淺談WiFi智能燈光控制系統(tǒng)設計

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摘要：基于智能家居的理念，設計了一種將無線wifi技術(shù)與燈光控制相結(jié)合的智能家居燈光控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用移動終端實現(xiàn)LED燈的開關(guān)控制和LED燈亮度變化的無線遠程遙控功能，具有成本低、傳輸速率高、可移動等優(yōu)點，取代了傳統(tǒng)燈光控制耗時費力的有線控制。

關(guān)鍵詞：WiFi技術(shù)；智能燈光控制；單片機

1系統(tǒng)總體方案

提出了一種智能家居遠程控制系統(tǒng)方案，所設計的控制系統(tǒng)采用STC89C1為主控制芯片，通過外接端口進行其他模塊的擴展。所接的外部擴展模塊包括WiFi無線模塊、顯示模塊和電源控制模塊等部分。由上述幾個模塊組成了該控制系統(tǒng)的基礎應用功能，最后由導線將各個模塊連接匯總進行控制。每個控制模塊都可以高效地完成控制任務，主控制模塊的作用就是將各個模塊的信號進行檢測收集后再傳輸?shù)狡渌K進行執(zhí)行工作，通過該方法形成的閉環(huán)反饋。能夠高效地對智能家居系統(tǒng)中的每個環(huán)節(jié)進行精確控制。單從控制系統(tǒng)的控制手段上來看，控制手段可以分為本地、遠程控制兩大類。本地控制主要是通過指紋識別配合一系列的執(zhí)行機構(gòu)進行控制，同時結(jié)合語音識別模塊實現(xiàn)在家中對智能家居的精準控制。遠程控制主要采用WiFi模塊向被控制的對象發(fā)送控制信號進行遠程操控，再由TFT模塊對處理好的數(shù)據(jù)信息通過顯示模塊給操作者看。

2硬件選擇

2.1STC89C51單片機

接下來來看一個比較優(yōu)秀的例子。比如說在stc公司生產(chǎn)的一種性能好而且消耗低的STC89C51，它就是屬于一種微控制器。擁有著可編程的Flash儲存器。內(nèi)核方面是采用了mcs51內(nèi)核。CPU有8位，并且系統(tǒng)內(nèi)可以進行編程。這個控制器十分的靈活，而且高效。在控制應用方面，是屬于比較優(yōu)秀的例子。在實驗中供電口為USB接口，經(jīng)過六角開關(guān)操縱，還有電阻，電源指示燈為LED，這些一起組成電源電路。STC89C51的作業(yè)電壓為5v左右，所以在連接電路時需事先用萬能表測出“+”，“-”兩極，單片機另外兩個引腳，實驗中無需應用。復位電路。通過外部銜接的電路，最終也會進行復位操作，而且由其中一部分便可進行連接，這其中的復位電路主要由Schmidttrigger操控。而且實現(xiàn)復位主要通過自主或是按鍵兩種方法，要注意的是操作該流程時每個機器的周期需要在s5p2上，并經(jīng)過R18引腳和C1引腳來確定復位，復位時間至少5ms。單片機的時鐘電路。此電路主要是利用單片機里面芯片中的震蕩電路來達到操控整個實驗的目的。由外接晶體諧振器和電容兩部分構(gòu)成。所以在實驗中，晶體震蕩期，數(shù)值達到12萬赫茲，電容值大約在30μF。

2.2WiFi模塊電路

那么單片機和模塊之間是用什么通信方式進行串聯(lián)，原理上它是采用串口的，通信的頻率9600，然后模塊供電的電壓達到了DC3.5v，因為它整一個設計是要加上一個降壓的電路，所以在降壓方面，芯片是選材使用ams111733轉(zhuǎn)換成了DC3.3vWiFi的模塊，把rxd連接txd。這一種網(wǎng)絡模塊就可以通過串口WiFi的模塊，然后把數(shù)據(jù)接到了無線網(wǎng)絡里，傳統(tǒng)的模塊就可以接入無線WiFi。這個項目主要用到ESP8266WiFi模塊，作用是把路由器進行連接，然后接收客戶端發(fā)送的指令，對單片機進行控制。這個模塊又叫做串口的WiFi模塊，實在物聯(lián)網(wǎng)進行傳輸?shù)?，主要功能是將串口或TTL電平轉(zhuǎn)化為無線網(wǎng)絡通信嵌入式的標準模塊，在傳統(tǒng)的硬件設備嵌入WiFi模塊可以用WiFi接入互聯(lián)網(wǎng)，這在無線智能家居里面的作用是非常重要的。

2.3繼電器模塊電路

一般電磁式的繼電器大概是分為鐵芯、鐵圈、銜鐵、觸點簧片等來組成的，我們要往線圈的兩邊加上一定的電壓，這樣就會產(chǎn)生對應的電流,這樣電磁的效應就產(chǎn)生了，電磁力和銜鐵之間會吸在一起，就會和彈簧的力相互抵消了。然后銜鐵上的觸點就會和原來的點分開，這樣不斷循環(huán)，進行一個吸合與分開的過程來實現(xiàn)控制中的開啟和關(guān)閉的操作，這種操作用電流來控制，當線圈不接電的時候，磁性也會消失，然后銜鐵會隨著作用力返回原來的位置，原先連接的觸點也會分開。繼電器上有3個引腳，其中兩邊的腳是線圈，也叫做直流電阻，它是由電壓進行驅(qū)動的，大小為5V的直流電壓，在繼電器中間的觸點是com公共端與其一排的另兩個腳，其中一個是常開（最好用工具測試），另一個是常閉。

