PAGEVI基于ESP8266單片機(jī)的無線智能插座設(shè)計(jì)摘要隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化已經(jīng)進(jìn)入人們的生活，人們對(duì)智能化的要求也越來越高，科學(xué)家們也正在積極努力的探索智能化技術(shù)，智能化已慢慢成為我們?nèi)祟惿钪胁豢扇鄙俚囊徊糠帧Ｖ悄芑膽?yīng)用需要通過在計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)定相應(yīng)程序才能實(shí)現(xiàn)，此時(shí)，微處理系統(tǒng)也正在發(fā)展。在現(xiàn)實(shí)生活中，它們已經(jīng)被廣泛用于完成某些任務(wù)，節(jié)省了勞動(dòng)時(shí)間，提高了勞動(dòng)效率。其中我們使用單芯片控制來提高準(zhǔn)確性，單片機(jī)的出現(xiàn)極大地改變了人們的生活和生產(chǎn)。本課題擬設(shè)計(jì)一款基于ESP8266單片機(jī)的WIFI智能系統(tǒng),該系統(tǒng)可以自動(dòng)反應(yīng)溫度將信息傳遞給用戶,時(shí)刻保持者對(duì)開關(guān)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)插座的遠(yuǎn)程控制，提高插座的智能化。WIFI智能插座在一定程度上突破了智能家居一貫的復(fù)雜系統(tǒng)形象，配合智能手機(jī)和APP可以讓你在全球任何一個(gè)地方實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的效果；支持實(shí)時(shí)現(xiàn)狀反饋，并可將電器工作狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋給客戶端，支持多個(gè)定時(shí)任務(wù)的位置。第一批單片PC機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)開始了，自從1975年以來，幾乎所有的四位微型計(jì)算機(jī)都是單片微型計(jì)算機(jī)。在1976年9月，英特爾公司在美國(guó)推出了主要的MCS-48系列的8位微控制器、位微控制器。在接下來的兩年中，發(fā)布了3870（F8）系列和6801系列的8位計(jì)算機(jī)，從那時(shí)起，各種8位微控制器也出現(xiàn)了。自1983年以來，集成電路的集成度可以達(dá)到數(shù)千個(gè)單元，根據(jù)管/芯片的數(shù)量，逐漸出現(xiàn)了16臺(tái)單片機(jī)。人們對(duì)智能化的要求越來越高，與之對(duì)應(yīng)的對(duì)高級(jí)應(yīng)用程序的需求也越來越高，例如調(diào)制解調(diào)器，GPS，路由器，機(jī)頂盒，工作站和激光打印機(jī)以及32位單片機(jī)等。本論文的主題為基于esp8266單片機(jī)的無線智能插座套件的設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)來確定基本原理和使用原件，并用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能系統(tǒng)的控制。首先，討論了無線局域網(wǎng)和單片機(jī)的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢(shì)，然后根據(jù)現(xiàn)有的問題詳細(xì)分析并提出了各種解決方案。在此基礎(chǔ)上，形成了一套程序，并提出了一套針對(duì)該程序的軟件和硬件設(shè)計(jì)方法。最后，對(duì)該程序存在的問題和應(yīng)用前景進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：{WIFI智能插座；Esp8266芯片；無線模塊；電路圖；引導(dǎo)程序；控制}目錄引言 11WIFI無線智能插座 31.1無線插座的發(fā)展 31.2無線插座的現(xiàn)狀 42系統(tǒng)方案 72.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 72.2方案比較與選擇 72.2.1控制芯片的選擇 72.2.2WIFI模塊的選擇 72.3短距離無線模塊的選擇 82.4單片機(jī)的選擇 92.4.1選用繼電器 92.4.2選用三極管 92.4.3選用雙向可控硅 93系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 113.1系統(tǒng)硬件組成 113.2芯片 113.2.1STM32F103C8T6芯片 113.2.2STC12C2052AD芯片 123.3WIFI模塊 133.4無線模塊 133.5雙向晶閘管 143.6總體設(shè)計(jì) 144系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì) 154.1軟件程序設(shè)計(jì)流程圖 155系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 175.1系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)及工作原理 175.2上位機(jī)軟件的編寫 175.3系統(tǒng)框架圖 185.4測(cè)試實(shí)物圖形 185.5系統(tǒng)存在問題 196結(jié)束語 207參考文獻(xiàn) 21PAGE22引言此可以實(shí)在這個(gè)時(shí)代，智能技術(shù)決定了生活的質(zhì)量。