智能开关控制系统的设计与实现
【摘要】随着科技的高速发展，人们对于便捷的需求日益增加，人工智能变为新时代的发展方向。电脑的出现不光改变了人们对生活的看法，还令这个社会加倍快速发展。微控制芯片则作为计算机的附属品，被大量应用在实际中，微控制芯片在功能上可以简单的解决一些事务，这就让人有时间去做其他的事情。精度、效率大大提高。微控制芯片的出现使生活与生产发生巨大的改变。让人们的生活与网络与智能更加密不可分。工业控制离不开开关，如何安全的生产也成为了各个公司需要思考的问题，无线控制的出现正好解决了这一难题。我在本文开头提及了wifi的就普及度与他无法想象的前景，对于wifi开关的设计我分为以下几步：提出设计方案，选择一个价格低廉，线路简单的方案。按照方案来制定硬件电路，运用编程软件来设计程序。随后进行整机调试，查找问题，对其进行解决。最后，通过手机屏幕能够简单的控制开关。
目 录
引言 1
一、WIFI与控制开关 2
（一）WIFI的发展与现状 2
（二） 控制开关的发展与现状 2
（三）智能家居的前景与现状 2
二、系统方案 3
（一）系统的设计要求 3
（二）方案比较与选择 3
三、系统硬件电路设计 4
（一）总体设计 4
（二）芯片介绍 4
（三） WIFI模块 5
（四）继电器 6
（五） wifi开关设计的基本组成 7
四、 软件设计 9
五、 系统的制作与调试 10
（一）系统制作 10
（二）硬件调试 10
（三）软件调试 10
（四）整机调试 10
总结 11
谢 辞 12
参考文献： 13
附录： 14
引言
在这技术飞速发展的今天，如何更舒适，便捷的生存，生产不仅是科学家主要研究的方向，也是当今时代的主题。在人们发明的无数创造中，有一个全新的技术慢慢出现在人们的视野之中，它如同潘多拉魔盒一般，打开了人们对信息传递重新的认知，那就是wifi技术。其实早在wifi技术成型之前，就早已存在很多种短距离通讯方式了
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，例如蓝牙技术，现在好多汽车都有蓝牙互联，它会在你开车途中给你解除困乏，给你指明前进的方向，只不过蓝牙只能实现点到点的连接，可wifi技术就比蓝牙功能强大的多，它能够如同信号塔一般，将数据向各个方向发送出去。
其实在近几年，无线路由器的使用人群是一天比一天多，每家每户基本上都装上了网路，街上的商场，电影院等公共场所也会提供wifi密码免费提供客户来方便快捷的上网浏览信息。如何将wifi技术和控制技术相结合正是本论文研究的核心所在。在日常生活中开关是不可或缺的，没有开关就不能关闭电器。但是用WIFI来控制家用电器的使用却不常见，本论文将设计一个系统将WIFI技术用于控制继电器开关从而控制电灯等负载。简单的来讲就是用wifi控制灯的开关
理论来说这一系统是可以实现的，在这之前，遥控板也是一种无线控制单元，只不过遥控板通过红外线传送信号，实现电视节目的调台。智能开关，也就是遥控。人们能够使用手机进行远程控制，摆脱了电线的桎梏。
本设计是基于无线开关设计的一套系统，它能够以手机作为媒介操控家里各个电器的开与关。因为现在手机已经是男女老少都必不可少的工具，而遥控器就功能单一的被随手乱扔。手机又具备无线传输功能，不用担心直线传播，红外传输的距离和稳定性只能望其项背了，而蓝牙的穿透能力是其最大的技术困难。手机端软件设置操作界面登陆账号，wifi模块连入网络，对其发送指令，进行连接。集成电路芯片接收到高电平输出低电平使继电器吸合或者弹开就可以实现开关。
物联网是一个市场方才成型，未来红利不可估量的全新行业。而智能家居与物联网又息息相关，是我国产业转型升级重要的一环。随着广大80后，90后成为市场消费的生力军，令智能家电市场非常火爆，产品供不应求，对于传统厂商来说多了智能控制也使产品与其他品牌多了一份竞争力。
一、WIFI与控制开关
（一）WIFI的发展与现状
信息大爆炸的今天，WIF技术大大的简便了人们对于信息获取的渠道。据市场调查，wifi在中国的渗透率达21.8%。
控制开关的发展与现状
表1 开关的发展史
开关的发展史
70年代
第一代
拉线开关
绳子易断，在一段时间后，开关的灵活性大大降低。
80年代
第二代
拇指开关
开关摁键小，易坏。
