WiFi和Android的智能手机开门系统设计
目 录
一、引言 1
（一）研究背景 1
（二）设计的主要内容 1
二、总体方案设计 2
（一）方案比较 2
1、与使用钥匙开门比较 2
2、与使用遥控器开门比较 2
（二）方案设计 2
三、 系统硬件设计 3
（一）WIFI通信模块 3
1、USR-WIFI232-T硬件参数 3
2、USR-WIFI232-T特点 4
3、USR-WIFI232-T的连接 5
（二）单片机控制模块 5
1、单片机简介 5
2、STC89C52RC单片机 6
3、单片机控制电路 6
（三）继电器控制模块 7
（四）电源模块 8
四、系统软件的设计 10
（一）单片机程序设计 10
1、主程序设计 10
2、UART的通信研究 12
3、波特率设置 12
（二）安卓程序设计 13
五、安装与调试 16
（一）实物制作 16
（二）系统调试 18
（三）实现的功能 19
六、扩展功能 20
(一)车辆识别 20
（二）安全性设计和其他 20
总 结 21
致 谢 22
参考文献 23
附录一 原理图 24
附录二 PCB图 25
附录三 元件清单 26
附录四 部分程序 27
（一）单片机程序 27
（ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
二）安卓程序 29
一、引言
（一）研究背景
二十一世纪初期，物联网的概念在国内出现，经过多年的发展，物联网技术在我国有了一定的应用。智能手机的出现为智能化注入了新的活力，加快了物联网技术的发展，有了智能手机这一有效的支撑平台，物联网管理变得方便。对于用户而言，只需要查看终端（手机）就可以访问相关应用，为用户提供舒适，安全，便捷的生活。
WI-FI（wireless fidelity）是一种高频无线电信号，采用IEEE定义的无线网络通信的工业标准（IEEE 802.11），属于无线局域网（WLAN）技术。它是一种短程的无线传输技术，可以将PC（个人电脑）、手机、平板等终端用无线方式互相连接，目的是改善IEEE 802.11标准的无线网络产品之间的互通性。优点有无线接入，高速传输等，在开放区域其通讯距离可达305m，封闭性区域距离也可在122m。当前WLAN传输速率可到300Mbps到600Mbps。WiFi设备的使用频段在2.4～2.4835GHz的免许可频段，不存在其频率资源限制等问题，是一种方便灵活，价格低廉，使用高效的信息传输工具。
安卓是一种以linux为基础的开源代码操作，用于各种移动便携设备，最初由Andy Rubin开发，2005年由谷歌公司注资收购，2007年11月份谷歌公司推出第一款基于Linux的安卓开放手机操作系统，并沿袭至今，现已发展到5.0版本。安卓在全球市场份额以超过Mac os 跃居全球第一，为此基于安卓平台的各种应用也在迅速发展并逐步成熟。功能也日益强大，满足更多的社会需求。
2009年八月，时任国务院总理温家宝在无锡提出建立“感知中国”的物联网概念，开启了我国物联网建设的大幕。这势必会推动更多智能产品的发展，利用智能手机无线开启车库门的设计，即是在这样的背景下设计的，顺应了时代发展的潮流，方便了人们的生活！
（二）设计的主要内容
本设计运用智能手机的WiFi信号以及WiFi转串口相关模块，将开门信号传递给单片机，利用单片机控制继电器，实现电机的正反转，从而控制车库门的启闭。系统包括WiFi模块与手机间的通信，手机与单片机，单片机与继电器之间的相互通信。需解决的问题有：相关模块的使用及其硬件设计、安卓开发、单片机编程和串口通讯等问题。
二、总体方案设计
采用智能手机启闭车库门，无需随身携带钥匙，且具有唯一性，安全方便。它与现有开门方式比较有诸多优点。
（一）方案比较
1、与使用钥匙开门比较
传统的机械开门早在公元前3000多年前就已经出现，经过不断发展，能起到较好的防护作用。但开门需要钥匙，使用不太方便，特别是开车库门这样的需要进出车辆相对繁琐，不太适应快速的社会节奏，也和信息化，现代化的发展不相适应。手机开门不仅方便，而且很时尚，满足科技带来的便捷，是物联网时代带来的智能化、人性化的应用。
2、与使用遥控器开门比较