便利，高效和省時(shí)是這個(gè)時(shí)代的“重中之重”—主題，也是科學(xué)發(fā)展的方向[1]。數(shù)千種先進(jìn)技術(shù)只是在最近的年代才開發(fā)出來的，但是不能低估WIFI技術(shù)對(duì)人類生活的影響。實(shí)際上，在使用WIFI技術(shù)之前，我們已經(jīng)發(fā)明了很多通信方法，例如藍(lán)牙技術(shù)通信，這些通信方法在過去非常流行，并且一直存在到現(xiàn)在，但是它只能在用戶和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間使用。不同的技術(shù)有不同的特點(diǎn)，例如點(diǎn)信息傳輸，與藍(lán)牙技術(shù)通信相比，它的WIFI技術(shù)有所不同，它的WIFI可以作為一個(gè)點(diǎn)在各個(gè)方向上傳播信息，當(dāng)然，它也可以用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。因此，與藍(lán)牙技術(shù)通信相比，WIFI技術(shù)極大地增加了信息傳播的廣度。由此可見，WIFI技術(shù)對(duì)人類生活的便利是不言而喻的。實(shí)際上，可以說WIFI技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中是無處不在的。例如大多數(shù)餐館，咖啡館和其他公共場(chǎng)所都會(huì)提供免費(fèi)的WIFI互聯(lián)網(wǎng)訪問--免費(fèi)的無線網(wǎng)絡(luò)，可以讓消費(fèi)者更加方便的付款；現(xiàn)在已經(jīng)被用作互相比較和吸引顧客的營(yíng)銷工具[2-3]。讓顧客在公共場(chǎng)所享受服務(wù)的同時(shí)，還可以在Internet上搜索感興趣的信息。但是，我們?nèi)绾螌⒛壳皬V泛使用的單芯片技術(shù)和WIFI技術(shù)結(jié)合起來，這是本文研究的重點(diǎn)—實(shí)現(xiàn)“單片機(jī)技術(shù)與WIFI技術(shù)”的結(jié)合[4]。我們一生中經(jīng)常使用單片機(jī)技術(shù)，但很少使用WIFI技術(shù)來控制單片機(jī)的開/關(guān)[5-6]。在本文中，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種通過WIFI技術(shù)控制燈泡的系統(tǒng)，從功能上來講，此WIFI技術(shù)可以用于確定燈泡的亮度和時(shí)間；從理論上講，它是一種可以控制家用電器開關(guān)行為的設(shè)備，智能單片機(jī)是一種遠(yuǎn)程控制裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)中短程電氣設(shè)備的無線控制。人們可以通過遙控器裝置來進(jìn)行無線控制，并且消除有線控制的限制。因現(xiàn)對(duì)該智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)是一系列基于短距離和中距離無線微控制器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個(gè)主設(shè)備和幾個(gè)從設(shè)備組成[8-12]。首先需要實(shí)現(xiàn)主站和從站之間的無線通信、通過計(jì)算機(jī)控制微控制器。從而實(shí)現(xiàn)我們可以通過手機(jī)就可以控制家里任何地方的家用電器。手機(jī)不是遙控器，但是它幾乎可以替代遙控器所具有的一切功能，成為我們每個(gè)人都需要的設(shè)備。手機(jī)本身具有WIFI功能，因此不需要考慮線性傳輸，它比紅外線好得多，并且比藍(lán)牙有更好的穿透能力。手機(jī)使用主機(jī)控制軟件安裝APP文件，連接到主機(jī)控制的UART-WIFI模塊（由STM32F103C8T6芯片組成），并發(fā)送和連接命令。然后，它發(fā)送一個(gè)單片機(jī)控制命令，接收MCU，然后通過短距離和中距離無線模塊ESP8266將其發(fā)送到每個(gè)擴(kuò)展[13-20]。發(fā)送命令時(shí)，它將在收到命令后檢查擴(kuò)展名，如果正確，則執(zhí)行命令，否則將保持狀態(tài)并等待命令。1WIFI無線智能插座1.1無線插座的發(fā)展插座作為提供電子設(shè)備電能的工具，沒有任何附加增值功能。但是，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使插座搭上了“智能化”的“順風(fēng)車”，搖身一變成為了智能插座。智能插座除了擁有分配多路電源的功能外，它還具備多種智能化的功能。能耗進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，起到節(jié)約能效的效果。