90年代
第三代
翘板开关
颜色单调，功能单一，占空间。
20世纪
第四代
触摸开关
灵敏轻触，经久耐用，零火线安装，安全可靠。
新时代
第五代
智能开关
方便快捷，不占用空间，随时随地可操控。
如表1所示，开关的不断升级是必然的，符合事物发展的必然规律。在未来，无线控制的前景不可估量。
（三）智能家居的前景与现状
物联网是一个市场方才成型，未来红利不可估量的全新行业。而智能家居与物联网又息息相关，是我国产业转型升级重要的一环。随着广大80后，90后成为市场消费的生力军，令智能家电市场非常火爆，产品供不应求，对于传统厂商来说多了智能控制也使产品与其他品牌多了一份竞争力。
在当前市面上运用智能家居概念传统家电厂商有海尔，美的等。在网络越来越普及的今天，高额的利益促使那些互联网巨头也把今后20年的发展目标盯在了智能家居的云平台上。今后影片里主人公使用手表开门，开灯的场景不再是幻想了。在不久的将来一个小小的手机就能做到生活中任何你可能想到的事情。
二、系统方案
（一）系统的设计要求
本设计要求实现在通过手机软件登陆账号即可实现wifi控制继电器吸合断开控制电器的情况下，还能够通过按键手动开关电器。最后深入研究使用双向可控硅来控制导通时间，使单位时间内从负载上流过的电流发生变化，改变功率，从而实现灯的亮暗调节。
（二）方案比较与选择
1控制芯片的选择
STC89C51RC芯片是一种国产的常见的微处理器，即使没有嵌入式系统强大的功能，但是应为它简单的操作、成本低廉、功能基本上都具有的特点，所以我选择STC89C51RC芯片作为控制芯片。
2 WIFI模块的选择
选用串口WIFI模块 ESP8266模块
ESP826601模块是嵌入式串口WIFI模块。ESP8266的核心是一块Diamond Standard 106Micro控制器，一个低功耗的32位RISC控制器。它可以支持AP（Access Point）、STA（Station）、AP+STA共存模式，并且使用高效的AT指令。
3继电器的选择
负载容量大小、负载性质、以及其他相关的电学参数都是需要我们进行考虑的。通常认为电磁控制设备转换负荷在rated voltage下current大于100ma，小于rated current的80%最为合理，故采用5v 10A的继电器。
三、系统硬件电路设计
（一）总体设计
硬件主要由晶振电路、继电器电路、wifi模块电路、微控制芯片周边电路等组成。手机端软件设置操作登陆后台服务器，wifi模块连入网络，实现目标设计.如图31所示。
目 录
引言 1
一、WIFI与控制开关 2
（一）WIFI的发展与现状 2
（二） 控制开关的发展与现状 2
（三）智能家居的前景与现状 2
二、系统方案 3
（一）系统的设计要求 3
（二）方案比较与选择 3
三、系统硬件电路设计 4
（一）总体设计 4
（二）芯片介绍 4
（三） WIFI模块 5
（四）继电器 6
（五） wifi开关设计的基本组成 7
四、 软件设计 9
五、 系统的制作与调试 10
（一）系统制作 10
（二）硬件调试 10
（三）软件调试 10
（四）整机调试 10
总结 11
谢 辞 12
参考文献： 13
附录： 14
引言
在这技术飞速发展的今天，如何更舒适，便捷的生存，生产不仅是科学家主要研究的方向，也是当今时代的主题。在人们发明的无数创造中，有一个全新的技术慢慢出现在人们的视野之中，它如同潘多拉魔盒一般，打开了人们对信息传递重新的认知，那就是wifi技术。其实早在wifi技术成型之前，就早已存在很多种短距离通讯方式了
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，例如蓝牙技术，现在好多汽车都有蓝牙互联，它会在你开车途中给你解除困乏，给你指明前进的方向，只不过蓝牙只能实现点到点的连接，可wifi技术就比蓝牙功能强大的多，它能够如同信号塔一般，将数据向各个方向发送出去。
其实在近几年，无线路由器的使用人群是一天比一天多，每家每户基本上都装上了网路，街上的商场，电影院等公共场所也会提供wifi密码免费提供客户来方便快捷的上网浏览信息。如何将wifi技术和控制技术相结合正是本论文研究的核心所在。在日常生活中开关是不可或缺的，没有开关就不能关闭电器。但是用WIFI来控制家用电器的使用却不常见，本论文将设计一个系统将WIFI技术用于控制继电器开关从而控制电灯等负载。简单的来讲就是用wifi控制灯的开关