遥控器开门是由有无线发射和接收两个部分组成，遥控器发送无线电信号，传递给控制门部分，完成门的启闭。相对钥匙开门，人们可以在车内完成开门的动作，方便快捷。但依然需要开门工具（遥控器），且不具唯一性，因此不太安全。尽管比传统的钥匙开门技术上有了很大的创新，但依然没有手机那样便捷，市场潜力和影响力依然不如手机，也不符合物联网技术的未来走向，势必要被手机等工具替代。
（二）方案设计
基于WiFi和android的智能手机开门系统采用模块化设计。包括WiFi转串口模块；单片机控制模块；电源转换模块；继电器模块等。
系统框图如图1所示。通过轻触智能手机屏幕，来开启或关闭车库门；当开门或关门成功后，会有信号反馈给手机，发出相应音乐告知主人。本系统使用安卓2.0版本以上的手机。WiFi模块采用济南有人公司生产的USR-WIFI232-T实现WiFi信号转串口功能。单片机采用深圳宏晶科技公司生产的STC89C52RC，实现控制继电器功能。继电器采用宁波松乐有限公司生产的SRD-12VDC-SL-C型号，实现继电器控制电机运转的功能。电源转换模块采用AMS公司公司的AMS1117-3.3，实现5V转3.3V的功能。
图1 系统结构框图
三、系统硬件设计
（一）WIFI通信模块
1、USR-WIFI232-T硬件参数
本项目设计选择采用有人公司生产的USR-WIFI232-T模块，实物如图2所示。与市场其它WiFi模块比较该模块有功耗低，尺寸小，操作简单等很多优点，因此成为项目设计优先选择。
USR-WIFI232-T模块是我国济南有人物联网技术有限公司生产的低功耗小尺寸的WiFi模块，集成了MAC,基频芯片，射频收发单元，以及功率放大器。内部采用最低功耗的嵌入式结构，并针对智能家居，智能电网，手持设备，个人医疗，工业控制等低流量低频率的数据传输领域的应用，做了专业的优化。
储存温度 -40℃-125℃
尺寸 22mm x 13.5mm x 6mm,1x102mm连接器
外部接口 1×10,2mm插针
图3 USR-WIFI232-T 连接图
图6 继电器控制电路
一、引言 1
（一）研究背景 1
（二）设计的主要内容 1
二、总体方案设计 2
（一）方案比较 2
1、与使用钥匙开门比较 2
2、与使用遥控器开门比较 2
（二）方案设计 2
三、 系统硬件设计 3
（一）WIFI通信模块 3
1、USR-WIFI232-T硬件参数 3
2、USR-WIFI232-T特点 4
3、USR-WIFI232-T的连接 5
（二）单片机控制模块 5
1、单片机简介 5
2、STC89C52RC单片机 6
3、单片机控制电路 6
（三）继电器控制模块 7
（四）电源模块 8
四、系统软件的设计 10
（一）单片机程序设计 10
1、主程序设计 10
2、UART的通信研究 12
3、波特率设置 12
（二）安卓程序设计 13
五、安装与调试 16
（一）实物制作 16
（二）系统调试 18
（三）实现的功能 19
六、扩展功能 20
(一)车辆识别 20
（二）安全性设计和其他 20
总 结 21
致 谢 22
参考文献 23
附录一 原理图 24
附录二 PCB图 25
附录三 元件清单 26
附录四 部分程序 27
（一）单片机程序 27
（ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
二）安卓程序 29
一、引言
（一）研究背景
二十一世纪初期，物联网的概念在国内出现，经过多年的发展，物联网技术在我国有了一定的应用。智能手机的出现为智能化注入了新的活力，加快了物联网技术的发展，有了智能手机这一有效的支撑平台，物联网管理变得方便。对于用户而言，只需要查看终端（手机）就可以访问相关应用，为用户提供舒适，安全，便捷的生活。
WI-FI（wireless fidelity）是一种高频无线电信号，采用IEEE定义的无线网络通信的工业标准（IEEE 802.11），属于无线局域网（WLAN）技术。它是一种短程的无线传输技术，可以将PC（个人电脑）、手机、平板等终端用无线方式互相连接，目的是改善IEEE 802.11标准的无线网络产品之间的互通性。优点有无线接入，高速传输等，在开放区域其通讯距离可达305m，封闭性区域距离也可在122m。当前WLAN传输速率可到300Mbps到600Mbps。WiFi设备的使用频段在2.4～2.4835GHz的免许可频段，不存在其频率资源限制等问题，是一种方便灵活，价格低廉，使用高效的信息传输工具。
