一种WIFI控制的电源开关设计

•11•ELECTRONICSWORLD・技术交流一种WIFI控制的电源开关的设计西北民族大学电气工程学院　蒋亚文　刘洪涛　白　旭　杨雪梅　龙浩男【摘要】本文介绍了一种WiFi远程控制室内灯开关系统，该系统以Android手机作为移动控制终端，利用WIFI控制模块，完成了移动控制端与电源固定端之间的数据传输，电源固定端通过对继电器模块的控制，完成了对室内灯开关的实时控制。【关键词】电源开关；手机终端；WIFI0引言随着无线局域网技术的快速发展和日趋成熟，WiFi已经融入了我们的生活，基于WiFi的无线通信技术应用更加广泛，同时伴随着Android应用开发前景的不断扩大，传统的室内灯控制方式已不再满足现代人们对生活水平的需求了，而目前的室内灯开关的设计和装修大多采用固定式按键和触摸平板的方式，相比之下，WIFI控制不仅减少了硬件线路成本，易于维修也显得较为方便。因此，利用WiFi传输速度快、覆盖面大、抗干扰能力强等优点，本文设计了WIFI控制的室内灯开关系统。1系统方案设计该系统由移动控制端和固定控制端两部分组成，其中移动控制端由一个或者多个移动Android终端设备和路由器构成，固定控制端有WiFi控制模块、主控模块、继电器模块等构成。其系统整体结构如图1所示。其中，Android终端一般为Android手机或平板电脑，Android终端作为控制室内灯开关的管理器，提供了与用户的交互界面。设计总体思路是手机或者平板通过无线WIFI将控制信息传递给位于同一无线热点下的WIFI控制模块，WIFI控制模块再将接收到的控制信号由串口传递给主控制器，最后主控制器根据接收到的指令控制相应的继电器工作，从而实现对室内灯开关的控制。图1系统整体结构图2固定控制端硬件结构经价格方面考虑以及实用性方面权衡，电源固定端的处理器采用了ST公司的STM320F103RB6；该控制器是采用ARMCortex-M3架构的CPU芯片,性价比高，功耗低。无线WIFI模块采用的是上海乐鑫科技有限公司的ESP8266，该模块是基于通用串行接口且具有较强抗干扰性的嵌入式模块，内置TCP/IP协议栈和10bit高精度ADC，能够完成用户无线网、以太网、串口三个接口之间的转换。由于该设计的控制对象是室内电灯开关，属于强电控制。因此，使用控制平台操控时，需要通过继电器来完成间接控制。与其他继电器在性能与价格方面相比之下，本设计采用的是松乐继电器。由于STM32单片机的IO口驱动能力不够，需加一片ULN2003来驱动继电器，一个ULN2003可以驱动7个继电器，驱动电流最大为500mA。当主控模块收到WiFi模块传来的数据并对数据进行处理，将IO口输出高电平/低电平，使继电器的常闭触点断开/闭合，就可以断开/接通点灯开关，完成低电压对家用220V电压的控制，突出了整个系统设计的应用性和创新性。其固定控制端结构如图2所示。图2固定控制端结构图3移动控制端软件设计本设计的云服务器部分使用新浪公司的云服务。新浪云具有稳定可靠、支持平台丰富等特点，而且使用初期完全免费，完全能满足本设计的需求。本设计的所有开发是在UbuntuLinux操作系统上实现。Linux操作系统内核稳定可靠、开发者可对源代码自定义裁剪修改、有强大的开源社区支持等特点，是本设计操作系统部分最理想的选择。Android客户端软件开发用到的开发工具主要为Eclipse。对于其开发环境的搭建，首先安装JDK，再为Eclipse安装ADT插件，再在Android官方网站下载SDK基金项目：西北民族大学2015年国家级大学生创新创业训练计划项目，项目编号：201510742057。（下转第117页）•11•ELECTRONICSWORLD・技术交流般由应用层来完成，这样就不会影响到GSM-R设备。利用GSM-R进行无线列调组网，既可以单独利用无线通信，也可以将无线与有线通信有机的结合起来使用，一起来完成调度通信业务。具体做法是：铁路沿线采用无线覆盖，机车上采用的是无线终端，而车站值班员与调度员使用有线通信终端。此外，给每个呼叫设置一个优先级，以此来增强无线列调的功能，满足不同等级之间，不同的调度指挥部门之间建立通话时由谁优先占用通信资源的需求。4我国GSM-R的发展与应用GSM-R的研究与应用在国外尤其是欧洲发展十分迅速，在我国由于各种条件的限制，研究相对滞后。