单片机的家用电器远程控制系统
目 录
一、引言 1
（一） 家电远程控制系统的发展背景 1
（二） 家电远程控制的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控核心的方案对比 3
（二） STC89C51单片机概述 3
（三） Wifi通信概述 4
（四） ESP8266型Wifi模块及配置 5
（五） LCD1602液晶介绍 7
（六） 继电器介绍 8
三、 硬件系统设计 9
（一） 家电远程控制系统结构框图设计 9
（二） STC89C51单片机最小系统 9
（三） ESP8266Wifi模块与单片机电路设计 10
（四） 液晶屏电路设计 11
（五） 热水器、电视及空调启闭电路设计 12
四、 软件系统设计 14
（一） 家电远程控制系统流程图设计 14
（二） ESP8266Wifi软件流程设计 14
（三） 液晶屏软件流程设计 16
（四） 继电器工作流程设计 17
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序 24
一、引言
家电远程控制系统的发展背景
家电远程控制智能化系统的概念起源于上世纪70年代的美国，随后，传播到欧洲、日本等国并且得到了很好的发展。在我国，智能家电远程控制这一概念推广较晚，约在90年代末家电智能化系 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
统才得以进入国内，但发展速度惊人，至今已存在相当数量的智能化小区及住宅。?
所谓智能家电是现代电子技术、自动化技术及通信技术相结合的产物。它能够自动控制和管理家电设备，对家庭环境的安全进行监控报警，并且能够为住户提供安全舒适、高效便利的学习生活及工作环境。家电智能化系统将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器以及家庭保安装置通过有线或无线的方式连接起来，并进行集中或异地的监控、管理，保持家庭住宅环境的舒适、协调。与普通的家电相比，智能家电不仅具备传统的居住功能，提供舒适温馨，高效安全的高品位生活环境，还将一个被动静止的居住环境提升为一个有一定智慧协助能力的体贴的生活帮手，进一步优化住户的生活质量。?
家电控制远程化是现代社会最热门的话题之一，它的目标是通过网络等信息通信技术手段实现对家电电器等的智能控制，使其能够给人们提供生活便利，让人们拥有一个舒适温馨的家电生活环境。目前，已经有越来越多的机构和个人开始了对智能家电的研究?。?
随着信息技术的发展，家电远程化控制系统的发展越来越成熟，它可提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段，使生活更加舒适、便利和安全，因此本文以智能家电作为主题，提出了以双音多频解码通信的方式来进行家电的远程控制系统。
家电远程控制的国内外发展现状
目前国际上对于家电远程控制系统的研究和开发正处于如火如荼的状态，各种新型的家电远程控制系统正在不断地投入到生产和人们的家居生活中，目前国外最著名并且技术最为成熟的当属美国的X-10家庭自动化系统，X-10目前已经在欧美国家成为一种标准协议，它主要的功能是通过一条通信协议能够将家庭中的所有电器进行集中管理，通过远程的信息交互，比如几乎人手一个的手机或者汽车，就可以直接实现对家中空调、电视以及窗帘等的开关，为人们的家居生活添加了极大的舒适性和方便性。而在国内，许多著名的电器企业也在不断地加大对智能家居的开发和研制，比如海尔电器以及美的电器，目前都已经研制出了通过GSM通信协议就能遥控空调或者电视的方案。
本文主要研究内容
本文选用了STC89C51单片机以及ESP8266型Wifi集成模块设计了一款能够实现家电远程操控的系统，在该过程中对STC89C51单片机及其最小系统、Wifi技术以及ESP8266模块的使用、LCD1602液晶屏的显示原理和使用方法等都做了认真的研究。
方案选择及元器件介绍
主控核心的方案对比
方案一：选择中国宏晶公司推出的8位单片机STC89C51单片机作为本控制系统的主控单片机，STC89C51单片机同美国ATMEL公司的AT89C51属于同一种类型的单片机，都属于C51，片内采用INTEL公司的MCS-51内核作为片内的CPU，在CPU外部集成了一些常用的外围模块，如UART串口、两个外部中断管脚以及定时器模块等。STC89C51单片机的定时器是一款具有16位精度的高性能定时器，它的精确定时使得它能够应用在一些需要精确定时的场合。由于大学期间对51单片机有过系统的学习，并且已经掌握了其使用方法，因此本系统选择STC89C51单片机作为主控核心，能够大大缩短毕业设计的开发周期。
