基于互联网的可控插排的设计

李庆庆+李碧怡+马海琴

（西北民族大学电气工程学院 甘肃兰州 730124）

摘要：互联网的迅速发展，实现了信息的高速传输和资源共享，极大地方便了人们的生活。嵌入式系统广泛应用于各种电器产品、智能仪表和控制设备中，它与互联网的结合是一种必然的趋势。物联网是一个基于互联网、传统电信网等讯息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。物联网通过互联网，将物体与物体之间建立通信连接。智能家居建立在物联网基础之上，将家用电器和智能网关、个人电脑、手机等电子设备连接，以实现统一的和自动化的管理，为居民的生活提供便利。

关键词：互联网；可控插排；设计

1 设计背景

互联网的迅速发展，实现了信息的高速传输和资源共享，极大地方便了人们的生活。当今物联网技术发展迅速，无线终端已经融入到了我们的生活中，无论是智能手机还是笔记本，WIFI功能都是必备的。目前WIFI技术主要还是应用在手机终端上，但随着网络技术的发展，WIFI技术已经运用到广泛的领域中，在大城市中已经实现无线网覆盖。为各种WIFI技术的应用提供了坚实的基础，本文正是开发并实现基于一种嵌入式开发平台STM32的WIFI模块，将嵌入式设备运用到家庭生活中。目前，互联网环境的出现被看做为信息通信技术发展的重要转折点，互联网环境在人们未来的生活中将发挥很大作用，将互联网与节能结合在一起，形成一个新的结合点。

智能插排，是在互联网概念下与智能家居的概念一起发展的产品，设计了一个可通过互联网进行远程访问和控制的电源插排。智能家居是互联网的主要平台之一，主要以家庭住宅为主，使用先进的技术对电子设备进行控制及管理，从而达到更高效率，更加节能，更加便利以及环保等。智能插排在内部设置Wi-Fi模块，在智能手机的客户端进行功能操作的一种插排，可以通过手机对插排进行遥控，对插排进行定时开关的设置。智能插排主要针对家居智能化功能，经常与其他家电配合使用，以便实现其功能。智能家排还有其他的一些辅助功能，例如Wi-Fi 功能，温度的感应等。智能插排是节约型插排，节约的理念在很早以前就已经出现，直到目前为止节约插排才得到广泛应用。

2 相关系统方案

2.1STM32开发平台

STM32是意法半导体基于ARM Cortex-M处理器架构的一系列微处理器的总称。STM32系列是基于转为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM。它被应用于各个领域，如医疗和应用控制、报警系统等。考虑到STM32的各种优点，本文选用STM32F103ZET6作为STM32模块的核心，STM32F103Zx属于STM32的增强型系列，工作频率为72MHz，内置高速存储器、（高达512K字节的闪和64K字节的SRAM），丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。STM32F103xx大容量增强型系列工作于-40°C至+105°C的温度范围，供电电压2.0V至3.6V，一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。

2.2 Wi-Fi开发模块

USR-WIFI232-T模组是一款一体化的802.11b/g/n Wi-Fi的低功耗嵌入式Wi-Fi-模组，提供了一种将用户的物理设备连接到Wi-Fi无线网络上，并提供UART数据传输接口的解决方案。通过该模组，传统的低端串口设备或MCU控制的设备可以很方便的接入Wi-Fi无线网络，从而实现物联网控制与管理。该模组硬件上集成了MAC，基频芯片，射频收发单元，以及功率放大器，嵌入式的固件则支持WIFI协议及配置，以及组网的TCP/IP协议栈。具有超高的性价比，适用于电池供电，支持STA/AP/STA+AP共存模式，支持Smart Link只能联网功能。这块芯片具有较小的尺寸，在使用上节省了很大的空间。本文中主要采用下图模块如图1：

3 功能与指标

模块的工作流程包括发送流程和接收流程，对于发送流程而言，当Wi-Fi模块初始化后就会去连接网络，当连接成功后，就会将STM32获取的各个数据通过串口传输到Wi-Fi模块，然后Wi-Fi模块将数据打包并发送至客户端，通信结束。对于接收流程而言与接收流程类似，只是对于数据的处理，与发送过程正好相反。接受和发送数据的流程图如图2、图3。

4 实现原理

本设计的控制器由STM32（STM32F103ZET6）为主控，对WIFI模块、温湿度传感器、继电器等进行控制。具体过程为：宜居插控是利用Android APP实现多功能智能插板，该智能插板实现以下几个功能：通过温度传感器DHT11获取温度，通过串口传输到WIFI模块后传送至客户端，通过手机客户端能控制继电器的打开和关闭。

5 WIFI模块架构与硬件控制电路

5.1Wi-Fi模块架构和电路设计

Wi-Fi模塊主要包括三个部分，分别为数据源，STM32开发平台和Wi-Fi模块。在本项目中要实现功能需要进行完成以下目标：

实现对Wi-Fi模块设置与控制，完成与网络连接及数据收发。

实现终端与服务器的登录、主被叫通信简历等信令命令。

实现客户端和开发平台的可靠数据传输。

各部分间联系架构如图4所示：

5.2 稳压部分电路设计

本系统所设计稳压电路输入为12V，输出为3.3V。以满足系统中对继电器、WiFi模块和STM32的供电。稳压电路图和Wi-Fi电路图分别见图5和图6。

结束语

本文主要是基于STM32平台上开发的一种Wi-Fi模块数据的收发，实现了数据在手机终端上的显示和终端对Wi-Fi模块控制的功能。在开发过程中，实现了Wi-Fi模块的连网、注册、发送数据，并且保证了模块的稳定性和数据的完整性。

同时我们看到，模块在商用上有很大的价值，在测试过程中，表现出了稳定、灵活、高效的特点，若将其运用到工业，农业等各个领域，很可能将迎来一次新的变革。

本文设计采用模块化设计，功能实用，操作简便，易于扩展，可广泛应用于家用或工业电器的远程控制。随着互联网技术的发展以及与信息家电、工业控制技术的结合日益紧密，具备网络功能的嵌入式系统应用正在成为未来电器的发展趋势。

我们相信，随着智能家居系统的快速发展，互联网技术的普及，智能插排的应用将越来越广泛。

随着因特网技术的普及与发展，人们已经可以足不出户的工作和学习，所以人们也希望操纵设备就像上网一样方便简单，希望远程的设备无人值守也能够完成一系列的工作，并在远程监控设备信息。同时，IT企业面对日益激烈的企业竞争环境，希望可以在最具成本效益的情形下，控制和管理在远程办公室、远程机房、主机代管中心或灾难备援中心等地的信息设备，而再无需派遣工程师去远程设备所在地进行管理和维修，从而节省了相关人事开支和其他费用，基于互联网的智能插排设置解决了以上问题，工程人员可以远程控制机器电源的开或者关，无需亲临现场，方便，迅捷。

参考文献：

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