3軟件選擇

3.1主程序設計

在系統(tǒng)設計時，可采用軟件設計和調(diào)整流程等方法實現(xiàn)詳細操作，在挑選語言標準編程時，選用C語言是由于其兩方面的優(yōu)點，一是操作簡易方便，而是可以有效解決許多數(shù)據(jù)問題。要把主程序進行初始化，輸出時序IO口驅(qū)動DHT11溫濕度傳感器對外輸出溫濕度的相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等方式，將數(shù)據(jù)發(fā)送給WiFi模塊。

3.2實現(xiàn)方式

當STC89C51監(jiān)測WiFi串口接收到數(shù)據(jù)時，當移動終端設備連接ESP8266發(fā)出的WiFi后，可通過監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)對LED進行控制。將LED控制分為整體控制和分組控制兩部分。整體控制分為將LED全部開啟和關(guān)閉；分組將兩個LED分開控制，分別實現(xiàn)LED的開啟和關(guān)閉，開啟時默認最高亮度，然后可以選擇LED的亮度檔位，設計實現(xiàn)3種亮度檔位之間的變換，3種亮度檔位分別是PWM占空比為30%、60%和100%完成一次控制結(jié)束后，STM32單片機繼續(xù)監(jiān)控WiFi串口數(shù)據(jù)。

4仿真調(diào)試

4.1軟件調(diào)試

對此程序進行開發(fā)的時候都要有一個固定的開發(fā)平臺，而這個固定的開發(fā)平臺，所采用的是Keil。這個平臺使用感受非常的好，它能夠允許多種類型的操作軟件同時進行，這樣子就可以在選擇匯編代碼時，選擇的編寫語言也比較多樣。它不僅僅可以在選擇用C語言來進行編寫，還可以用匯編的代碼來完成這項工作。不僅如此，這個平臺中有非常多的數(shù)據(jù)函數(shù)也可以直接被應用，這樣子就可以非常高效地讓軟件開發(fā)者完成程序的開發(fā)工作，同時也減少了在軟件開發(fā)者編寫程序過程中所存在的那些錯誤。把C語言和匯編語言進行總結(jié)的時候，會發(fā)現(xiàn)C語言其實本身有非常多的優(yōu)點。C語言的兼容性非常高，還擁有著非常好的可讀性以及一致性，這就對軟件編程者非常便利，它可以大大降低了使用者對其使用的操作難度，C語言可以使用者更加容易進行掌握。不僅如此C語言有一個功能非常強大的函數(shù)庫，并且這個函數(shù)庫中所應用的軟件的界面也是非常熟悉的Windows，這就大大降低了人們對它的操作難度。當操作者對這個軟件進行編寫的時候要比匯編語言的工作效率要高。如果當時程序編碼人員應用C語言的話，就可以非常輕松的發(fā)揮這個軟件該有的強大優(yōu)勢。

4.2硬件調(diào)試

4.2.1硬件焊接第一步做地就是要對電路的所有的原件進行詳細的檢查，只有保障當時電路中所有的原件都要符合國家要求的時候，才能夠進行下一步操作。這樣的操作能夠更加有效地避免了，由于原件出現(xiàn)了故障對電路的運行造成的負面影響，提前做好準備之后就大大防范了這種風險的發(fā)生。除此之外，所有的焊接線都需要嚴格按照國家的要求來進行，相關(guān)工作人員不可以隨意地對這些焊接線路進行更改，不要為以后因為自己工作方便而隨意對焊接線路進行修改。等到整個焊接工作完成以后，如果想要保證接下來的工作更加容易進行，就要對不同線路進行不同的標記。

4.2.2實物調(diào)試通過Keil軟件，能夠?qū)Τ绦蜻M行功能的編寫與設計，之后將編寫完成的程序進行編譯與下載，同時在此過程中檢測并修改程序中出現(xiàn)的語法問題，并進行二次編譯下載，從而達成對數(shù)據(jù)的配置目標。上述過程結(jié)束后，就可以使用下載器來完成已編譯完成的程序的下載，通過運行與調(diào)試來尋找程序中存在的不足之處，在運行結(jié)束后針對存在的問題對程序進行修改與完善。對硬件的功能調(diào)試只需要首先檢測其最小工作系統(tǒng)是否能夠正常運行，之后按下復位鍵，便能夠初始化該工作系統(tǒng)，恢復初始的設置。這個過程中如果需要判斷初始化測試的完成程度，可以通過顯示屏的數(shù)據(jù)來進行辨別判斷，這樣能夠更好更精準地滿足其工作要求。

5結(jié)語

照明燈具控制大多采用普通開關(guān)，即使相關(guān)部門進行嚴格管理和查看，仍不可避免地出現(xiàn)忘記關(guān)燈的現(xiàn)象，尤其是在白天，這樣的行為從而造成了大量的能源浪費。各種各樣的照明燈具都具有一定的使用壽命，在沒必要的情況下仍然開燈必然會縮短各種燈具的使用壽命。智能家居燈光控制系統(tǒng)是一項不斷成熟且具有良好發(fā)展前景的技術(shù)。目前，我國在該領(lǐng)域還處于小規(guī)模、高精尖的應用階段，但在不久的將來會將其廣泛應用于普通家庭場所，它將給人們的日常生活帶來許多便利。

參考文獻

[1]張曉諾.基于Android的智能家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)APP設計與實現(xiàn)[J].軟件,2015,36(2):77-79.

[2]魏海波.基于ARM和zigbee技術(shù)的智能家居燈光控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].江西:江西科技師范大學通信與電子學院,2014.

[3]黃堃.基于計算機網(wǎng)絡技術(shù)的計算機網(wǎng)絡信息安全及其防護策略分析[J].軟件,2018,39(6):139-141.

作者：戎琪 張璐 郭富強 楊晶 馬永強 單位：集寧師范學院計算機學院