基于WiFi的照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分析

1、-. z.基于WiFi的照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 摘 要：基于ESP8266無(wú)線WiFi模塊，并結(jié)合Android智能移動(dòng)終端，文中設(shè)計(jì)了一款可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)開(kāi)、關(guān)燈的照明控制系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：WiFi；照明；控制；ESP8266；Android 中圖：TP393.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302201706-00-02 0 引 言 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)、控制技術(shù)的開(kāi)展，智能化應(yīng)用技術(shù)得到了不斷進(jìn)步。智能照明就是一種典型的智能化應(yīng)用。隨著社會(huì)需求的不斷變化，傳統(tǒng)的照明控制方式由于需要使用者近距離操作照明設(shè)備開(kāi)關(guān)，給使用者帶來(lái)諸多不便，因此已無(wú)法滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求。人們更希望

2、通過(guò)現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，利用隨身攜帶的手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端來(lái)對(duì)家用電燈等照明設(shè)備進(jìn)展開(kāi)關(guān)操作。本文基于這項(xiàng)需求，設(shè)計(jì)了一款在WiFi環(huán)境下可使用智能手機(jī)等移動(dòng)終端設(shè)備進(jìn)展開(kāi)關(guān)燈操作的照明控制系統(tǒng)。 1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包含WiFi局域網(wǎng)接入節(jié)點(diǎn)、WiFi燈光控制節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)終端軟件設(shè)計(jì)。其中WiFi通信局部由ESP8266模塊實(shí)現(xiàn)。ESP8266采用樂(lè)鑫智能互聯(lián)平臺(tái)提供的ESP8266無(wú)線WiFi模塊，擁有高性能無(wú)線SOC，使無(wú)線平臺(tái)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)變得實(shí)用、方便。ESP8266 為系統(tǒng)提供了一個(gè)完整且自成體系的WiFi網(wǎng)絡(luò)解決方案，能夠獨(dú)立運(yùn)行、處理相關(guān)指令。作為控制系

3、統(tǒng)的主要芯片，ESP8266還具有透明傳輸功能，可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)，卻不修改數(shù)據(jù)，直接傳送到下一端，使得接收方接到數(shù)據(jù)容和長(zhǎng)度一致的數(shù)據(jù)，在傳輸過(guò)程中保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性1。ESP8266模塊可配置成Station客戶端、AP接入節(jié)點(diǎn)、Station + AP三種模式，即ESP8266模塊可作為一個(gè)設(shè)備Client連接區(qū)域網(wǎng)的路由，也可設(shè)置成一個(gè)路由Sever，既作為局域網(wǎng)里的Client同時(shí)又是其他Client的Sever。系y的總體工作過(guò)程如圖1所示。 1WiFi局域網(wǎng)接入節(jié)點(diǎn)。接入節(jié)點(diǎn)是控制信號(hào)進(jìn)展傳輸?shù)妮d體，接入節(jié)點(diǎn)使各系統(tǒng)之間建立穩(wěn)定、良好的信道。本文將一個(gè)ESP8266模塊設(shè)置為

4、AP工作模式，作為局域網(wǎng)的接入節(jié)點(diǎn)。 2WiFi燈光控制節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)主要由ESP8266 模塊構(gòu)成。本文將每一個(gè)控制燈的ESP8266模塊設(shè)置為Station工作模式，用以承受用戶的目標(biāo)指令，并向所控?zé)魝鬏旈_(kāi)、關(guān)控制信號(hào)。 3移動(dòng)終端軟件。基于Eclipse軟件環(huán)境進(jìn)展Android應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)，該軟件在用戶使用過(guò)程中相當(dāng)于照明燈的遙控器。 2 WiFi接入節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn) 通過(guò)串口調(diào)試助手等軟件工具向ESP8266模塊發(fā)送AT指令，將模塊設(shè)置為AP工作模式。具體分為如下幾步： 1發(fā)送命令A(yù)T+RST使模塊重新啟動(dòng)，等待模塊響應(yīng)OK后，再進(jìn)展下一步設(shè)置。 2指令A(yù)T+CWMODE=用于設(shè)置ESP8

5、266模塊的工作模式，其中MODE=1表示Station模式；MODE=2表示AP模式；MODE=3表示AP兼Station模式。此處，需要發(fā)送命令A(yù)T+CWMODE=2將模塊設(shè)置為AP模式。等待模塊響應(yīng)OK之后，再發(fā)送命令A(yù)T+RST使得模塊重啟后設(shè)置生效。等待模塊再次響應(yīng)OK后，模塊的AP模式已經(jīng)開(kāi)啟，然后進(jìn)展下一步設(shè)置。 3指令A(yù)T+CWSAP=，用于設(shè)置AP模式下的參數(shù)，其中SSID為字符串參數(shù)，用于表示接入點(diǎn)的名稱；PWD為字符串參數(shù)，用于表示密碼，密碼限制在64字節(jié)以；CHL表示通道號(hào)，E的取值及功能見(jiàn)表1所列。 發(fā)送命令A(yù)T+CWSAP=LampControl，123456，11