當(dāng)前智能插座仍處于發(fā)展期，各個(gè)廠商之間的標(biāo)準(zhǔn)還未統(tǒng)一，各廠商之間的產(chǎn)品不能互通且各廠商都有各自的終端客戶程序，對(duì)用戶而言，每當(dāng)使用另一款產(chǎn)品時(shí)都需要相當(dāng)多的時(shí)間去摸索和了解產(chǎn)品的使用流程和控制方法，產(chǎn)生大量的時(shí)間成本。國(guó)內(nèi)、國(guó)外對(duì)智能插座的需求基本一致，功能上也無大差別，所以國(guó)內(nèi)外對(duì)智能插座的開發(fā)要求基本圍繞系統(tǒng)安全，系統(tǒng)穩(wěn)定和系統(tǒng)兼容性這三個(gè)方面。1、智能負(fù)荷保護(hù)型插座：該方案主要是依據(jù)接入的設(shè)備的負(fù)載能力，當(dāng)電路出現(xiàn)漏電、超負(fù)荷等故障時(shí)，能起到自動(dòng)斷電保護(hù)設(shè)備的作用。2、智能定時(shí)插座：該類智能插座具有獨(dú)立分時(shí)功能，設(shè)置了時(shí)鐘操作，可以對(duì)插座上的每一個(gè)接口連接的設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立控制。3、智能遙控型插座：智能遙控型插座，顧名思義必須特定配備一個(gè)無線遙控器裝置，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。一般采用紅外傳感、語音識(shí)別等控制技術(shù)。4、智能分路控制型插座：該種插座電路分為兩部分，中心控制電路和輔助控制電路。其工作機(jī)制為:當(dāng)中心控制電路上的設(shè)備斷電后，設(shè)備上的輔助電子配件也自動(dòng)斷電，可以起到保護(hù)設(shè)備和降低用電危險(xiǎn)的作用。5、智能電量統(tǒng)計(jì)型插座：具有統(tǒng)計(jì)功能的插座相當(dāng)于一款多功能屏和按鈕，能統(tǒng)計(jì)顯示出所接入設(shè)備的用電情況，根據(jù)顯示的電壓、各自的安全性。電表有顯示功率等功能，根據(jù)以上分類可以看出，智能插座能對(duì)設(shè)備進(jìn)行智能控制，但目前智能插座在實(shí)際家庭中的使用情況并不普遍。主要原因除了成本高昂之外，完全實(shí)現(xiàn)終端信息化遠(yuǎn)程控制也很困難。目前智能插座主要存在兩個(gè)問題:（1）功能單一，只針對(duì)某種類型的家電控制;（2）紅外信號(hào)遮擋問題限制了智能插座的更廣泛應(yīng)用。6、接觸式定時(shí)型智能插座：根據(jù)用戶在插座上設(shè)定的定時(shí)開關(guān)時(shí)間和倒計(jì)時(shí)時(shí)間，對(duì)智能插座進(jìn)行相應(yīng)的操作控制，達(dá)到分段式供電的效果；7、遠(yuǎn)程遙控智能插座：通過無線通信方式，遠(yuǎn)程控制智能插座的各種狀態(tài)；8、計(jì)量型智能插座：通過插座上的計(jì)量芯片，對(duì)用電器進(jìn)行保護(hù)，根據(jù)用電器的電壓、電流需求，通過智能插座的電能進(jìn)行監(jiān)控，一旦出現(xiàn)異常，馬上切斷電源，保護(hù)用電設(shè)備和人身安全。1.2無線插座的現(xiàn)狀WIFI可用于短距離無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（WPAN，無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）的范圍，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)，家庭和建筑物的自動(dòng)控制，使人擺脫有線環(huán)境，并旨在替換電纜。通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展迅速，常見的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括藍(lán)牙，ZigBee，無線USB和無線LANWi-Fi（IEEE802.11b/g）。當(dāng)人們享受便利和速度時(shí)，這些技術(shù)的電磁兼容性問題變得越來越突出。這些技術(shù)選擇2.4GHz（2.42.483GHz）ISM頻段，并將其與無源電話和微波爐等干擾源相結(jié)合，這些干擾源越來越擁擠，并且圖表顯示了不同的信號(hào)頻率帶寬。WLAN的英文意思是WirelessLAN，也代表無線局域網(wǎng)。無線以太網(wǎng)技術(shù)是一種基于無線傳輸?shù)木钟蚓W(wǎng)技術(shù)，與有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，它具有靈活性強(qiáng)，組網(wǎng)速度快，個(gè)性化等特征。將該技術(shù)應(yīng)用于電信網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域方面，可以為用戶提供方便靈活的網(wǎng)絡(luò)接入方法，適用于需要高移動(dòng)性的用戶和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的公共場(chǎng)所，高端企業(yè)和家庭用戶等方面。使得有線連接困難的環(huán)境得到了有效的解決。由IEEE802工作組（全球認(rèn)可的局域網(wǎng)組織）建立的標(biāo)準(zhǔn)在過去的20年中一直處于局域網(wǎng)的最前沿。