安卓是一种以linux为基础的开源代码操作，用于各种移动便携设备，最初由Andy Rubin开发，2005年由谷歌公司注资收购，2007年11月份谷歌公司推出第一款基于Linux的安卓开放手机操作系统，并沿袭至今，现已发展到5.0版本。安卓在全球市场份额以超过Mac os 跃居全球第一，为此基于安卓平台的各种应用也在迅速发展并逐步成熟。功能也日益强大，满足更多的社会需求。
2009年八月，时任国务院总理温家宝在无锡提出建立“感知中国”的物联网概念，开启了我国物联网建设的大幕。这势必会推动更多智能产品的发展，利用智能手机无线开启车库门的设计，即是在这样的背景下设计的，顺应了时代发展的潮流，方便了人们的生活！
（二）设计的主要内容
本设计运用智能手机的WiFi信号以及WiFi转串口相关模块，将开门信号传递给单片机，利用单片机控制继电器，实现电机的正反转，从而控制车库门的启闭。系统包括WiFi模块与手机间的通信，手机与单片机，单片机与继电器之间的相互通信。需解决的问题有：相关模块的使用及其硬件设计、安卓开发、单片机编程和串口通讯等问题。
二、总体方案设计
采用智能手机启闭车库门，无需随身携带钥匙，且具有唯一性，安全方便。它与现有开门方式比较有诸多优点。
（一）方案比较
1、与使用钥匙开门比较
传统的机械开门早在公元前3000多年前就已经出现，经过不断发展，能起到较好的防护作用。但开门需要钥匙，使用不太方便，特别是开车库门这样的需要进出车辆相对繁琐，不太适应快速的社会节奏，也和信息化，现代化的发展不相适应。手机开门不仅方便，而且很时尚，满足科技带来的便捷，是物联网时代带来的智能化、人性化的应用。
2、与使用遥控器开门比较
遥控器开门是由有无线发射和接收两个部分组成，遥控器发送无线电信号，传递给控制门部分，完成门的启闭。相对钥匙开门，人们可以在车内完成开门的动作，方便快捷。但依然需要开门工具（遥控器），且不具唯一性，因此不太安全。尽管比传统的钥匙开门技术上有了很大的创新，但依然没有手机那样便捷，市场潜力和影响力依然不如手机，也不符合物联网技术的未来走向，势必要被手机等工具替代。
（二）方案设计
基于WiFi和android的智能手机开门系统采用模块化设计。包括WiFi转串口模块；单片机控制模块；电源转换模块；继电器模块等。
系统框图如图1所示。通过轻触智能手机屏幕，来开启或关闭车库门；当开门或关门成功后，会有信号反馈给手机，发出相应音乐告知主人。本系统使用安卓2.0版本以上的手机。WiFi模块采用济南有人公司生产的USR-WIFI232-T实现WiFi信号转串口功能。单片机采用深圳宏晶科技公司生产的STC89C52RC，实现控制继电器功能。继电器采用宁波松乐有限公司生产的SRD-12VDC-SL-C型号，实现继电器控制电机运转的功能。电源转换模块采用AMS公司公司的AMS1117-3.3，实现5V转3.3V的功能。
图1 系统结构框图
三、系统硬件设计
（一）WIFI通信模块
1、USR-WIFI232-T硬件参数
本项目设计选择采用有人公司生产的USR-WIFI232-T模块，实物如图2所示。与市场其它WiFi模块比较该模块有功耗低，尺寸小，操作简单等很多优点，因此成为项目设计优先选择。
USR-WIFI232-T模块是我国济南有人物联网技术有限公司生产的低功耗小尺寸的WiFi模块，集成了MAC,基频芯片，射频收发单元，以及功率放大器。内部采用最低功耗的嵌入式结构，并针对智能家居，智能电网，手持设备，个人医疗，工业控制等低流量低频率的数据传输领域的应用，做了专业的优化。
储存温度 -40℃-125℃
尺寸 22mm x 13.5mm x 6mm,1x102mm连接器
外部接口 1×10,2mm插针
图3 USR-WIFI232-T 连接图
图6 继电器控制电路
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