基于WiFi的智能插座毕业论文Word格式文档下载.docx

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而利用智能WiFi插座，不需要破坏当前家庭装饰，不需要家庭网关，就可以把原本不智能的家用电器智能化，体验到智能家居的便利。

1.2发展趋势

“物联网”、“智能家居”是近几年大火的几个词语。

物联网与智能家居是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。

据预测，2020年物联网设备数量将达到250亿件，在2016年物联网产业就会达到近5000亿元的规模。

基于物联网技术的智能家居正逐步走向千家万户。

如今，智能家居更是国内创业者、各大互联网巨头与家电厂商关注的焦点。

各种智能家居产品层出不穷，智能家居市场一片繁荣。

而智能插座作为智能家居中重要的一种形式，必将成为人们日常生活中必不可少的必需品，将会广泛用于个人家庭以及一些公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。

同时会为节能减排做出不小的贡献。

1.3本设计的市场前景

目前市场上排插的功能单一，只能通过手机APP控制插座通断，以及提供一个小电流的USB接口。

而本设计不仅可以单独控制两路插座开关，还具有定时通断功能，同时提供最大4.8A的USB电流输出，还带有网线接口，可实现路由功能、远程开电脑功能等。

第2章系统方案设计及分析

2.1智能WiFi插座的设计方案

智能WiFI插座设计包括硬件与软件两部分。

硬件是电路的物质基础。

它在软件的协调配合下运行，实现系统功能控制，完成控制任务。

硬件包括:

电源、变压器部分、控制部分、继电器部分等。

控制系统的软件，指的是它的全部程序，包括系统软件与应用软件两大类。

2.2现阶段智能插座控制方式对比

智能插座就是一个互联网时代赋予智能化的开关控制器。

根据不同的控制介质，可以分为以下几种控制方式：

1.红外遥控。

红外技术出现年代久远，技术较为成熟。

但其有方向局限性，而且家中过多的红外设备易被干扰，造成控制混乱。

2.蓝牙遥控。

一般采用手机控制。

它相较于红外技术有传输速度快、距离远、安全性高等优势，但是想要进行远程控制就难以实现了。

而且蓝牙信号容易被家中2.4Ghz的WiFi信号所干扰，影响其实际遥控范围。

3.GSM技术。

通过安装SIM卡的手机或其他通信工具向带有GSM通讯模块的插座发送指令来控制插座。

优点是可以实现远程通信，但在通讯过程中会产生流量费用或短信费用，使用过程中会带来昂贵的开支。

4.WiFi技术。

手机电脑等设备通过无线模块连接无线信号，向指定的IP地址发送指令即可控制插座。

此方式既可以实现远程控制，又不会产生额外的费用。

综上所述，WiFi技术相对其他控制方式优势明显，而且具有成本较低、整合度高、安全性强、开发方便等优点。

2.3智能WiFi插座功能简介

该智能WiFi插座通过手机APP实现远程控制，其主要功能如下：

2.3.1控制插座开关

可以远程控制两路插孔独立开关，以及一路USB插口开关，并可以查看插座的开关状态，了解家中设备实时信息。

无论是在厨房、办公室还是出差外地，只要是有网络的地方，都可以通过智能WiFi插座控制家里的任何电器。

2.3.2离线检测功能

用户若离开家门，可以自动检测并关闭插座，保障家庭用电安全。

2.3.3远程开电脑功能

利用WOL功能（主机远程唤醒，WakeonLan，是由网卡配合其他软硬件，通过给处于待机状态的网卡发送特定的数据帧，实现电脑从停机状态启动的一种技术。

）通过网线与计算机连接，可以控制电脑远程开机。

2.3.4定时功能

可以对插座设置计划任务，定时的开关插座、定时开关电脑。

2.3.4安全保护

内置10A保险丝、防雷电阻。

防雷击、防短路，保护电器以及人身安全。

2.4工作原理框图

图2.1工作原理框图

第3章智能WiFi插座硬件设计

在硬件设计过程中，较多的考虑了最终产品的体积以及性能，决定使用AR9331芯片的开发板用作主控部分，用GPIO控制继电器继而控制插座的开关。

硬件设计如下：

3.1主控部分

AR9331是高通Atheros开发的WiFi芯片，支持路由与中继功能，具有高性能低功耗的特点。

它支持多用户同时连接，可以接收手机、平板通过WIFI发送过来的控制信号，实现手机、平板的无线遥控功能。

AR9331支持USB接口摄像头，可以实现图像与音频通过WIFI传输，实现手机、平板的远程监视功能。

该模块的体积小、功耗低，是做控制器、手机遥控器、视频监视器的最佳选择。

3.1.1模块参数概述

表3.1硬件规格

处理器

AtherosAR9331

内存

32MBDDR

Flash

8MBNOR

无线速率

2.4G，1T1R最高达72Mbps

接口

1x10/100Mbps自适应WAN/LAN

1xUSB2.0

2xGPIO

表3.2无线参数

协议标准

IEEE802.11b.g.n

基本功能

无线开关

SSID广播开关

2.4G信道选择

频段带宽可选20M/40M

输出功率

IEEE802.11n

13dBm@72Mbps（OFDM模式）

IEEE802.11g

16dBm@54Mbps（OFDM模式）

IEEE802.11b

18dBm（CCK模式）

接收灵敏度

CCK11Mbps≤-82dBm

OFDM6Mbps≤-85dBm

OFDM54Mbps≤-70dBm

无线安全

无线MAC地址过滤

无线安全功能开关

64/128/152bitWEP加密

WPA-PSK/WPA2-PSK、WPA/WPA2安全机制

WPS快速安全设置

表3.3软件功能

实用功能

ADSL&

DHCP自动登录

支持IE、Firefox、Safari、Chrome主流浏览器

QOS（WMM，带宽控制功能）

DDNS

工作模式

AP/Router/WDS模式

网络设置

WAN连接类型支持：

PPPOE、动态IP、静态IP

MAC地址修改与克隆

3.1.2模块特性

表3.4技术指标

项目

技术指标

单位

备注

工作电压

5V±

0.1

v

额定电流

≤500

mA

最大功率输出

无线通讯

IEEE802.11b/g/n

额定功率

16

dBm

通讯协议

（UART/GPIO）

开机启动时间

≤25

s

射频端口驻波

≤1.3

数据传输最大通讯距离

≥100

m

空旷距离

图像传输最大通讯距离

≥80

产品特点：

1.支持802.11b/g/n无线标准

2.支持ios系统、android系统、支持多用户操作（10个以上）

3.完全集成的串口转Wi-Fi功能，无需加载任何外部软件

4.5V单电源供电，低功耗，适于电池供电应用

5.支持UART/GPIO数据通讯接口

6.支持STA/AP工作模式

7.支持SmartLink智能联网功能

8.可选内置板载或外置天线

9.传输距离：

（≤80m）

3.25V变压模块

5V变压模块用来给主控模块以及USB接口供电。

为减小插座成品的体积，增强5V电流输出能力，因此选用一体封装的HA05N485V变压模块。

3.2.1模块概述

输入电压：

85~265VAC50/60Hz

输出电压：

5VDC输出电流：

4.8A

体积：

25x39x22mm

效率：

80%

隔离电压：

3000VDC

工作温度：

-20℃~+85℃

空载功率小于0.1W

达到欧洲之星标准

符合RoHS标准

3.2.2模块特点

1.满足CE要求

2.超小型体积

3.全球通用电压输入（85~265VAC）

4.低纹波、低噪声

5.输出过载短路保护功能

6.效率高、功率密度大

7.产品设计满足EMC及安规测试要求

3.2.3模块电路

图3.1模块电路图

表3.4元件参数及作用分析

元件名称

作用

参数

FUSE保险丝

保护电路

10A250V

RV压敏电阻

在雷击浪涌时保护模块

14D471K

R1泄放电阻

模块掉电后，消耗电容能量

1MΩ1W

CX1-X2安规电容

抑制差模信号干扰

0.1uF275V

LCM共模电感

抑制共模信号干扰，提高设备抗干扰能力及系统可靠性

UU9.8/uf9.8mH电感

CY1-Y2电容

222M250V

CY2-Y2电容

C1

滤波

3300uF16V

LDM

5.0UH棒形电感

C2

3300uF16V

C3

10450V

3.3继电器模块

3.3.1继电器