ESP8266智能家居.docx

ESP8266智能家居.docx

《ESP8266智能家居.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ESP8266智能家居.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

ESP8266智能家居

1绪论.............................................................................................................................................2

1.1课题的背景及其意义........................................................................................................2

1.2课题研究的内容及要求....................................................................................................3

2元器件介绍....................................................................................................................................5

2.1单片机................................................................................................................................5

2.1.1单片机的引脚简介................................................................................................6

2.1.2ATC89C52单片机最小系统..................................................................................7

2.1.3单片机的中断系统................................................................................................7

2.2ESP8266EX芯片................................................................................................................8

2.3继电器...............................................................................................................................8

2.4AMS1117稳压芯片............................................................................................................9

3硬件电路设计..............................................................................................................................11

3.1系统总体设计..................................................................................................................11

3.2单片机控制模块设计......................................................................................................13

3.3WIFI模块电路设计..........................................................................................................14

4系统程序设计..............................................................................................................................17

4.1系统程序简介.................................................................................................................17

4.2单片机程序流程图.........................................................................................................18

4.3Andriod软件设计..........................................................................................................20

4.3.1Socket通信简介.................................................................................................20

4.3.2Socket的分类......................................................................................................21

4.3.3基于TCP协议的Socket....................................................................................21

5系统调试......................................................................................................................................22

5.1硬件实物图展示..............................................................................................................22

5.2硬件调试的问题..............................................................................................................23

总结................................................................................................................................................24

致谢..............................................................................................................................................25

参考文献.........................................................................................................................................25

附录................................................................................................................................................26

