WIFI智能遠(yuǎn)控開關(guān)的研究與設(shè)計(jì)

周陸洲　梁小龍

摘 要：目前，智能家居（物聯(lián)網(wǎng)）逐漸走進(jìn)人們的視野，但整套的智能家居系統(tǒng)價(jià)格較為昂貴，而且安裝較為繁瑣，因此我們推出小的智能遠(yuǎn)控系統(tǒng)（開關(guān)），它由兩個(gè)模塊（軟件、硬件）組成，并具有使用便捷、安全性高、價(jià)格低廉、體積小等特點(diǎn)。這正好彌補(bǔ)了整套智能家居系統(tǒng)所體現(xiàn)出來的問題。

關(guān)鍵詞：WIFI模塊；智能家居；APP；開關(guān)

1 引言

智能家居作為一個(gè)新生產(chǎn)業(yè)，處于一個(gè)導(dǎo)入期與成長期的臨界點(diǎn)，目前人們的消費(fèi)觀念并未形成，消費(fèi)水平相對低下，現(xiàn)在做全套的智能家居系統(tǒng)，成本較高，安裝時(shí)價(jià)格也相當(dāng)昂貴，但小的智能開關(guān)系統(tǒng)，其價(jià)格相對低廉、安全性能較高、種類形態(tài)多樣（可內(nèi)嵌、可外置）而且使用極其便捷。并且其適用對象較為廣泛，如：家庭、學(xué)校、商城、公司等。

2 采用的主要技術(shù)及基本原理

⑴項(xiàng)目的基本科學(xué)原理。以wifi無線信號的發(fā)射和接收為根據(jù)，利用智能手機(jī)或者pad上的wifi網(wǎng)絡(luò)功能，實(shí)現(xiàn)對開關(guān)的遠(yuǎn)程控制。具體來講就是，在手機(jī)上安裝一款app，當(dāng)需要打開家里某個(gè)房間的燈時(shí)，只需打開手機(jī)app，開啟wifi，app將自動(dòng)識別并連接到遠(yuǎn)控開關(guān)的硬件控制器上，建立通信，這時(shí)點(diǎn)擊app上的按鈕，手機(jī)app將會(huì)通過wifi無線網(wǎng)絡(luò)向硬件控制器上發(fā)射一個(gè)特定的字符串，控制器接收到命令信號并分析判斷信號的類型，同時(shí)控制與之相連接的繼電器做出不同的反應(yīng)（斷開或者閉合某個(gè)電路），當(dāng)命令在硬件控制器上執(zhí)行成功的時(shí)候，控制器會(huì)給手機(jī)app一個(gè)回饋，即命令執(zhí)行成功或者失敗的報(bào)告，手機(jī)app接收到回饋之后更改目標(biāo)房間里電燈當(dāng)前的狀態(tài)。

⑵成熟技術(shù)的采用。主要需要手機(jī)app或者pad上應(yīng)用的開發(fā)，和硬件的wifi接收模塊等。手機(jī)app的開發(fā)，在軟件市場上已經(jīng)非常成熟，不必多言。wifi接收模塊也可以在市場上廉價(jià)購得，通過對接收模塊與各個(gè)元器件的拼接，就組成了需要的硬件部分，然后給硬件寫入處理不同命令的程序，就能實(shí)現(xiàn)接收手機(jī)命令信號處理判斷做出反應(yīng)的目的。這在技術(shù)上，是完全可以實(shí)現(xiàn)的。

當(dāng)公司達(dá)到一定規(guī)模的時(shí)候，就可以自行根據(jù)自己的需要設(shè)計(jì)wifi接收模塊的電路，自行印刷電路板，降低成本。

⑶關(guān)鍵技術(shù)描述。主要技術(shù)有手機(jī)app關(guān)于wifi信號的發(fā)送識別處理技術(shù)、wifi接收模塊接收信號并對信號處理的技術(shù)、app識別硬件設(shè)備并與之配對的技術(shù)。