這些合同包括802.3Ethernet合同，802.5TokenRing合同和802.3z100BASE-T快速以太網(wǎng)合同。經(jīng)過七年的努力，IEEE在1997年發(fā)布了802.11協(xié)議，這也是無線局域網(wǎng)領(lǐng)域中的第一個(gè)得到國(guó)際公認(rèn)的協(xié)議。在1999年9月，他們提出了802.11b“HighRate”協(xié)議，以補(bǔ)充802.11協(xié)議。802.11b已經(jīng)增加了兩個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)吞吐率（5.5Mbps和11Mbps）從802.11b的1Mbps和2Mbps速率。使用802.11b，移動(dòng)用戶可以獲得與以太網(wǎng)相同的性能，網(wǎng)絡(luò)吞吐量和可用性。這種基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)使管理員能夠根據(jù)業(yè)務(wù)用戶和其他用戶的需求選擇適當(dāng)?shù)腖AN技術(shù)來配置網(wǎng)絡(luò)。802.11協(xié)議主要運(yùn)行在ISO協(xié)議的最低層的兩層，并且對(duì)物理層進(jìn)行了一些修改，以提高高速數(shù)字傳輸和連接可靠性的特點(diǎn)。WIFI的出現(xiàn)改變了我們的生活和工作，極大地改善了人們的生活，這個(gè)社會(huì)變得越來越密不可分，無線傳輸方法為無線傳輸領(lǐng)域增添了許多色彩。所謂的單片機(jī)是通過在芯片上集成CPU，ROM，RAM，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和各種I/O接口電路來達(dá)到一定規(guī)模的微型計(jì)算機(jī)。與單片機(jī)相比，單片機(jī)在硬件結(jié)構(gòu)和指令設(shè)置上具有獨(dú)特的特點(diǎn)，主要功能如下：1.使用Harvard結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)存配置。換句話說，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和程序存儲(chǔ)空間是必須分開的，它不使用計(jì)算機(jī)中常用的馮諾依曼結(jié)構(gòu)，也可以說，數(shù)據(jù)和程序共享存儲(chǔ)空間。使用Harvard結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮到單片機(jī)是主要控制對(duì)象，并且程序存儲(chǔ)器ROM和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM嚴(yán)格分開來使用，通常需要更大容量的ROM，僅調(diào)試控制程序，并將常數(shù)和數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)在ROM中，需要一定數(shù)量的RAM來存儲(chǔ)少量隨機(jī)數(shù)據(jù)，變量并將它們用作工作空間中。這種小數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以以高速RAM的形式集成到微控制器中，以加快程序執(zhí)行運(yùn)行速度。但RAM不可以用作高速數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器（高速緩存）。2.采用面向控制的培訓(xùn)系統(tǒng)。為了滿足控制要求，單片機(jī)的邏輯控制功能要優(yōu)于同級(jí)別的CPU，特別是單片機(jī)具有強(qiáng)大的位處理能力。甚至單芯片計(jì)算機(jī)也可以以更高的速度運(yùn)行。3.微控制器的I/O引腳通常是多功能性的。由于單片機(jī)中引腳數(shù)的限制，采用了一種復(fù)用引腳功能的方法來解決實(shí)際引腳數(shù)與所需信號(hào)線數(shù)之間的矛盾，因此可以根據(jù)說明或機(jī)器條件設(shè)置銷釘。4.設(shè)置系列完成，功能可以擴(kuò)展。單片機(jī)具有內(nèi)部泛虹膜ROM，內(nèi)部EPROM和外部ROM，并且可以輕松的擴(kuò)展外部ROM，RAM和I/O接口等。它與許多常見的微型計(jì)算機(jī)接口芯片兼容，帶來了應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，使用起來真的是非常方便。5.單片機(jī)的功能基本上都是通用的。單片機(jī)主要是用作控制器，但是就功能而言它們?nèi)匀皇峭ㄓ玫模⑶铱梢詮V泛用于各個(gè)方面，例如普通的微處理器。毫無疑問，微控制器是我們不可或缺的一部分，與我們的生活息息相關(guān)，它們的優(yōu)點(diǎn)是速度快，用途廣泛，可以應(yīng)用于我們生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。2系統(tǒng)方案2.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)通過手機(jī)發(fā)送指令或者是直接按單片機(jī)系統(tǒng)，均可實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制。