方案二：采用ATMEL公司的AVR系列单片机，AVR单片机也是一种典型的单片机，有着广泛的使用人群。AVR单片机是ATMEL公司为了改进C51单片机速度慢而开发出的，这种单片机在推出后迅速的赢得了市场，因为很多应用已经无法忍受51单片机的处理速度了。由于51单片机在进入市场时还没有一套完善的稳定措施，为了得到较为稳定的性能，因此51单片机采用了机器周期概念，将主频降地非常的低，只有较低的主频才能保证稳定性。随着电子技术的发展，ATMEL公司的设计人员已经迅速的掌握了一套完善的稳定措施，抛弃了机器周期的概念，能够让单片机在高速运行时也能取得很好的稳定性能，这就是AVR单片机。在片内集成度方面，AVR单片机的多数型号都集成了看门狗模块、AD以及DA转换模块、EEPROM储存器模块以及IIC接口等模块，这对于开发复杂的系统起到很大的帮助，推动了片上系统（SOC）概念的普及，也就是说通过一个AVR单片机芯片就可以完成信号的采集、处理以及控制等主要操作，外部只需要极简单的硬件电路即可实现。
通过对上述两款单片机在性价比以及自身知识掌握程度方面的权衡，本课题最终决定选用C51单片机作为主控核心，这样不但能够降低毕业设计的成本，更能保证毕业设计的质量。
STC89C51单片机概述
STC89C51单片机是中国宏晶公司早期推向市场的一款8位数据处理宽度的高性能单片机，这款单片机的主要竞争对象是ATMEL公司的AT89C51单片机，通过两款芯片名称可以发现它们全属于C51单片机，内核全部采用INTEL公司在上世纪研发的MCS-51作为CPU，下图2-1是STC89C51单片机芯片的外形图。在能耗方面，宏晶公司突破了AT89C51单片机的高功耗缺点，将独特的电源处理模块植入到了STC89C51芯片内部，使得STC89C51能够在3.3V直流电压下正常工作，另外其宽电压工作特点使得它能够最大在6.5V下工作。宏晶公司为了降低该芯片的功耗，还做了另外一个非常重要的改进，使得STC89C51单片机能够在0至35M的时钟频率下工作，由于越高的频率将带来越高的功耗，因此用户可以根据自身系统的实际情况灵活调节主频的大小，将功耗降低到合适的程度。另外值得注意的是STC89C51单片机能够在0MHz频率下工作，这主要得益于其独特的低功耗模式，在低功耗模式下系统CPU及一切外围模块停止工作，这样就极大地减少了系统不工作时的功耗问题，而当让系统再次工作时只需要给其低功耗管脚施加一个高电平，STC89C51单片机就能够在1ns时间内迅速恢复正常工作。
一、引言 1
（一） 家电远程控制系统的发展背景 1
（二） 家电远程控制的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控核心的方案对比 3
（二） STC89C51单片机概述 3
（三） Wifi通信概述 4
（四） ESP8266型Wifi模块及配置 5
（五） LCD1602液晶介绍 7
（六） 继电器介绍 8
三、 硬件系统设计 9
（一） 家电远程控制系统结构框图设计 9
（二） STC89C51单片机最小系统 9
（三） ESP8266Wifi模块与单片机电路设计 10
（四） 液晶屏电路设计 11
（五） 热水器、电视及空调启闭电路设计 12
四、 软件系统设计 14
（一） 家电远程控制系统流程图设计 14
（二） ESP8266Wifi软件流程设计 14
（三） 液晶屏软件流程设计 16
（四） 继电器工作流程设计 17
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序 24
一、引言
家电远程控制系统的发展背景
家电远程控制智能化系统的概念起源于上世纪70年代的美国，随后，传播到欧洲、日本等国并且得到了很好的发展。在我国，智能家电远程控制这一概念推广较晚，约在90年代末家电智能化系 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
统才得以进入国内，但发展速度惊人，至今已存在相当数量的智能化小区及住宅。?
所谓智能家电是现代电子技术、自动化技术及通信技术相结合的产物。它能够自动控制和管理家电设备，对家庭环境的安全进行监控报警，并且能够为住户提供安全舒适、高效便利的学习生活及工作环境。家电智能化系统将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器以及家庭保安装置通过有线或无线的方式连接起来，并进行集中或异地的监控、管理，保持家庭住宅环境的舒适、协调。与普通的家电相比，智能家电不仅具备传统的居住功能，提供舒适温馨，高效安全的高品位生活环境，还将一个被动静止的居住环境提升为一个有一定智慧协助能力的体贴的生活帮手，进一步优化住户的生活质量。?
家电控制远程化是现代社会最热门的话题之一，它的目标是通过网络等信息通信技术手段实现对家电电器等的智能控制，使其能够给人们提供生活便利，让人们拥有一个舒适温馨的家电生活环境。目前，已经有越来越多的机构和个人开始了对智能家电的研究?。?
