設置，然后展臺按照設定功能進行小家電的控制和信息顯示。參展者可以通過手機WIFI在展商授權的前提下進入展臺的控制系統，操作展臺上的小家電。這樣可以讓參觀者更好、更方便地了解小家電的功能和作用，更好地完成小家電的產品展示。同時，展臺系統可以在無人觀看小家電展品的時候自動切斷展臺照明和小家電的供電，起到節能的效果。

1 系統硬件設計

系統的結構框圖如圖1所示，由WIFI模塊、STC15F2K60S2單片機最小系統、電機驅動、LCD顯示屏、燈光控制、家電電源控制和人體紅外傳感器等模塊構成。系統有參展商設定模式和參觀者模式兩種工作模式，具體模式介紹如下：①參展商設定模式允許展商通過手機WIFI連接系統，然后輸入相應的指令進入系統設置，系統根據輸入的指令進行是否進入參觀模式、LCD1602的顯示信息、修改小家電電源與燈光的權限是否開放、立即開燈、立即接通小家電的電源、立即關閉燈和小家電電源等功能設置;②系統在展商開啟參觀者模式后可進入該模式。在該模式下系統通過人體紅外傳感器檢查確定是否有人在展臺前面，如果確定有人在一定時間內停留在展臺前，則系統通過步進電機控制展臺進行正、反轉各一圈的旋轉，并根據展商的設定控制展臺上的展品電源和展臺燈光的通斷，而參觀者在展商設定授權的前提下可以通過手機WiFi連接系統進行展品的功能演示，當系統檢測出人已離開5 s以上時，系統會進入待機狀態，關閉之前開啟的功能。系統中的主要模塊介紹如下。

1.1 單片機模塊

在本系統設計中采用8位單片機STC15F2K60S2作為主控芯片，該單片機為8位增強型8051內核，單時鐘機器周期是通常8051的12倍，同時該款單片機指令可完成兼容8051內核，具備足夠的ROM和RAM空間，且該單片機I/O口多。

1.2 ESP8266WIFI模塊

采用ESP8266WIFI模塊，通過串口與STC15F2K60S2主機通信，ESP8266 WIFI模塊包含完整的TCP/IP網絡協議棧，可直接通過手機WIFI連接ESP8266 WIFI模塊。由于單片機為5 V供電，而ESP8266 WIFI模塊是3.3 V供電，所以他們通信接口即RX、TX間串入一個電阻。連接圖如圖2所示。模塊的工作電壓由穩壓芯片AMS1117將5 V電壓穩壓至3.3 V。

1.3 SR602人體感應模塊

系統采用SR602人體感應模塊進行人體檢測。當檢測到人體發出的紅外光后，模塊即可輸出高電平;當人離開后，延遲2.5s后，模塊進入低電平。該模塊輸出的時序為：上電后輸出高電平2s，然后變為低電平，進入待機狀態。由于該模塊的工作電壓為5 V，輸出的高電平也正好是5 V，因此可以直接使用單片機的工作電源，并可以直接和單片機的I/O口通信如圖2所示。

1.4 ULN2003電機驅動模塊

展臺的旋轉是由步進電機實現的，由于步進電機是一種將電脈沖轉化成角位移的執行機構，且電機需要的電流也較大，因此需要增加驅動模塊來驅動。采用ULN2003來進行驅動，放大輸出電流，增加電機驅動能力。

1.5 商品電源控制模塊

由于需要控制小家電的供電，而小家電的工作電壓通常為交流220 V，單片機的I/O口輸出為5 V電壓，無法直接控制。選用5 V繼電器來實現弱電控制強電，電路如圖3所示。繼電器的線圈需要100mA左右的電流驅動，可得基極電阻可取4.7 k，如圖3所示二極管是給繼電器線圈上的電流斷電時續流用。該模塊通過單片機的P1^5口進行控制。當P1^5口輸出低電平時，三極管導通，使繼電器的線圈通電，繼電器吸和，觸點1和3聯通，使小家電通電。當P1^5口輸出高電平時，三極管斷開，使繼電器的線圈斷電，繼電器斷開，觸點1和2聯通，使小家電不通電。

2 系統軟件設計

在本系統軟件設計中主要分為3個部分：主程序的設計、后端修改子程序設計和ESP8266WIFI模塊子程序設計，具體內容如下。

2.1 主程序設計

軟件的設計整體思路如圖4所示。系統上電后，先對LCD1602液晶顯示和ESP8266 WIFI模塊功能的初始化，完成單片機與WIFI模塊的通信連接，然后系統判斷是否進入系統設置子程序。如果在系統設置子程序中開啟參觀者模式則系統可進入該模式，在該模式下系統通過人體紅外傳感器檢查是否有人在展臺前面，如果確定有人一定時間停留在展臺面前，則系統通過步進電機控制展臺正、反轉旋轉各一圈，并根據展商的設定控制展臺上的展品電源和展臺燈光的通斷，而參觀者在展商設定授權的前提下可以通過手機WiFi連接系統進行展品的功能演示，當系統檢測出人已離開5 s以上的時候，系統進入待機狀態，關閉之前開啟的功能。

2.2 系統設置子程序設計

系統設置子程序框圖如圖5所示，進入該子程序后，系統等待參展商的指令輸入，如果參展商發送修改系統設置的指令，則系統進入修改設置。此時，系統根會據輸入的指令進行是否進入參觀模式、LCD1602的顯示信息、修改小家電電源與燈光的權限是否開放、立即開燈、立即接通小家電的電源、立即關閉燈和小家電電源等功能設置。

3 結束語

本文針對當前博覽會的會展中存在小家電的展示過程不夠互動和節能的不足，提出了一款小家電展臺控制系統。該系統能夠根據展商使用手機進入展臺系統進行展臺工作情況和展示內容等的設置，然后系統能夠根據設置進行展臺和小家電的控制，并可以提供給參觀者進行相應的展臺燈光和小家電的控制。該系統可以提高參觀者對了解小家電展品的興趣，實現展臺不僅僅只是具備擺放小家電的功能，還可以輔助小家電的展示。

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