2.2方案比較與選擇2.2.1控制芯片的選擇常用的MCUSTM32F103C8T6芯片具有多種應(yīng)用方面，AVR系列雖然沒有強(qiáng)大的內(nèi)置功能和快速的響應(yīng)速度，但是卻完整、易于理解且具有成本效益，可以把握好生產(chǎn)和生活方面的問題。考慮到主機(jī)程序稍微大一些，因?yàn)樵撓到y(tǒng)不需要太多的芯片來處理速度，因此主機(jī)選擇STM32F103C8T6和從機(jī)選擇STC12C2052AD時(shí)要考慮容量大小的問題。2.2.2WIFI模塊的選擇解決方案1：選擇無線路由器，將其刷新以切換到開放系統(tǒng)，然后使用它來獲取電話中的說明。解決方案2：使用串行WIFI模塊ESP8266的尺寸為5x5mm，ESP8266模塊所需的外圍組件包括9個(gè)電阻器，一個(gè)電容器，1個(gè)電感器，1個(gè)無源晶振和1個(gè)閃光燈。工作溫度范圍：-40125。ESP8266是一個(gè)完整的WIFI獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)解決方法，它可以獨(dú)立運(yùn)行或作為從機(jī)在其他主機(jī)上運(yùn)行。如果ESP8266配備了一個(gè)應(yīng)用程序，并且是設(shè)備上唯一的應(yīng)用程序處理器，則可以直接從外部閃存啟動(dòng)。內(nèi)置的高速緩沖存儲(chǔ)器有助于提高系統(tǒng)性能和減少內(nèi)存需求。另一種情況是，一旦WIFI適配器完成，您就可以向基于微控制器的任何設(shè)計(jì)添加無線Internet訪問。僅通過SPI/SDIO接口或中央處理單元AHB橋接接口即可輕松連接。ESP8266強(qiáng)大的芯片上處理和存儲(chǔ)功能可以通過GPIO端口集成傳感器等其他特定于應(yīng)用專用設(shè)備的實(shí)現(xiàn)，從而以最少的系統(tǒng)資源實(shí)現(xiàn)最少的前期開發(fā)和運(yùn)行。2.3短距離無線模塊的選擇ESP8266無線模塊組選擇ESP8266無線模塊是一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸模塊，在現(xiàn)實(shí)生活中非常常用。接下來，我們以—車鑰匙為例，簡(jiǎn)要了解ESP8266無線模塊，它是現(xiàn)實(shí)生活中最常用的ESP8266無線模塊。大多數(shù)車鑰匙都包含ESP8266無線模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的遠(yuǎn)程控制。當(dāng)擁有者不在車內(nèi)并且汽車撞到物體或收到警報(bào)時(shí)，它會(huì)發(fā)出信號(hào)，此時(shí)安裝在車鑰匙中的ESP8266無線模塊正確接收到此信號(hào)并發(fā)送警報(bào)以通知車主。您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)ESP8266無線模塊對(duì)您的生活非常有用，而且是經(jīng)常應(yīng)用于我們身邊經(jīng)常發(fā)生的小事情。ESP8266無線模塊有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口（softAP接口和station接口），兩個(gè)接口可以同時(shí)使用。用戶也可以根據(jù)自己的實(shí)際情況需要進(jìn)行申請(qǐng)。SoftAP接口將手機(jī)或PC用作station并將其連接到ESP8266的softAP接口。如果需要調(diào)試，可以將PC連接到ESP8266的串口查看日志信息。反向接口作為一個(gè)站，ESP8266連接到一個(gè)無線路由器（AP），出于調(diào)試目的，您可以將PC連接到ESP8266的串行端口以查看日志信息。調(diào)試工具推薦使用如下一些工具作為ESP8266的調(diào)試工具。（用戶也可以通過自行選擇其他同類型的工具。）燒錄工具：FLASH_DOWNLOAD_TOOLS.exe串口傳輸工具：SecureCRTPortable.exe網(wǎng)絡(luò)調(diào)試工具：NetAssist.exe2.4單片機(jī)的選擇2.4.1選用繼電器選用4個(gè)型號(hào)為HK4100F-DC5V-SHG6腳繼電器，電磁繼電器是電子設(shè)備中常用的單片機(jī)。小電流用于控制大電流的操作。它具有絕緣的優(yōu)點(diǎn)，因此可以用作自動(dòng)調(diào)節(jié)，安全保護(hù)和轉(zhuǎn)換電路。在電路中，缺點(diǎn)是必須消耗電流，功耗稍微大些，有觸點(diǎn)，響應(yīng)速度不是很快。2.4.2選用三極管PNP型C集電極E發(fā)射極NPN型B基極E發(fā)射極C集電極PNP型C集電極E發(fā)射極NPN型B基極E發(fā)射極C集電極B基極圖2-1三極管選用4個(gè)型號(hào)為S8050（NPN）三極管，三極管的功能是將小電信號(hào)放大為大電信號(hào)，它也可用作非接觸式單片機(jī)。它具有放大電流的功能，并用于功率放大器中。它經(jīng)常在許多地方用作直流微控制器，其響應(yīng)對(duì)100Hz非常敏感。