6、，0，待模塊響應(yīng)OK后，就可在手機(jī)、平板電腦或計(jì)算機(jī)過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡連接到接入節(jié)點(diǎn)，之后再進(jìn)展下一步設(shè)置。 4指令A(yù)T+ CIPMU*=MODE用于啟動(dòng)連接，其中，MODE=0為單路連接模式；MODE=1為多路連接模式。指令A(yù)T+CIPSERVER=MODE，PORT用于設(shè)置效勞器，其中MODE=0為關(guān)閉效勞器模式；MODE=1為開(kāi)啟效勞器模式，PORT為端口號(hào)，缺省值為333。只有在開(kāi)啟多連接模式時(shí)才能開(kāi)啟效勞器模式。 發(fā)送命令A(yù)T+CIPMU*=1，待模塊響應(yīng)OK后再發(fā)送命令A(yù)T+CIPSERVER=1，8080，待模塊再次響應(yīng)OK后就可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手在TCP Client模式下添加IP：19

7、2.168.4.1模塊默認(rèn)IP，端口8080。至此，WiFi接入節(jié)點(diǎn)已設(shè)置成功。 3 WiFi燈控節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn) 通過(guò)串口調(diào)試助手等軟件工具，向ESP8266模塊發(fā)送AT指令，將模塊設(shè)置為Station工作模式。 1發(fā)送命令A(yù)T+RST使得模塊重新啟動(dòng)，待模塊響應(yīng)OK之后，進(jìn)展下一步設(shè)置。 2發(fā)送命令A(yù)T+CWMODE=1，將模塊設(shè)置為Station模式。待模塊響應(yīng)OK后，再發(fā)送命令A(yù)T+RST使得模塊重啟后設(shè)置生效。當(dāng)模塊再次響應(yīng)OK，則模塊的Station模式已經(jīng)開(kāi)啟，可發(fā)送命令A(yù)T+CWLAP查看當(dāng)前可用的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)。 3指令A(yù)T+CWJAP=，用于參加網(wǎng)絡(luò)，其中SSID為要參加的網(wǎng)絡(luò)名稱，

8、PWD為密碼。 發(fā)送命令A(yù)T+CWJAP = LampControl， 123456連接到網(wǎng)絡(luò)中。待模塊響應(yīng)OK后，發(fā)送命令A(yù)T+CIFSR可查看本機(jī)的IP地址，假設(shè)能查看到IP地址則表示本節(jié)點(diǎn)已經(jīng)正確和AP節(jié)點(diǎn)相連。 4發(fā)送命令A(yù)T+CIPMU*=1翻開(kāi)多路連接。 5指令A(yù)T+CIPSTART=，用于建立TCP連接或注冊(cè)UDP端口號(hào)，其中ID為04的連接編號(hào)，TYPE為字符串參數(shù)，設(shè)為T(mén)CP時(shí)表示建立TCP連接，設(shè)為UDP時(shí)表示建立UDP連接，ADDR為字符串參數(shù)，表示遠(yuǎn)程效勞器的IP地址，PORT為遠(yuǎn)程效勞器的端口號(hào)。 發(fā)送命令A(yù)T+CIPSTART=0，TCP，192.168.4.1，8

9、080建立燈控節(jié)點(diǎn)和接入節(jié)點(diǎn)之間的TCP連接。待響應(yīng) OK后則表示連接成功。 6指令A(yù)T+CIPSEND=，用于向指定ID發(fā)送指定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。模塊收到此命令后先換行返回，然后開(kāi)場(chǎng)接收串口數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度滿足LENGTH時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)發(fā)送成功則返回SEND OK。 發(fā)送命令A(yù)T+CIPSEND=0，8并發(fā)送數(shù)據(jù)12345678給接入節(jié)點(diǎn)。 4 Android移動(dòng)終端軟件設(shè)計(jì) 使用Android SDK、JDK、ADT、Eclipse等工具開(kāi)發(fā)手機(jī)客戶端控制軟件2。手機(jī)客戶端控制軟件的界面設(shè)計(jì)主要使用ToggleButton控件或RadioButton控件以方便用戶對(duì)燈進(jìn)展開(kāi)關(guān)操作。為控件添

10、加事件響應(yīng)，當(dāng)用戶操作軟件時(shí)，將開(kāi)、關(guān)燈的信息發(fā)送給WiFi接入節(jié)點(diǎn)3。核心代碼如下： Socket socket = new Socker192.168.4.1，8080； OutputStream os = socket.getOutputStream； os.writeLampOn； os.close； socket.close； 5 系統(tǒng)測(cè)試 連通燈的控制電源，將燈控節(jié)點(diǎn)接入預(yù)定的WiFi網(wǎng)絡(luò)，將手機(jī)也接入同一WiFi網(wǎng)絡(luò)，操作手機(jī)中的控制軟件，成功實(shí)現(xiàn)對(duì)燈的開(kāi)、關(guān)操作。 6 結(jié) 語(yǔ) 本文設(shè)計(jì)了一種在WiFi環(huán)境下，可在裝有Android系統(tǒng)的移動(dòng)終端上通過(guò)軟件操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)燈的開(kāi)關(guān)操作的無(wú)線照明控制系統(tǒng)。文中詳細(xì)介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路、實(shí)現(xiàn)方法，并通過(guò)測(cè)試證明了系統(tǒng)的有效性。 參考文獻(xiàn) 1唐遠(yuǎn)鴻，巖，菲，等.基于WiFih境下LED照明智能化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.科技視界，20169：46-47. 2繆賢浩.基于WiFi的mp3音樂(lè)播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.工業(yè)技術(shù)，20164：197. 3剛.瘋狂Android講義M.：電子工業(yè)，2013. 4王潤(rùn)民，王健.基于ZigBee的道路照明智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2014，412：56-58. 5何永玲，吳耀龍.基于WiFi和移動(dòng)