手機(jī)app關(guān)于wifi信號的發(fā)送識別處理技術(shù)：手機(jī)上的wifi功能一般只是用來連接無線網(wǎng)絡(luò)的，需要用wifi信號作為控制信號，通過實(shí)驗(yàn)來選用一種安全、穩(wěn)定、精短、容錯(cuò)率高又易于識別的編碼來作為控制命令。App要同時(shí)具備發(fā)送和接收判斷處理的能力（發(fā)送一次命令不能成功打開或者關(guān)閉電源的時(shí)候，app需要自動(dòng)的發(fā)送第二次第三次控制命令）。

wifi接收模塊接收信號并對信號處理的技術(shù)：手機(jī)發(fā)送的控制命令，即一個(gè)特定的字符串，被wifi信號接收模塊接收之后，要通過單片機(jī)的嵌入式編程來識別判斷命令的內(nèi)容，并用單片機(jī)控制繼電器做出不同的處理。

app識別硬件設(shè)備并與之配對的技術(shù)：當(dāng)一個(gè)用戶需要控制多個(gè)開關(guān)，即需要用多個(gè)硬件設(shè)備的時(shí)候，為了區(qū)別不同的硬件設(shè)備，這就需要給不同的硬件設(shè)備編碼，給每一個(gè)控制器用程序貼上一個(gè)標(biāo)簽，只有通過控制器特定的標(biāo)識碼才能用手機(jī)app與之配對把那個(gè)控制，這樣也可以防止外人惡意的控制你家的用電設(shè)備。

⑷性能指標(biāo)數(shù)據(jù)及關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。A.wifi信號接收器的控制范圍：采用TLN13UA06串口wifi模塊，具備超強(qiáng)的傳輸能力，無障礙的傳輸距離達(dá)450m，穿墻的傳輸距離也有50m，可以保證用戶的基本需要。B.信號的接收率：當(dāng)硬件控制模塊接收到控制命令的時(shí)候會(huì)給app一個(gè)反饋，當(dāng)app收不到反饋的時(shí)候就會(huì)自動(dòng)重新發(fā)送，直到信號被準(zhǔn)確接收為止，因此可以認(rèn)為信號的接收率為100%。C.App對硬件控制器的識別：app發(fā)送信號的時(shí)候，控制信號中就包含有相應(yīng)硬件的識別碼，這個(gè)識別碼是唯一確定的，獨(dú)一無二的，只有被寫入特定識別碼的控制器才會(huì)執(zhí)行特定的命令，因此，app對控制器的識別是絕對的，安全的。D.控制器對信號的接收和判斷：信號在傳輸?shù)倪^程中可能會(huì)丟失部分?jǐn)?shù)據(jù)造成數(shù)據(jù)的不完整，但可以用一種特殊的編碼來編碼控制命令，提升控制命令的容錯(cuò)率，即使控制器接收到的控制命令有部分的錯(cuò)誤，一樣可以正確的做出判斷。

關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)：硬件控制器接收信號并做出正確的判斷。

3 項(xiàng)目技術(shù)實(shí)現(xiàn)的具體方法

A、開發(fā)一款可以與wifi接收模塊硬件設(shè)備配對連接通信的手機(jī)app。B、用wifi接收模塊、單片機(jī)、繼電器、轉(zhuǎn)換器、譯碼器等元件設(shè)計(jì)出可接收和發(fā)送wifi信號的接收模塊。C、編程控制接收處理來自app端的控制命令，實(shí)現(xiàn)控制繼電器開閉的目的，并燒錄入單片機(jī)中。D、軟硬件的配對，給每一個(gè)硬件分配一個(gè)唯一標(biāo)示的字符串，app索引到硬件設(shè)備的時(shí)候需要正確的填寫硬件設(shè)備的標(biāo)識碼才能與之配對（標(biāo)識碼附在硬件設(shè)備包裝上）。E、改造開關(guān)，將普通開關(guān)通過按鈕控制的電路變成通過控制器上繼電器控制的電路。

4 研發(fā)材料

wifi模塊；單片機(jī)；繼電器；穩(wěn)壓芯片；變壓器；插座。

[參考文獻(xiàn)]

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