但是国外的成功运用为我们国家GSM-R的发展提供了良好的技术支持。1994年，我国才开始对专用移动通信进行试探性研究。由于GSM-R更加适应铁路运输的特点及优势，更重要的是因为GSM-R支持铁路移动通信的可持续性这一特点，我国真正意义上的开发直到2000年之后，大规模的研究才正式开展，经过两年的探讨，于2002年首先在京秦线进行了实验，之后的青藏线、大秦线等重载货物铁路线上也陆续采用。目前我们国家在青藏线、大秦线、胶济提速工程中所采用的GSM-R系统方案，基本上可以满足我国铁路运输业务的十大功能需求。1)青藏线上的应用：由于青藏铁路线路所经地段环境特殊，因此对于该线路上通信网络的部署以及后期维修提出了十分苛刻的要求。基于特殊的地理环境等因素，青藏铁路通信方式在没有运用任何模拟通信方式做支撑的条件下完全采用了GSM-R通信制式，这也是亚洲第一条完全应用GSM-R通信的铁路。此外，应用GSM-R来传输用于列车控制安全的数据，这也为亚洲铁路开辟了新天地，同时安全性与可靠性是通过双重覆盖法来实现，很好的解决了因为冻土地带带来的信号传输不畅等问题，大大减少了后期的维护工作量。2)保障了大秦铁路重载列车的调度通信。大秦线是重载货物线，同时又具有山多、隧道多、曲线半径小的特点。铁道部组织专家进行研究后决定，将机车信号与地面信号同步操作，以及车载设备和维护设备，为实现重载列车同步操控提供了安全可靠的通信条件；同时，运用在同站双机热备和基站相互交织的混合组网技术，实现了在山区地段，因为隧道和曲线半径小等困难地段的信号全覆盖，保证了网络通信系统的可靠高效的要求；更为重要的是可控制列尾主机和控制盒的研发和使用，在节省机车数量的同时也减少了运输成本，提高了经济效益。3)胶济线提速工程是第一个应用GSM-R的高速铁路工程项目。胶济线地处我国经济发达地区，因其是客货混运线路，行车作业十分繁忙，电磁干扰较严重。铁路总公司组织了多家单位及专家，对GSM-R开展了针对性的创新研究，并协调各电信运营商，对传输信道上的电磁干扰进行障碍清扫，克服了外界干扰，优化无线基站分布，通过开展相关测试和研究，进一步验证了GSM-R的系统性、应用性和扩展性，检验了GSM-R通信和应用特性是否满足铁道部的技术要求，为高速度铁路合理运用GSM-R系统积累了经验。参考文献[1]刘金虎.铁路专用通信[M].北京:中国铁道出版社,2005.[2]王维汉.铁路专用通信[M].北京:中国铁道出版社,1994.（上接第113页）源码，选择Linux版本，对AndroidSDK进行配置，然后在Nodejs官网下载Nodejs源码包，解压安装后，完成对Nodejs环境的配置，接着配置Cordova环境，创建Cordova应用，最后完成Android开发环境的搭建。针对客户端软件，采用ImageView+TestView进行设计界面设计，添加开灯和关灯的功能按钮，并为各个按钮添加监听事件响应用户操作，即使用setOnClickListener（）函数的方式，参数直接使用匿名，实现OnClickListener接口的onclick（）方法。该客户端通过套接字与网络进行数据通信，并通过路由器传递给WIFI控制模块，WIFI模块再将接收到的信息转换为串口信息传递给stm32主控模块进而由其IO口控制继电器的吸合和断开，由此实现对室内灯打开和关闭的控制。4结束语本文设计的基于STM32的手机WiFi远程控制室内灯开关系统，采用当前较新的控制方式——移动客户端控制＋无线WiFi，这种方式不仅充分利用WiFi的传输速度快、覆盖面大、抗干扰能力强等优点，而且Android平台开发成本低、使用方便，适应时代发展。同时，客户端软件的推广性较强，具有较高的开发前景。参考文献[1]耿东久,索岳,陈渝,等.基于Android手机远程访问和控制系统[J].计算机用,2011(2):3-559.[2]王清清,李晓勇,余强国.基于Android手机终端的智能家居远程控制系统[J].中国科技信息,2013(12).[3]姜晓峰.基于Android手机终端的智能家居控制系统设计[J].科技与创新,2015.[4]郭佳佳,胡申怡,丁晨辉,董先泽,陆丽[J].基于STC89C52的手机WIFI自动控制窗帘设计[J].通信设计与应用,2015(6).作者简介：蒋亚文（1993－），河南驻马店人，现就读于西北民族大学电气工程学院，研究方向：电子信息工程。通信作者：刘洪涛，讲师。