基于51單片機物聯(lián)網(wǎng)智能家居手機Wi-Fi控制開關(guān)系統(tǒng)

史旭丹

摘? 要：該設(shè)計核心內(nèi)容為通過8051單片機與ESP8266-01模塊的串口通信，實現(xiàn)基于51單片機物聯(lián)網(wǎng)智能家居手機Wi-Fi控制開關(guān)系統(tǒng)。主要需要將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)的單片機技術(shù)相結(jié)合，以較低的成本實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心部分：無線通信與遠(yuǎn)程控制，通過ESP8266-01串口Wi-Fi通信模塊與STC89C52-RC單片機，實現(xiàn)手機通過Wi-Fi通信協(xié)議操作單片機的指示燈模塊燈的亮滅。

關(guān)鍵詞：ESP8266-01? STC89C52-RC? Wi-Fi通信

中圖分類號：TN925 ? ?文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）09（a）-0022-02

1? 項目概述

1.1 項目研究目的與意義

傳統(tǒng)家電的控制模式逐漸無法滿足現(xiàn)有的生活節(jié)奏，傳統(tǒng)的按鈕/紅外控制式的半自動控制已不適合現(xiàn)代的快節(jié)奏與生活水平的提升，人們逐漸開始追求家電的智能化，主要體現(xiàn)在家電的自動控制、遠(yuǎn)程控制、家電控制的整合等。該項目旨在設(shè)計一個與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的智能網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的核心部分——網(wǎng)關(guān)通信與遠(yuǎn)程控制。

1.2 項目的研究現(xiàn)狀

智能家居是物聯(lián)網(wǎng)的一種典型應(yīng)用，在物聯(lián)網(wǎng)的短暫發(fā)展史中，其協(xié)議、通信技術(shù)等依賴技術(shù)都已經(jīng)歷過多次更新?lián)Q代，但在國內(nèi)卻少有實例或產(chǎn)品。在市場上也可以找到少量的通過手機與Wi-Fi協(xié)議控制的物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)，但往往存在著價格過高、不易使用或維護困難等或多或少的問題，該設(shè)計旨在依托現(xiàn)有的理論，創(chuàng)造更高性價比的實際應(yīng)用方案。

2? 系統(tǒng)概述

2.1 系統(tǒng)方案概述

基于STC89C52RC單片機、ESP8266-01串口Wi-Fi通信模塊與指示燈顯示電路為主設(shè)計一款基于Wi-Fi協(xié)議通信的智能網(wǎng)關(guān)。系統(tǒng)啟動時，單片機進行初始化，并通過串口向ESP8266-01串口Wi-Fi通信模塊發(fā)送初始化信息，初始化時指示燈全亮，初始化結(jié)束后指示燈全滅。此時可通過手機連接ESP8266-01模塊建立的無線局域網(wǎng)，并與ESP8266-01通信模塊的預(yù)設(shè)IP與端口建立TCP通信，發(fā)送指定信息完成數(shù)個指示燈的開關(guān)操作。

2.2 主要功能

單片機通電后指示燈全亮，通過串口與ESP8266-01模塊進行通信，使用ESP8266-01模塊的AT指令集對模塊初始化，初始化過程為：設(shè)置為多連接模式，建立TCP服務(wù)器。初始化完成后指示燈全滅。此時可用有Wi-Fi功能的手機或個人計算機連接Wi-Fi“ESP8266-01”，密碼為“12345678”（預(yù)設(shè)，可通過串口連接電腦修改）。連接成功后，與ESP8266-01模塊建立TCP連接，模塊的默認(rèn)IP為”192.168.4.1”，預(yù)設(shè)端口號為”8080”，建立成功后，可通過發(fā)送信息控制指示燈模塊。具體表現(xiàn)為：發(fā)送“1”時，L1亮起;發(fā)送“2”時，L2亮起;發(fā)送“3”時，L3亮起;發(fā)送“4”時，L4亮起;發(fā)送“5”時，L1、L2、L3、L4亮起。

3? 軟件概述

3.1 程序入口函數(shù)邏輯

開始程序后，首先打開總中斷開關(guān)（EA=1），執(zhí)行串口9600波特率的初始化，通過AT指令集執(zhí)行ESP8266的TCP服務(wù)初始化后，進入空循環(huán)等待中斷。

3.2 串口通信實現(xiàn)

3.2.1 串口初始化實現(xiàn)

串口初始化的實現(xiàn)調(diào)用了ConfigUART函數(shù)，此參數(shù)是一個有參函數(shù)，調(diào)用方法通常為ConfigUART（baud值），需要引入一個baud值（即初始化使用的頻段）后，可實現(xiàn)對STC89C52RC單片機的串口通信0進行初始化。

3.2.2 串口發(fā)送數(shù)據(jù)的實現(xiàn)

串口發(fā)送分為兩部分;一部分為實現(xiàn)單字節(jié)發(fā)送的Sent_UART函數(shù);另一部分為多字節(jié)發(fā)送的Uart_Send_String函數(shù)。Sent_UART函數(shù)是一個有參函數(shù)，調(diào)用時需要引入一個dat值（即自定義數(shù)據(jù)）后，可實現(xiàn)單字節(jié)的發(fā)送。

Uart_Send_String函數(shù)是一個有參函數(shù)，調(diào)用時需要引入一個*string值（即字符串），可實現(xiàn)多字節(jié)的發(fā)送。

3.2.3 串口接收數(shù)據(jù)實現(xiàn)

串口接收的實現(xiàn)主要使用了中斷函數(shù)InterruptUART，中斷源為4（串口中斷）。此函數(shù)執(zhí)行過程為，首先根據(jù)串口接收標(biāo)志位（RI）判斷是否接收到字節(jié)，如接收到，則手動將RI設(shè)置為0，將接收到的數(shù)據(jù)保存到變量中。然后判斷是否為有效數(shù)據(jù)，如是則執(zhí)行相應(yīng)操作。數(shù)據(jù)接收執(zhí)行結(jié)束后，判斷是否為字節(jié)發(fā)送完畢，如是則手動清零中斷標(biāo)志位，接收結(jié)束。

3.3 ESP8266-01 Wi-Fi模塊的控制

3.3.1 AT指令

在該項目的ESP8266-01模塊初始化中，分為了一次性初始化與每次單片機啟動時的初始化，一次性的初始化使用CH340G芯片（USB轉(zhuǎn)TTL）將模塊與計算機之間連接。一次性初始化包括：將ESP8266-01初始的波特率從默認(rèn)出廠的115200修改為9600，調(diào)用的方法為：AT+UART=9600，8，1，0，0。將模塊設(shè)置為AP模式，調(diào)用的方法為：AT+CWMODE=2。

3.3.2 單片機控制下的初始化

單片機初始化主要包括ESP8266_Init函數(shù)。此函數(shù)是一個無參函數(shù)，主要實現(xiàn)ESP8266-01串口Wi-Fi通信模塊的初始化。主要過程為：將ESP8266-01設(shè)置為多連接模式，調(diào)用方法為：AT+CIPMUX=1，在ESP8266-01模塊的8080端口上建立TCP服務(wù)，調(diào)用方法為：AT+CIPSERVER=1，8080。

3.3.3 單片機與模塊之間的通信

單片機與ESP8266-01Wi-Fi通信模塊的通信主要通過串口中斷處理程序來完成。單片機的RxD與模塊的TX連接，單片機的TxD與模塊的RX連接。詳見上文3.2.2與3.2.3串口的接收與串口的發(fā)送部分。

參考文獻

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