理论来说这一系统是可以实现的，在这之前，遥控板也是一种无线控制单元，只不过遥控板通过红外线传送信号，实现电视节目的调台。智能开关，也就是遥控。人们能够使用手机进行远程控制，摆脱了电线的桎梏。
本设计是基于无线开关设计的一套系统，它能够以手机作为媒介操控家里各个电器的开与关。因为现在手机已经是男女老少都必不可少的工具，而遥控器就功能单一的被随手乱扔。手机又具备无线传输功能，不用担心直线传播，红外传输的距离和稳定性只能望其项背了，而蓝牙的穿透能力是其最大的技术困难。手机端软件设置操作界面登陆账号，wifi模块连入网络，对其发送指令，进行连接。集成电路芯片接收到高电平输出低电平使继电器吸合或者弹开就可以实现开关。
物联网是一个市场方才成型，未来红利不可估量的全新行业。而智能家居与物联网又息息相关，是我国产业转型升级重要的一环。随着广大80后，90后成为市场消费的生力军，令智能家电市场非常火爆，产品供不应求，对于传统厂商来说多了智能控制也使产品与其他品牌多了一份竞争力。
一、WIFI与控制开关
（一）WIFI的发展与现状
信息大爆炸的今天，WIF技术大大的简便了人们对于信息获取的渠道。据市场调查，wifi在中国的渗透率达21.8%。
控制开关的发展与现状
表1 开关的发展史
开关的发展史
70年代
第一代
拉线开关
绳子易断，在一段时间后，开关的灵活性大大降低。
80年代
第二代
拇指开关
开关摁键小，易坏。
90年代
第三代
翘板开关
颜色单调，功能单一，占空间。
20世纪
第四代
触摸开关
灵敏轻触，经久耐用，零火线安装，安全可靠。
新时代
第五代
智能开关
方便快捷，不占用空间，随时随地可操控。
如表1所示，开关的不断升级是必然的，符合事物发展的必然规律。在未来，无线控制的前景不可估量。
（三）智能家居的前景与现状
物联网是一个市场方才成型，未来红利不可估量的全新行业。而智能家居与物联网又息息相关，是我国产业转型升级重要的一环。随着广大80后，90后成为市场消费的生力军，令智能家电市场非常火爆，产品供不应求，对于传统厂商来说多了智能控制也使产品与其他品牌多了一份竞争力。
在当前市面上运用智能家居概念传统家电厂商有海尔，美的等。在网络越来越普及的今天，高额的利益促使那些互联网巨头也把今后20年的发展目标盯在了智能家居的云平台上。今后影片里主人公使用手表开门，开灯的场景不再是幻想了。在不久的将来一个小小的手机就能做到生活中任何你可能想到的事情。
二、系统方案
（一）系统的设计要求
本设计要求实现在通过手机软件登陆账号即可实现wifi控制继电器吸合断开控制电器的情况下，还能够通过按键手动开关电器。最后深入研究使用双向可控硅来控制导通时间，使单位时间内从负载上流过的电流发生变化，改变功率，从而实现灯的亮暗调节。
（二）方案比较与选择
1控制芯片的选择
STC89C51RC芯片是一种国产的常见的微处理器，即使没有嵌入式系统强大的功能，但是应为它简单的操作、成本低廉、功能基本上都具有的特点，所以我选择STC89C51RC芯片作为控制芯片。
2 WIFI模块的选择
选用串口WIFI模块 ESP8266模块
ESP826601模块是嵌入式串口WIFI模块。ESP8266的核心是一块Diamond Standard 106Micro控制器，一个低功耗的32位RISC控制器。它可以支持AP（Access Point）、STA（Station）、AP+STA共存模式，并且使用高效的AT指令。
3继电器的选择
负载容量大小、负载性质、以及其他相关的电学参数都是需要我们进行考虑的。通常认为电磁控制设备转换负荷在rated voltage下current大于100ma，小于rated current的80%最为合理，故采用5v 10A的继电器。
三、系统硬件电路设计
（一）总体设计
硬件主要由晶振电路、继电器电路、wifi模块电路、微控制芯片周边电路等组成。手机端软件设置操作登陆后台服务器，wifi模块连入网络，实现目标设计.如图31所示。
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