随着信息技术的发展，家电远程化控制系统的发展越来越成熟，它可提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段，使生活更加舒适、便利和安全，因此本文以智能家电作为主题，提出了以双音多频解码通信的方式来进行家电的远程控制系统。
家电远程控制的国内外发展现状
目前国际上对于家电远程控制系统的研究和开发正处于如火如荼的状态，各种新型的家电远程控制系统正在不断地投入到生产和人们的家居生活中，目前国外最著名并且技术最为成熟的当属美国的X-10家庭自动化系统，X-10目前已经在欧美国家成为一种标准协议，它主要的功能是通过一条通信协议能够将家庭中的所有电器进行集中管理，通过远程的信息交互，比如几乎人手一个的手机或者汽车，就可以直接实现对家中空调、电视以及窗帘等的开关，为人们的家居生活添加了极大的舒适性和方便性。而在国内，许多著名的电器企业也在不断地加大对智能家居的开发和研制，比如海尔电器以及美的电器，目前都已经研制出了通过GSM通信协议就能遥控空调或者电视的方案。
本文主要研究内容
本文选用了STC89C51单片机以及ESP8266型Wifi集成模块设计了一款能够实现家电远程操控的系统，在该过程中对STC89C51单片机及其最小系统、Wifi技术以及ESP8266模块的使用、LCD1602液晶屏的显示原理和使用方法等都做了认真的研究。
方案选择及元器件介绍
主控核心的方案对比
方案一：选择中国宏晶公司推出的8位单片机STC89C51单片机作为本控制系统的主控单片机，STC89C51单片机同美国ATMEL公司的AT89C51属于同一种类型的单片机，都属于C51，片内采用INTEL公司的MCS-51内核作为片内的CPU，在CPU外部集成了一些常用的外围模块，如UART串口、两个外部中断管脚以及定时器模块等。STC89C51单片机的定时器是一款具有16位精度的高性能定时器，它的精确定时使得它能够应用在一些需要精确定时的场合。由于大学期间对51单片机有过系统的学习，并且已经掌握了其使用方法，因此本系统选择STC89C51单片机作为主控核心，能够大大缩短毕业设计的开发周期。
方案二：采用ATMEL公司的AVR系列单片机，AVR单片机也是一种典型的单片机，有着广泛的使用人群。AVR单片机是ATMEL公司为了改进C51单片机速度慢而开发出的，这种单片机在推出后迅速的赢得了市场，因为很多应用已经无法忍受51单片机的处理速度了。由于51单片机在进入市场时还没有一套完善的稳定措施，为了得到较为稳定的性能，因此51单片机采用了机器周期概念，将主频降地非常的低，只有较低的主频才能保证稳定性。随着电子技术的发展，ATMEL公司的设计人员已经迅速的掌握了一套完善的稳定措施，抛弃了机器周期的概念，能够让单片机在高速运行时也能取得很好的稳定性能，这就是AVR单片机。在片内集成度方面，AVR单片机的多数型号都集成了看门狗模块、AD以及DA转换模块、EEPROM储存器模块以及IIC接口等模块，这对于开发复杂的系统起到很大的帮助，推动了片上系统（SOC）概念的普及，也就是说通过一个AVR单片机芯片就可以完成信号的采集、处理以及控制等主要操作，外部只需要极简单的硬件电路即可实现。
通过对上述两款单片机在性价比以及自身知识掌握程度方面的权衡，本课题最终决定选用C51单片机作为主控核心，这样不但能够降低毕业设计的成本，更能保证毕业设计的质量。
STC89C51单片机概述
STC89C51单片机是中国宏晶公司早期推向市场的一款8位数据处理宽度的高性能单片机，这款单片机的主要竞争对象是ATMEL公司的AT89C51单片机，通过两款芯片名称可以发现它们全属于C51单片机，内核全部采用INTEL公司在上世纪研发的MCS-51作为CPU，下图2-1是STC89C51单片机芯片的外形图。在能耗方面，宏晶公司突破了AT89C51单片机的高功耗缺点，将独特的电源处理模块植入到了STC89C51芯片内部，使得STC89C51能够在3.3V直流电压下正常工作，另外其宽电压工作特点使得它能够最大在6.5V下工作。宏晶公司为了降低该芯片的功耗，还做了另外一个非常重要的改进，使得STC89C51单片机能够在0至35M的时钟频率下工作，由于越高的频率将带来越高的功耗，因此用户可以根据自身系统的实际情况灵活调节主频的大小，将功耗降低到合适的程度。另外值得注意的是STC89C51单片机能够在0MHz频率下工作，这主要得益于其独特的低功耗模式，在低功耗模式下系统CPU及一切外围模块停止工作，这样就极大地减少了系统不工作时的功耗问题，而当让系统再次工作时只需要给其低功耗管脚施加一个高电平，STC89C51单片机就能够在1ns时间内迅速恢复正常工作。
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