1绪论

1.3课题的背景及其意义

随着科学技术的快速发展，人们对生活品质的要求也不断提高，开始追求更

好的生活方式。

因此，为了适应物质生活的需求，网络家电控制系统应运而生。

对于出门在外或者行动不便的残疾人，可以通过信息技术对家里的电器进行简单

的控制。

达到无人在家，有人看守。

将给人们的生活带来极大的便利。

利用网络家电控制系统，用户可以通过电脑或者手机控制家里的电器设备。

例如：

回到家时，饭已煮好，房间温度合适，热水器中的水也已经加热，既舒服

又方便。

另外，用户还能随时改变家用电器的工作状态，既节能又安全。

所以，

本文通过网络来设计达到控制家用电器的目的。

智能家居是利用先进的计算机技术、嵌入式系统和网络通讯技术，将家庭中

的各种设备（如照明系统、环境控制、安防系统、网络家电）通过家庭网络连接

到一起的，自从美国在1984真正的智能建筑出现以来，国外已经有将近30年

的研究历史，而国内在这方面的研究相对较晚，从2003年才逐步应用于高端市

场，而且标准不统一，如海信、海尔、清华大学等大家各自为营。

由于智能家居

系统具有安全、方便、高效、快捷、智能化和个性化的独特魅力，使得智能家居

的开发与建设成为21世纪科技发展的必然趋势。

随着全球对能源和环境的要求

越来越高，而智能家居在节能方面的效果优势非常明显，因此具有非常广阔的市

场前景。

随着社会发展，生产力水平提高。

传统建筑已经无法满足现代人的生活

需求。

智能化家居已经逐步进入了现代人的生活中，本文将讨论现代智能化建筑

发展现状，针对人们的真实需求，设计合理方案，让人与建筑之间有效互动，感

受更加舒适更加人性化的现代生活。

*********************************************************************

*********************************************************************

*专抠专欢迎*

*业抠为您的*

*代群大加入*

*做2学*

*毕4生*

*设6服*

*3务*

*8解*

*2决*

*2问*

*3题*

**

***********************************************************************

***********************************************************************

1.4课题研究的内容及要求

本设计是基于51单片机的智能家居控制系统，经过大量查阅资料和研究，

最终决定采STC89C52RC单片机作为主控芯片，ESP8266WIFI模块作为无线接收

和发射模块，利用手机APP对家用电器进行控制。

即主要划分为三个模块，以

STC89C52RC单片机的控制模块，WIFI作为无线接收和发射模块，手机APP作为

终端。

研究的主要途径就是从这三个模块入手，手机终端作为信号的发出源，通

过连接WIFI信号，利用相应的控制软件以WIFI网络信号为载体发送相关数据

信号，WiFi模块主要的任务就是作为一个载体，将终端发送来的信号传递给单

片机，以单片机为中心的控制模块就实时完成数据的处理，CPU处理之后将会输

出相应的电平来实现台灯的亮灭和风扇的启动和停止等一系列智能家居的功能。

*********************************************************************

*********************************************************************

*专抠专欢迎*

*业抠为您的*

*代群大加入*

*做2学*

*毕4生*

*设6服*

*3务*

*8解*

*2决*

*2问*

*3题*

**

***********************************************************************

***********************************************************************

2元器件介绍

*********************************************************************

*********************************************************************

*专抠专欢迎*

*业抠为您的*

*代群大加入*

*做2学*

*毕4生*

*设6服*

*3务*

*8解*

*2决*

*2问*

*3题*

**

***********************************************************************

***********************************************************************

1.5单片机

单片机，是单片微型计算机它的简称，它主要是根据人们的实际需求来设计

的。

单片机广泛的应用于工业控制领域，从当初刚起步的4位机一直到如今的高

速单片机，已经发生了天翻地覆。

单片机主要的特点有，系统的结构比较简单，使用也是比较方便，实现了模

块化，可靠性能高，可以工作一百万到一千万小时且不会有故障发生。

它的处理

功能比较强大，同时也保证了速度。

使用的时候电压和功耗比较低，在一些便携

式产品中大受喜爱，且控制能力特别强，具有强大的环境适应能力。

单片机根据目前的发展情况来看，大致可以分为以下几类：

通用、专用型，

总线、非总线型，工控、家电型。

第一类是按照单片机使用的范围分类的。

通用型单片机指的是，它不是为了

某种专用的途径而设计出来的，而专用型单片机则是有针对的，对于一类产品或

者一个产品设计出来的。

第二类是按照单片机提不提供总线分类的。

总线型单片机一般来说设置的时

候就有地址、数据、控制总线，并行的外围设备都是可以通过这样的一个串行口

和它相连的。

非总线型单片机一般来说把所需要的外围设备还有外设的接口都已

经集成在了一片，所以并不需要并行扩展总线，减少了封装的成本和芯片的体积。

不过很显然的，这些分类也并不是特别的严格，有些单片机则拥有上述好几

项功能。

1.6单片机的引脚简介

ATC89C52单片机有4个并行的I/O口，P0，P1，P2，P3，包含有32个I/O

引脚，每个引脚都可以单独编程控制。

如图2-1所示，即为ATC89C52的引脚图。

图2-1AT89C52的引脚图

ATC89C52单片机有4个并行的I/O口，P0，P1，P2，P3，包含有32个I/O

引脚，每个引脚都可以单独编程控制，具体引脚如下：

P0口：

8位双向I/O口，引脚名称为P0.0至P0.7，

P1口：

8位双向I/O口，引脚名称为P1.0至P1.7，

P2口：

8位双向I/O口，引脚名称为P2.0至P2.7，

P3口：

8位双向I/O口，引脚名称为P3.0至P3.7。

主电源引脚GND接地和VCC正5V电源