2.4.3選用雙向可控硅選用4個(gè)型號(hào)為插件式T1發(fā)光二極管，4個(gè)型號(hào)為IN4007二極管。雙向可控硅又稱為雙向晶閘管，雙向晶閘管是在普通晶閘管的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，它不僅能代替兩只反極性并聯(lián)的晶閘管，而且僅需一個(gè)觸電電路，是目前比較理想的交流開關(guān)器件。其英文名稱TRIAC即三端雙向交流開關(guān)之意。圖2-2雙向可控硅三端雙向可控硅也是驅(qū)動(dòng)力較大的常用功率單片機(jī)，通常用作交流非接觸式單片機(jī)中。照明控制晶閘管也屬于晶閘管。可以把控制階段和控制階段分開以提高安全性。輸出可用于安全觸發(fā)三端雙向可控硅開關(guān)，而無需并聯(lián)三端雙向可控硅開關(guān)的兩端。它的作用是可以直接觸發(fā)電容吸收電路。圖2-3光耦合可控硅考慮到這三個(gè)因素，都是使用小電壓信號(hào)來控制大電壓信號(hào)，并且繼電器的響應(yīng)速度慢，有觸點(diǎn)且閉合時(shí)會(huì)發(fā)出聲音。測(cè)試后，吸合電流需要100mA。三極管適合用作直流微控制器。晶閘管可以用作交流單片機(jī)，成功后即可選擇晶閘管。3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件組成該系統(tǒng)由主控制芯片模塊STM32F103C8T6，STC12C2052AD，照明控制晶閘管MOC3041，雙向晶閘管BT136，無線模塊ESP8266等組成。以下是對(duì)每個(gè)模塊的詳細(xì)介紹。3.2芯片3.2.1STM32F103C8T6芯片使用此芯片的優(yōu)點(diǎn)：封裝體積小，價(jià)格相比較低、相比8位單片機(jī)性能更優(yōu)，如果會(huì)使用STM32系列芯片，可作為替代方案、性價(jià)比較高、而且可以滿足小項(xiàng)目和初學(xué)的需求。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式采用串行通訊，芯片裝有UART，可以直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。該軟件程序檢測(cè)是否正在通過串行端口上的中斷發(fā)送數(shù)據(jù)幀。STM32F103C8T6芯片的串行端口具有根據(jù)SM0和SM1設(shè)置的四種操作模式。模式0是8位同步移位寄存器，模式1是10位UART傳輸，模式2是11位UART傳輸，模式3是11位UART傳輸。具有可變模式1和模式3波特率的UART位。本設(shè)計(jì)采用方法1，采用中斷方式的方法，與查詢方式的方法相比，可以節(jié)省CPU。圖3-1STM32F103C8T6芯片3.2.2STC12C2052AD芯片使用此芯片的優(yōu)點(diǎn)：1.性價(jià)比高，采用STC12系列單片機(jī)可以省掉復(fù)位電路、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，某些場(chǎng)合還可以省掉晶振，電路簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉。2.速度快，STC12系列單片機(jī)為單時(shí)鐘／機(jī)器周期(1T)，一些指令執(zhí)行速度是傳統(tǒng)8051的24倍，最低的也是3倍。3.安全性好，目前很難破譯STC12系列單片機(jī)加密程序，用戶數(shù)據(jù)可以保存到單片機(jī)內(nèi)部，很難通過用戶數(shù)據(jù)分析單片機(jī)的運(yùn)行狀況。4.可以直接用于STC12系列單片機(jī)，無須重新編寫。通過將STC12C2052AD用作從機(jī)，它主要使用自己的SPI同步通信。關(guān)鍵是要考慮到ESP8266正在使用SPI通訊，更方便且不需要模擬SPI通訊協(xié)議。除閃光燈小于STM32F103C8T6之外，其他功能均相似。該設(shè)計(jì)使用定時(shí)器作為定時(shí)部分，使用定時(shí)器定時(shí)中斷執(zhí)行精確確定時(shí)，然后在一定時(shí)間內(nèi)控制微控制器。另外，您需要使用計(jì)時(shí)器進(jìn)行調(diào)光。上電周期為20毫秒。經(jīng)過全橋式整流后，它將是一個(gè)脈動(dòng)的直流電，周期為10毫秒；晶閘管的導(dǎo)通角可以通過微控制器來控制，這是在10毫秒內(nèi)，燈泡的亮度完全取決于打開的時(shí)間是多少。圖3-2STC12C2052AD芯片對(duì)于主從芯片，采用上電自動(dòng)復(fù)位電路設(shè)計(jì)，因此未連接復(fù)位按鈕。該芯片的外部中斷功能可用于通過不帶手機(jī)的按鈕來控制家用電器的單片機(jī)。3.3WIFI模塊ESP8266是基于UART接口的WIFI無線網(wǎng)絡(luò)模塊，可以將用戶串行數(shù)據(jù)交換到無線網(wǎng)絡(luò)，串行端口WIFI模塊允許現(xiàn)有的串行設(shè)備訪問無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。模塊與手機(jī)之間的通信使用ASCII碼，手機(jī)將代碼更改為ASCII代碼進(jìn)行傳輸，UART-WIFI接收ASCII碼，并向微控制器產(chǎn)生中斷。