浅谈WiFi智能灯光控制系统设计

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摘要：基于智能家居的理念，设计了一种将无线wifi技术与灯光控制相结合的智能家居灯光控制系统。该系统采用移动终端实现LED灯的开关控制和LED灯亮度变化的无线远程遥控功能，具有成本低、传输速率高、可移动等优点，取代了传统灯光控制耗时费力的有线控制。

关键词：WiFi技术；智能灯光控制；单片机

1系统总体方案

提出了一种智能家居远程控制系统方案，所设计的控制系统采用STC89C1为主控制芯片，通过外接端口进行其他模块的扩展。所接的外部扩展模块包括WiFi无线模块、显示模块和电源控制模块等部分。由上述几个模块组成了该控制系统的基础应用功能，最后由导线将各个模块连接汇总进行控制。每个控制模块都可以高效地完成控制任务，主控制模块的作用就是将各个模块的信号进行检测收集后再传输到其他模块进行执行工作，通过该方法形成的闭环反馈。能够高效地对智能家居系统中的每个环节进行精确控制。单从控制系统的控制手段上来看，控制手段可以分为本地、远程控制两大类。本地控制主要是通过指纹识别配合一系列的执行机构进行控制，同时结合语音识别模块实现在家中对智能家居的精准控制。远程控制主要采用WiFi模块向被控制的对象发送控制信号进行远程操控，再由TFT模块对处理好的数据信息通过显示模块给操作者看。

2硬件选择

2.1STC89C51单片机

接下来来看一个比较优秀的例子。比如说在stc公司生产的一种性能好而且消耗低的STC89C51，它就是属于一种微控制器。拥有着可编程的Flash储存器。内核方面是采用了mcs51内核。CPU有8位，并且系统内可以进行编程。这个控制器十分的灵活，而且高效。在控制应用方面，是属于比较优秀的例子。在实验中供电口为USB接口，经过六角开关操纵，还有电阻，电源指示灯为LED，这些一起组成电源电路。STC89C51的作业电压为5v左右，所以在连接电路时需事先用万能表测出“+”，“-”两极，单片机另外两个引脚，实验中无需应用。复位电路。通过外部衔接的电路，最终也会进行复位操作，而且由其中一部分便可进行连接，这其中的复位电路主要由Schmidttrigger操控。而且实现复位主要通过自主或是按键两种方法，要注意的是操作该流程时每个机器的周期需要在s5p2上，并经过R18引脚和C1引脚来确定复位，复位时间至少5ms。单片机的时钟电路。此电路主要是利用单片机里面芯片中的震荡电路来达到操控整个实验的目的。由外接晶体谐振器和电容两部分构成。所以在实验中，晶体震荡期，数值达到12万赫兹，电容值大约在30μF。

2.2WiFi模块电路

那么单片机和模块之间是用什么通信方式进行串联，原理上它是采用串口的，通信的频率9600，然后模块供电的电压达到了DC3.5v，因为它整一个设计是要加上一个降压的电路，所以在降压方面，芯片是选材使用ams111733转换成了DC3.3vWiFi的模块，把rxd连接txd。这一种网络模块就可以通过串口WiFi的模块，然后把数据接到了无线网络里，传统的模块就可以接入无线WiFi。这个项目主要用到ESP8266WiFi模块，作用是把路由器进行连接，然后接收客户端发送的指令，对单片机进行控制。这个模块又叫做串口的WiFi模块，实在物联网进行传输的，主要功能是将串口或TTL电平转化为无线网络通信嵌入式的标准模块，在传统的硬件设备嵌入WiFi模块可以用WiFi接入互联网，这在无线智能家居里面的作用是非常重要的。

2.3继电器模块电路

一般电磁式的继电器大概是分为铁芯、铁圈、衔铁、触点簧片等来组成的，我们要往线圈的两边加上一定的电压，这样就会产生对应的电流,这样电磁的效应就产生了，电磁力和衔铁之间会吸在一起，就会和弹簧的力相互抵消了。然后衔铁上的触点就会和原来的点分开，这样不断循环，进行一个吸合与分开的过程来实现控制中的开启和关闭的操作，这种操作用电流来控制，当线圈不接电的时候，磁性也会消失，然后衔铁会随着作用力返回原来的位置，原先连接的触点也会分开。继电器上有3个引脚，其中两边的脚是线圈，也叫做直流电阻，它是由电压进行驱动的，大小为5V的直流电压，在继电器中间的触点是com公共端与其一排的另两个脚，其中一个是常开（最好用工具测试），另一个是常闭。

