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基于Android智能手机的远程控制电灯系统

来源:万方期刊网  时间:2018-05-11 09:45:03  点击:

  (上海海事大学)

  摘要:远程控制电灯系统是一种不需要开关,通过Android智能手机对电灯实现远距离监测以及调控的装置。即开关放置在WIFI环境下,通过手机APP发送调节信号至开关上的信号接收模块,在转化成程命令对控制模块进行控制。本文是对其总体结构、工作方法进行了详细的介绍。

  关键词:远程控制 单片机控制 智能家居

  引言

  随着社会信息化的加快,人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益紧密。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时,也对传统的住宅提出了挑战,社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要求早已不只是物理空间,更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。

  智能家居控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络为物理平台,计算机网络技术为技术平台,现场总线为应用操作平台,构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。

  智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统,以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平.

  1.项目概述

  基于Android智能手机的远程控制电灯系统是一种不需要开关,通过手机对电灯实现远距离监测以及调控的装置。即开关放置在WIFI环境下,通过手机APP发送调节信号至开关上的信号接收模块,在转化成程命令对控制模块进行控制。

  2.研究的理论框架

  

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  图1

  实现智能化离不开运算和控制单元,本系统采用单片机作为主控器件,单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件由单片机扩展的存储器、输入/出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和各类家居传感器组成;软件由单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序组成。在单片机应用系统开发的过程中,应不断调整软、硬件,协调地进行软、硬件设计,以提高工作效率,当系统硬件和软件紧密配合、协调一致,就可以组成高性能的单片机应用系统。

  3.研究方法

  3.1系统功能实现原理

  对于智能开关,通电以后,首先进行上电自检,自检无问题之后,则尝试连接WiFi,如果之前有连接过该WiFi,则WiFi信息会保存下来,直接连接上;如果第一次连接该WiFi或者WiFi信息改动,则启动蓝牙,等待手机搜索到该设备并连接上蓝牙,为设备选择以及传输WiFi信息,在得到WiFi信息后断开蓝牙电源,连接WiFi电源,再次尝试连接,如若连接成功,则由设备发出指令尝试连接服务器,将自身设备发送至服务器。至此,设备连接完成。

  3.2无线WiFi模块

  无线WiFi模块选择拥有高性能无线SOC 的ESP8266,它以最低成本提供最大实用性,为WiFi 功能嵌入其他系统提供无限可能。

  3.3 实时远控系统

  SOCKET用于在两个基于TCP/IP协议的应用程序之间相互通信。最早出现在UNIX系统中,是UNIX系统主要的信息传递方式。在WINDOWS系统中,SOCKET称为WINSOCK。

  它具有两个基本概念:客户方和服务方。当两个应用之间需要采用SOCKET通信时,首先需要在两个应用之间(可能位于同一台机器,也可能位于不同的机器)建立SOCKET连接,发起呼叫连接请求的一方为客户方,接受呼叫连接请求的一方成为服务方。客户方和服务方是相对的,同一个应用可以是客户方,也可以是服务方。

  在客户方呼叫连接请求之前,它必须知道服务方在哪里。所以需要知道服务方所在机器的IP地址或机器名称,如果客户方和服务方事前有一个约定就好了,这个约定就是PORT(端口号)。也就是说,客户方可以通过服务方所在机器的IP地址或机器名称和端口号唯一的确定方式来呼叫服务方。在客户方呼叫之前,服务方必须处于侦听状态,侦听是否有客户要求建立连接。一旦接到连接请求,服务方可以根据情况建立或拒绝连接。

  客户方发送的消息可以是文本,也可以是二进制信息流。当客户方的消息到达服务方端口时,会自动触发一个事件,服务方只要接管该事件,就可以接受来自客户方的消息了。据此我们采用socket无线控制,在需要的地方能迅速组建一个实时远控系统。

  

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  图2

  4 实物组成

  4.1 硬件平台

  主芯片选择了STM8S103F3P6,8位的STM8内核在设计时考虑了代码的效率和性能。它的6个内部寄存器都可以在执行程序中直接寻址。共有包括间接变址寻址和相对寻址在内的20种寻址模式和80条指令。

  同时,还选择了微型变压器、51单片机、继电器、WIFI模块等硬件来搭建小型电灯远程控制系统的实物实验平台。

  4.2软件平台

  软件部分采用了socket的通信方式、根据8个十进制位区分被控制设备、使用BASIC语言,编写了手机APP。

  其主要功能有:通过蓝牙连接上硬件设备,在使硬件设备连接上WIFI网络、监测硬件设备是开启还是关断、对硬件设备进行开关的控制。

  5. 研究成果

  5.1 硬件成果

  硬件系统已经搭建并且测试完成,我们以拖线板为载体,将其拆开,里面多余插座取出,剩余空间放置我们需要的模块,这样外观整洁美观,内在位置安排紧凑得当。

  5.2软件成果

  点开手机中软件图标,在第一次使用时需要连接设备,即查找以及核对需要连接的智能开关。在设备登陆界面中,输入IP地址以及设备号即可。查找到设备之后,帮设备进行网络配置,连接上WIFI网络。设备连接上之后,即可对设备进行监控,OFF即为关断状态,ON即为开启状态。点击开关,即可对开关状态进行更改。测试阶段,软件界面较为简洁

  5.3成果的实际意义

  手机控制端由无线路由设备通信发送控制信息,无线路由设备作为手机与单片机的信息传输媒介,由单片机为核心的控制系统根据指令控制家电。为用户创造一种快捷舒适的现代生活方式,解决了家用电器的信息化孤岛问题,形成了一个完整的家庭信息网络的智能家居控制应用平台。

  该装置有装修过程中可以镶嵌进去的包装简单的单片机电路板,体积小性能稳定。或者装修以后,在开关处的转化插头,这样就无需再装修。软件有界面精美细致的APP,下载安装后,可以轻松学会控制。更有在APP背后的数据库,反馈顾客的使用情况,对顾客推送消息以便顾客可以更合理控制家电。基于APP可以构建社区,有兴趣的顾客可以进来互相交流。

  6.结论

  通过STM8S103F3P6、微型变压器、继电器、WIFI模块等硬件来搭建小型电灯远程控制系统的实物实验平台,使用基础语言编写Android智能手机的软件,在硬件电路处于WiFi环境下通过手机app实现远程控制电灯的构想,之后可以进一步完善手机控制电灯的方式等。如通过蓝牙实现手机对电灯的控制,增加通过手机app控制LED灯的明暗度及色调等,以及偏向更实用的发展,增加火灾报警传感器、压力传感器、温度传感器等。