WIFI模塊可以通過公共路由器或配置軟件等終端設(shè)置和修改密碼時(shí)，它的安全性能良好。3.4無線模塊單芯片無線收發(fā)芯片，ESP8266芯片無線收發(fā)芯片有6個(gè)數(shù)據(jù)通道，在本設(shè)計(jì)中，主從機(jī)采用數(shù)據(jù)通道為0。主機(jī)采用傳輸方法，而從機(jī)采用已知的查詢接收方法。對(duì)于主機(jī)，在接收到WIFI信號(hào)后，它將判斷接收到的數(shù)據(jù)，然后首先發(fā)送代碼字符串作為識(shí)別代碼，然后發(fā)送命令代碼。對(duì)于從機(jī)，檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，首先將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中，然后在接收到數(shù)據(jù)幀后檢查標(biāo)識(shí)碼是否可以完全匹配自身。如果是這樣，請(qǐng)自動(dòng)采取措施。否則，請(qǐng)繼續(xù)檢查信號(hào)。圖3-3無線模塊ESP8266芯片外圍電路3.5雙向晶閘管MOC3041是一種光耦合器雙向晶閘管，可以將單片機(jī)的控制信號(hào)與交流電源分開。它更穩(wěn)定，更安全。它具有自己獨(dú)特的過零檢測(cè)功能，并且在調(diào)光時(shí)省去了過零檢測(cè)電路。截止工作電流很小，但驅(qū)動(dòng)能力相對(duì)較差，長(zhǎng)時(shí)間工作后可能會(huì)燒壞，因此需要先用MOC3041驅(qū)動(dòng)雙向可控硅BT136，然后再連接電器。MOC3041驅(qū)動(dòng)電路是使用單片機(jī)控制NPN晶體管來驅(qū)動(dòng)MOC3041。控制端子設(shè)置為低電平，晶體管導(dǎo)通，光耦合器的發(fā)光二極管導(dǎo)通，指示器導(dǎo)通。如果受控晶閘管導(dǎo)通，則BT136導(dǎo)通。否則，設(shè)備將被斷開連接。圖3-4晶閘管電路設(shè)計(jì)圖3.6總體設(shè)計(jì)主機(jī)電路設(shè)計(jì)采用飛線焊接，使得內(nèi)部電路清楚明了，更加美觀。圖3-5主機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)

4系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)4.1軟件程序設(shè)計(jì)流程圖我配置C語言開發(fā)環(huán)境，并通過VC++來編寫主機(jī)軟件；并通過C語言keil編寫源程序（源代碼）。圖4-1繼電器控制程序流程圖圖4-2WIFI通訊子程序流程圖從始端開始，等待手機(jī)發(fā)出指令，下來開始處理指令，然后向從機(jī)發(fā)送指令，發(fā)送從機(jī)代碼+指令信號(hào)，之后繼電器接受命令，判斷從機(jī)代碼是否正確；如果正確，則可以使用主機(jī)可以通過命令，否則返回到上一步等待指令；如此反復(fù)幾次，可以檢測(cè)是否收到正確數(shù)據(jù)。圖4-3主程序軟件流程圖

5系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)及工作原理我配置C語言開發(fā)環(huán)境，并通過VC++來編寫主機(jī)軟件。主機(jī)向主機(jī)發(fā)送MCU來控制命令，這樣MCU主機(jī)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷，并在收到中斷后，蜂鳴器會(huì)顯示一條消息，來執(zhí)行數(shù)據(jù)處理，然后準(zhǔn)備發(fā)送給每個(gè)從機(jī)。在傳輸，編碼和添加識(shí)別碼段時(shí)，從機(jī)器中接收到識(shí)別碼后，首先判斷識(shí)別碼，如果正確，則可以使用主機(jī)可以通過命令實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和電氣產(chǎn)品的定時(shí)和調(diào)光控制。當(dāng)從機(jī)站收到計(jì)時(shí)命令時(shí)，它啟動(dòng)計(jì)時(shí)器并根據(jù)收到的命令設(shè)置特定的計(jì)時(shí)時(shí)間。一旦設(shè)置了時(shí)間，它就會(huì)相應(yīng)地顯示在數(shù)碼管上。時(shí)間用完后，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。產(chǎn)生中斷以控制晶閘管并將繼電器關(guān)閉。5.2上位機(jī)軟件的編寫下圖為手機(jī)控制系統(tǒng)的界面圖。圖5-1WIFI開關(guān)手機(jī)控制界面STC12C2052AD15.3系統(tǒng)框架圖STC12C2052AD1STC12C2052AD2STC12C2052AD2手機(jī)終端STM32F103C8T6P3.0/RxP3.1/TxSTC12C2052AD3手機(jī)終端STM32F103C8T6P3.0/RxP3.1/TxSTC12C2052AD3STC12C2052ADnSTC12C2052ADn圖5-2整體系統(tǒng)框圖5.4測(cè)試實(shí)物圖形測(cè)試實(shí)物的操作可以讓我們更加直觀的看出設(shè)計(jì)的結(jié)論—測(cè)試實(shí)物圖形。