基于WIFI技術(shù)的智能家居開關(guān)控制電路設(shè)計

陳偉 河南省永城職業(yè)學院電子信息工程系

基于WIFI技術(shù)的智能家居開關(guān)控制電路設(shè)計

陳偉 河南省永城職業(yè)學院電子信息工程系

智能家居技術(shù)已經(jīng)成為目前電子設(shè)計的一個熱點。智能家居提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境，是在互聯(lián)網(wǎng)的影響之下物聯(lián)化體現(xiàn)。Android智能手機通過WiFi去控制電路的開關(guān)將會帶來巨大的影響。本文主要是闡述家庭電路的開關(guān)控制系統(tǒng)，因為電路開關(guān)是家庭生活中不可缺少的日常電路應(yīng)用。整個電路系統(tǒng)主要由手機終端、WiFi中轉(zhuǎn)、STM32主控中心組成，通過WiFi實現(xiàn)信息的傳輸，達到控制的目的。

智能家居 WiFi技術(shù) 開關(guān)電路

1 引言

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，計算機技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進步，各種智能家居出現(xiàn)了。隨著智能家居的普及，智慧社區(qū)的概念也被提了出來。在未來，各家各戶的家具設(shè)備都能夠與互聯(lián)網(wǎng)連接，實現(xiàn)監(jiān)測和遠程控制。智能家居技術(shù)已經(jīng)成為目前電子設(shè)計的一個熱點。而實現(xiàn)智能家居的一個基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，是可以通過WiFi技術(shù)，對家電產(chǎn)品的工作狀態(tài)進行控制。本選題擬采用WiFi技術(shù)，設(shè)計和制作基于WiFi技術(shù)的家庭電路開關(guān)控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)相關(guān)工作原理

2.1 開關(guān)電路控制原理

本課題通過借用STM32作為主控中心，同時采用多個繼電器開關(guān)，組成開關(guān)電路。STM32通過WiFi模塊來接收手機終端發(fā)過來的控制信號，根據(jù)信號去控制電路的開關(guān)，同時反饋電路的開關(guān)狀態(tài)，讓我們實時掌握家里電器開關(guān)狀態(tài)。

2.2 WiFi技術(shù)

相比于有線通信，無線通信具有安裝和布線簡單的優(yōu)點，但是抗干擾性比有線控制差。WiFi通信技術(shù)是無線通信技術(shù)的一種，它的優(yōu)點是智能手機可以通過局域網(wǎng)進行控制，甚至是遠程控制。同時，它的節(jié)點可以任意擴充，不會破壞現(xiàn)有的一些裝修。這些優(yōu)點用于手機無線控制，是再好不過了。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

Android手機終端發(fā)送信息，通過WiFi模塊，傳輸給控制器，控制器做出判斷并且響應(yīng)。該系統(tǒng)主要是依賴于WiFi技術(shù)，尤其是WiFi模塊，它是控制器接收信息的來源，這兩者結(jié)合起來，才能實現(xiàn)整個控制流程。主控中心STM32主要是響應(yīng)控制信息，直接控制繼電器開關(guān)，達到控制目的。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 Android控制部分

本程序通過安卓端建立與后臺的連接，發(fā)送控制信息給后臺，控制燈泡的開關(guān)，并接收后臺發(fā)送過來的信息，進行相應(yīng)的控制判斷。

建立Socket連接至少需要一對套接字，其中一個運行于客戶端，稱為ClientSocket，另一個運行于服務(wù)器端，稱為ServerSocket。

套接字之間的連接過程分為三個步驟：服務(wù)器監(jiān)聽，客戶端請求，連接確認。

服務(wù)器監(jiān)聽：服務(wù)器端套接字并不定位具體的客戶端套接字，而是處于等待連接的狀態(tài)，實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，等待客戶端的連接請求。

客戶端請求：指客戶端的套接字提出連接請求，要連接的目標是服務(wù)器端的套接字。為此，客戶端的套接字必須首先描述它要連接的服務(wù)器的套接字，指出服務(wù)器端套接字的地址和端口號，然后就向服務(wù)器端套接字提出連接請求。

4.2 STM32控制部分

開始進入main函數(shù)進行μC/OS-II初始化，建立三個任務(wù)led0_task（），led1_task（），control_task（），閃爍LED燈，判斷系統(tǒng)是否正常運行，并根據(jù)串口中斷返回的信息進行多路開關(guān)的控制機（四路）。

在系統(tǒng)開始執(zhí)行前，允許串口中斷，編寫串口中斷處理函數(shù)USART1_IRQHandler（），將WIFI模塊的串口發(fā)送的信息接受，并根據(jù)不同的字符執(zhí)行不同的動作（開關(guān)某路特定開關(guān)），再將執(zhí)行后的信息返回WIFI模塊。

5 系統(tǒng)性能測試

第一部分是手機終端WiFi與STM32的WiFi模塊的連接：首先開啟WiFi模塊，發(fā)出信號，然后手機終端連接WiFi，并創(chuàng)建服務(wù)，選擇合適的端口。如果連接成功，會顯示“已成功連接”；如果不成功，則會出現(xiàn)錯誤的提示。第二部分是開關(guān)電路的控制：當STM32接收到手機終端的信號時，根據(jù)信號內(nèi)容判別電路的開關(guān)。在手機終端上按下“開”的按鈕，電路開關(guān)閉合，電燈被點亮；按下“關(guān)”的按鈕后，電路開關(guān)斷開，電燈滅，至此，說明開關(guān)通斷功能完成。

6 結(jié)束語

通過本課題的研究，結(jié)合硬件和軟件的設(shè)計，實現(xiàn)了手機終端無線控制電路的開關(guān)，這一成果對于家庭來說，將會有很大的好處。如今，智能家居的概念深入人心，如果重新搭建完整的智能家居系統(tǒng)，需要很大的開銷。而開關(guān)電路只需要采用一個MCU，然后通過繼電器接入到線路中，這樣極大的降低了成本，保持了現(xiàn)有的裝飾，簡單而實用地控制家里的電器，體驗科技帶來的便捷。

[1]陳崇輝.基于GSM和電力線載波的智能家居控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D].華南理工大學,2011

[2]師振偉.基于ARM和ZigBee的智能家居無線終端控制系統(tǒng)的設(shè)計[D].西安工業(yè)大學,2013

[3]陳岳秋.基于電話網(wǎng)絡(luò)的太陽能熱水器遠程智能控制系統(tǒng)的研究[D].湖南大學,2010

[4]魏海波.基于ARM和zigbee技術(shù)的智能家居燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].江西科技師范大學,2014

[5]劉寶志.步進電機的精確控制方法研究[D].山東大學,2010

[6]高軍禮,盧卓權(quán).步進電機一體化控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].微計算機信息,2007,10