单片机的时钟主要有两个晶振引脚负责，XTAL1和XTAL2，

复位脚是RST引脚，给予两个机器周期的高电平，就可以使得单片机复位。

存储器访问控制引脚EA非/VPP（31脚）为复用引脚。

EA非，正常工作的时

候，该引脚为内外ROM选择端。

用户编写的程序可以存放在单片机的内部程序存

储器中，也可以放在单片机的外部程序存储器，到底是使用内部程序存储器还是

外部程序存储器由EA非/VPP引脚的电平决定。

当EA非/VPP引脚接的是正5V

电压时，CPU可以访问内部程序存储器，反之则只是访问外部程序存储器。

VPP

功能，在FalshROM编程期间，连接编程电源。

外部存储器控制信号引脚ALE/PRO（G30脚）、PSEN非（29脚）。

ALE功能

为地址锁存功能。

在单片机访问片外扩展的存储器的时候，因为P0口传送的是

地址信号还是数据信号就由ALE引脚的信号来决定的，那么区分P0口传送的是

地址信号还是数据信号就是由ALE引脚的信号来决定的。

在平时不访问片外扩展

的存储器时，也就是不执行MOV、XMOVC类指令的时候，ALE端以不变的频率周

期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它也可用作对于外部输出

的脉冲或者是用于定时目的。

PROG非，在FlashROM编程期间，链接编程脉冲。

PSEN非引脚，外部ROM的读选通引脚。

用以产生访问外部ROM时的读选通

信号。

当对于外部ROM取指令的时候，会自动在该脚输出一个负的脉冲，其他的

情况下均为高电平。

PSEN非在每个机器周期有效两次。

不过这两个引脚只在系

统扩展的时候使用。

1.7ATC89C52单片机最小系统

ATC89C52单片机最小硬件系统主要包含四个组成部分，分别是晶振电路、

复位电路、电源电路以及EA非电路。

晶振电路也叫做时钟电路，主要给单片机提供时钟信号。

单片机的工作过程

无非是取指令、译码交给寄存器，然后再指令与其发生交换。

各指令的微操作在

时间上有着严格的次序，这种微操作的时间次序称为时序。

因此，单片机的时序

就是CPU在执行指令的时候所需控制信号的时间顺序。

单片机的时钟信号是用来

为芯片内部各种微操作提供时间基准。

电源电路莫过两块，第一模块是VDD，提供电压源；第二模块为GND，接地。

EA非脚电路，不用外部ROM时，EA非脚接高电平，要用到外部ROM的时候接低

电平。

接高电平的时候，先读内部ROM然后再读ROM，接低电平时，读外部ROM

1.8单片机的中断系统

中断，它指的是一台计算机在执行某一段程序的时候，在此过程中，由于一

些系统内在或者外在的原因，需要暂停手头上正在执行的任务，去处理其他更加

重要的任务，然后在处理完毕之后再回去执行刚才没有执行完的任务这样的一个

过程。

中断系统指的是能够实现中断这个功能的硬件电路还有软件程序。

所谓中断

源，指的是引起中断的某个事件，在单片机中，一般是引起中断的设备、事件，

或者说是发出了中断请求信号的来源。

中断源的中断分为内中断和外中断。

外部中断有外中断0和外中断1两种，

分别是INT0非和INT1非，外部中断的触发方式有两种，分别是电平方式和脉冲

方式，我们可以通过对定时/计数器的控制寄存器—TCON中IT0和IT1的状态设

定，来选取自己需要的方式。

内部中断有定时器溢出中断源和串行口中断源两种，

定时器溢出中断源是由内部的定时/计数器产生的。

通过对单片机内部的定时/

计数器对内部的定时脉冲或者是T0、T1这两个引脚输入的外部脉冲进行技术，

以此来实现定时或者是计数的功能。

1.9ESP8266EX芯片

ESP8266是?

一个完整且自成体系的WiFi网络解决方案，能够搭载软件应

用，或通过另?

一个应用处理器卸载所有WiFi网络功能。

ESP8266在搭载应用

并作为设备中唯?

一的应用处理器时，能够直接从外接闪存中启动。

内置的高速

缓冲存储器有利于提高系统性能，并减少内存需求。

另外一种情况是，无线上网

接入承担WiFi适配器的任务时，可以将其添加到任何基于微控制器的设计中，

连接简单易行，只需通过SPI/SDIO接口或中央处理器AHB桥接口即可。

ESP8266

强大的?

片上处理和存储能力，使其可通过GPIO口集成传感器及其他应用的特

定设备，实现了最低前期的开发和运行中最少地占用系统资源。

ESP8266高度片

内集成，包括天线开关balun、电源管理转换器，因此仅需极少的外部电路，且

包括前端模块在内的整个解决方案在设计时将所占PCB空间降到最低。

装有

ESP8266的系统表现出来的领先特征有：

节能VoIP在睡眠/唤醒模式之间的快速

切换、配合低功率操作的自适应无线电偏置、前端信号的处理功能、故障排除和

无线电系统共存特性为消除蜂窝/蓝牙/DDR/LVDS/LCD干扰。

1.10继电器

继电器（Relay），也称电驿，是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称

输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实

际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。

故在电路中起着自动

调节、安全保护、转换电路等作用。

继电器线圈在电路中用一个长方框符号表示，

如果继电器有两个线圈，就画两个并列的长方框。

同时在长方框内或长方框旁标

上继电器的文字符号“J”。

继电器的触点有两种表示方法：

一种是把它们直接

画在长方框一侧，这种表示法较为直观。

继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自

动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。

继电器一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、

温度、压力、速度、光等）的感应机构（输入部分）；有能对被控电路实现“通”、

“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还

有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部

分）。

作为控制元件，概括起来，继电器有如下几种作用：

1）扩大控制范围：

例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以

按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。

2）放大：

例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，

可以控制很大功率的电路。

3）综合信号：

例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，

经过比较综合，达到预定的控制效果。

4）自动、遥控、监测：

例如，自动装