圖5-3測(cè)試實(shí)物圖形（開始）手機(jī)軟件輸入定時(shí)十秒，然后等待發(fā)送指令給繼電器，使其開關(guān)打開。圖5-4測(cè)試實(shí)物圖形（結(jié)束）5.5系統(tǒng)存在問題本系統(tǒng)存在的問題是無法在超遠(yuǎn)端控制繼電器，無法實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的控制。軟件方面：它由兩部分組成：頂部計(jì)算機(jī)和底部計(jì)算機(jī)。最好的計(jì)算機(jī)也是手機(jī)軟件。當(dāng)前，上位計(jì)算機(jī)沒有與下位計(jì)算機(jī)那樣的通信顯示界面。因?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)使用單條有線通信，所以只有上位計(jì)算機(jī)可以發(fā)送信號(hào)，而下位計(jì)算機(jī)可以接收信號(hào)；因此沒有信息交互系統(tǒng)。下層計(jì)算機(jī)是由主機(jī)和從機(jī)組合而成的系統(tǒng)，并且使用單條有線通信。它僅從父計(jì)算機(jī)接收命令，并且不向父計(jì)算機(jī)返回任何信息。主服務(wù)器和從服務(wù)器也是如此。傳輸中斷時(shí)，將使用主站和從站來進(jìn)行操作。這是安全風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)閮H使用簡(jiǎn)單的密碼修改即可在一定距離內(nèi)與無線模塊進(jìn)行通信。硬件方面：短距離無線模塊的發(fā)送和接收中會(huì)有一個(gè)盲點(diǎn)。

6結(jié)束語本課題擬設(shè)計(jì)一款基于ESP8266單片機(jī)的WIFI智能系統(tǒng),該系統(tǒng)可以自動(dòng)反應(yīng)溫度將信息傳遞給用戶,時(shí)刻保持著對(duì)開關(guān)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)插座的遠(yuǎn)程控制，提高插座的智能化。WIFI智能插座在一定程度上突破了智能家居一貫的復(fù)雜系統(tǒng)形象，配合智能手機(jī)和APP可以讓你在任何一個(gè)地方實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的效果；支持實(shí)時(shí)現(xiàn)狀反饋，并可將電器工作狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋給客戶端，支持多個(gè)定時(shí)任務(wù)的位置。經(jīng)過一個(gè)多月的研究以及對(duì)所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)化和生成，我終于實(shí)現(xiàn)了學(xué)校所需的設(shè)計(jì)文件和無線單片機(jī)的生產(chǎn)。從論文選擇到我自己的設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，可以說這個(gè)項(xiàng)目是用我在大學(xué)里學(xué)到的許多的知識(shí)獨(dú)立完成的，通過這次經(jīng)驗(yàn)，我學(xué)到了很多知識(shí)和更多的感受。通過完成這次論文的經(jīng)歷，我深刻認(rèn)識(shí)到了將理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性。通過生產(chǎn)過程和論文設(shè)計(jì)，它們不僅讓我提高了實(shí)踐技能和專業(yè)知識(shí)，而且學(xué)會(huì)了如何獨(dú)立思考，如何解決問題以及如何改變靈活的方法。通過設(shè)計(jì)畢業(yè)項(xiàng)目加深對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和記憶，并增進(jìn)對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)的理解，為大學(xué)畢業(yè)找工作提供了絕佳的機(jī)會(huì)。

7參考文獻(xiàn)[1]譚浩強(qiáng),C程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1991.[2]第5代Wi-Fi802.11ac速度較N版提高3倍[J].BQJournal.2013-10-1713:01[2013-11-16].[3]宇文珊,基于ESP8266的智能插座的設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,Wi-FiOrigins[M].CarnegieMellonUniversity.[2013-3-22].[4]林建廷/李元生，行動(dòng)商務(wù)概論、實(shí)務(wù)與應(yīng)用：無所不在的云端運(yùn)算、行動(dòng)裝置、RFID與物聯(lián)網(wǎng)[C]，電子信息出版，2012年9月第1版，ISBN：978-986-276-549-4.[5]MTNet簡(jiǎn)訊第10期[J]-交通部航港單一窗口服務(wù)平臺(tái),2009-10-26.[6]王偉，鄭金奎．MCS-51單片機(jī)主從式多機(jī)系統(tǒng)