3软件选择

3.1主程序设计

在系统设计时，可采用软件设计和调整流程等方法实现详细操作，在挑选语言标准编程时，选用C语言是由于其两方面的优点，一是操作简易方便，而是可以有效解决许多数据问题。要把主程序进行初始化，输出时序IO口驱动DHT11温湿度传感器对外输出温湿度的相关数据，经过数据转换等方式，将数据发送给WiFi模块。

3.2实现方式

当STC89C51监测WiFi串口接收到数据时，当移动终端设备连接ESP8266发出的WiFi后，可通过监测得到的数据对LED进行控制。将LED控制分为整体控制和分组控制两部分。整体控制分为将LED全部开启和关闭；分组将两个LED分开控制，分别实现LED的开启和关闭，开启时默认最高亮度，然后可以选择LED的亮度档位，设计实现3种亮度档位之间的变换，3种亮度档位分别是PWM占空比为30%、60%和100%完成一次控制结束后，STM32单片机继续监控WiFi串口数据。

4仿真调试

4.1软件调试

对此程序进行开发的时候都要有一个固定的开发平台，而这个固定的开发平台，所采用的是Keil。这个平台使用感受非常的好，它能够允许多种类型的操作软件同时进行，这样子就可以在选择汇编代码时，选择的编写语言也比较多样。它不仅仅可以在选择用C语言来进行编写，还可以用汇编的代码来完成这项工作。不仅如此，这个平台中有非常多的数据函数也可以直接被应用，这样子就可以非常高效地让软件开发者完成程序的开发工作，同时也减少了在软件开发者编写程序过程中所存在的那些错误。把C语言和汇编语言进行总结的时候，会发现C语言其实本身有非常多的优点。C语言的兼容性非常高，还拥有着非常好的可读性以及一致性，这就对软件编程者非常便利，它可以大大降低了使用者对其使用的操作难度，C语言可以使用者更加容易进行掌握。不仅如此C语言有一个功能非常强大的函数库，并且这个函数库中所应用的软件的界面也是非常熟悉的Windows，这就大大降低了人们对它的操作难度。当操作者对这个软件进行编写的时候要比汇编语言的工作效率要高。如果当时程序编码人员应用C语言的话，就可以非常轻松的发挥这个软件该有的强大优势。

4.2硬件调试

4.2.1硬件焊接第一步做地就是要对电路的所有的原件进行详细的检查，只有保障当时电路中所有的原件都要符合国家要求的时候，才能够进行下一步操作。这样的操作能够更加有效地避免了，由于原件出现了故障对电路的运行造成的负面影响，提前做好准备之后就大大防范了这种风险的发生。除此之外，所有的焊接线都需要严格按照国家的要求来进行，相关工作人员不可以随意地对这些焊接线路进行更改，不要为以后因为自己工作方便而随意对焊接线路进行修改。等到整个焊接工作完成以后，如果想要保证接下来的工作更加容易进行，就要对不同线路进行不同的标记。

4.2.2实物调试通过Keil软件，能够对程序进行功能的编写与设计，之后将编写完成的程序进行编译与下载，同时在此过程中检测并修改程序中出现的语法问题，并进行二次编译下载，从而达成对数据的配置目标。上述过程结束后，就可以使用下载器来完成已编译完成的程序的下载，通过运行与调试来寻找程序中存在的不足之处，在运行结束后针对存在的问题对程序进行修改与完善。对硬件的功能调试只需要首先检测其最小工作系统是否能够正常运行，之后按下复位键，便能够初始化该工作系统，恢复初始的设置。这个过程中如果需要判断初始化测试的完成程度，可以通过显示屏的数据来进行辨别判断，这样能够更好更精准地满足其工作要求。

5结语

照明灯具控制大多采用普通开关，即使相关部门进行严格管理和查看，仍不可避免地出现忘记关灯的现象，尤其是在白天，这样的行为从而造成了大量的能源浪费。各种各样的照明灯具都具有一定的使用寿命，在没必要的情况下仍然开灯必然会缩短各种灯具的使用寿命。智能家居灯光控制系统是一项不断成熟且具有良好发展前景的技术。目前，我国在该领域还处于小规模、高精尖的应用阶段，但在不久的将来会将其广泛应用于普通家庭场所，它将给人们的日常生活带来许多便利。

参考文献

[1]张晓诺.基于Android的智能家居环境监测系统APP设计与实现[J].软件,2015,36(2):77-79.

[2]魏海波.基于ARM和zigbee技术的智能家居灯光控制系统的设计与实现[D].江西:江西科技师范大学通信与电子学院,2014.

[3]黄堃.基于计算机网络技术的计算机网络信息安全及其防护策略分析[J].软件,2018,39(6):139-141.

作者：戎琪 张璐 郭富强 杨晶 马永强 单位：集宁师范学院计算机学院