基于单片机的多功能小家电展台控制系统

王清辉 郑伟民 陈玲 王颖 温发林

[摘    要]为了能更好、更方便的在展示会上展示小家电，文章设计了一个多功能展示平台控制系统。该系统由STC15F2K60S2单片机、ESP8266WIFI模块、LCD1602液晶显示屏和热释电传感器等构成。展商通过手机WIFI联网进入系统进行功能和显示信息的设置，然后系統将按照设定自动进行展台的控制和显示，参观者也可以通过手机WIFI连接去操作展台上的小家电。该系统不仅为这些小家电提供更人性化的展示环境，也为商家的小家电展示提供方便。

[关键词]小家电;WIFI;单片机

[中图分类号]TP334.2 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）10–000–03

Multifunctional Small Home Appliance Booth Control

System Based on Single-chip Microcomputer

Wang Qing-hui，Zheng Wei-min，Chen Ling，Wang Ying，Wen Fa-lin

[Abstract]In order to better and more conveniently display small household appliances at the exhibition， the article designs a multifunctional display platform control system. The system consists of STC15F2K60S2 single-chip microcomputer， ESP8266WIFI module， LCD1602 liquid crystal display and pyroelectric sensor. Exhibitors enter the system through mobile phone WIFI networking to set up functions and display information， and then the system will automatically control and display the booth according to the settings. Visitors can also operate the small appliances on the booth through mobile phone WIFI connection. The system not only provides a more user-friendly display environment for these small household appliances， but also provides convenience for the display of small household appliances by merchants.

[Keywords]small household appliances; WIFI; single chip microcomputer

2010年上海因成功申办世博会使得中国被世界关注，提升了中国的知名度。在后续的一些国际知名展示活动中都有中国参展，继而在2019年上海再次申办家电博览会。在博览会上，一般都是将小家电放在柜子或者桌子上，旁边放上简介，供参观者观看，并需要工作人员在旁边对小家电的功能进行讲解和演示。如果工作人员临时有事离开就容易因无人操作演示小家电，导致它们处于无人问津的状态;如果一直给小家电通电，在没人来观看的时候又很浪费电能。因此，如果展台仅仅是起到摆放小家电而不具备其他功能时，将较难实现小家电的功能展示，并且这样的展示需要工作人员一直在岗，这无疑使小家电的展示效果大打折扣。如果展台具备一定的设置和控制功能，可以辅助小家电的展示更好地吸引参观者的眼球，那么这样的展台可以让小家电在展览会上得到更好的展示。

文章给展台配上了控制系统，让展台“活”了起来。即展商通过手机WIFI进入展台的控制系统，进行展台的功能和显示信息的设置，然后展台按照设定功能进行小家电的控制和信息显示。参展者可以通过手机WIFI在展商授权的前提下进入展台的控制系统，操作展台上的小家电。这样可以让参观者更好、更方便地了解小家电的功能和作用，更好地完成小家电的产品展示。同时，展台系统可以在无人观看小家电展品的时候自动切断展台照明和小家电的供电，起到节能的效果。

1 系统硬件设计

系统的结构框图如图1所示，由WIFI模块、STC15F2K60S2单片机最小系统、电机驱动、LCD显示屏、灯光控制、家电电源控制和人体红外传感器等模块构成。系统有参展商设定模式和参观者模式两种工作模式，具体模式介绍如下：①参展商设定模式允许展商通过手机WIFI连接系统，然后输入相应的指令进入系统设置，系统根据输入的指令进行是否进入参观模式、LCD1602的显示信息、修改小家电电源与灯光的权限是否开放、立即开灯、立即接通小家电的电源、立即关闭灯和小家电电源等功能设置;②系统在展商开启参观者模式后可进入该模式。在该模式下系统通过人体红外传感器检查确定是否有人在展台前面，如果确定有人在一定时间内停留在展台前，则系统通过步进电机控制展台进行正、反转各一圈的旋转，并根据展商的设定控制展台上的展品电源和展台灯光的通断，而参观者在展商设定授权的前提下可以通过手机WiFi连接系统进行展品的功能演示，当系统检测出人已离开5 s以上时，系统会进入待机状态，关闭之前开启的功能。系统中的主要模块介绍如下。

1.1 单片机模块

在本系统设计中采用8位单片机STC15F2K60S2作为主控芯片，该单片机为8位增强型8051内核，单时钟机器周期是通常8051的12倍，同时该款单片机指令可完成兼容8051内核，具备足够的ROM和RAM空间，且该单片机I/O口多。

1.2 ESP8266WIFI模块

采用ESP8266WIFI模块，通过串口与STC15F2K60S2主机通信，ESP8266 WIFI模块包含完整的TCP/IP网络协议栈，可直接通过手机WIFI连接ESP8266 WIFI模块。由于單片机为5 V供电，而ESP8266 WIFI模块是3.3 V供电，所以他们通信接口即RX、TX间串入一个电阻。连接图如图2所示。模块的工作电压由稳压芯片AMS1117将5 V电压稳压至3.3 V。

1.3 SR602人体感应模块

系统采用SR602人体感应模块进行人体检测。当检测到人体发出的红外光后，模块即可输出高电平;当人离开后，延迟2.5s后，模块进入低电平。该模块输出的时序为：上电后输出高电平2s，然后变为低电平，进入待机状态。由于该模块的工作电压为5 V，输出的高电平也正好是5 V，因此可以直接使用单片机的工作电源，并可以直接和单片机的I/O口通信如图2所示。

1.4 ULN2003电机驱动模块

展台的旋转是由步进电机实现的，由于步进电机是一种将电脉冲转化成角位移的执行机构，且电机需要的电流也较大，因此需要增加驱动模块来驱动。采用ULN2003来进行驱动，放大输出电流，增加电机驱动能力。

1.5 商品电源控制模块

由于需要控制小家电的供电，而小家电的工作电压通常为交流220 V，单片机的I/O口输出为5 V电压，无法直接控制。选用5 V继电器来实现弱电控制强电，电路如图3所示。继电器的线圈需要100mA左右的电流驱动，可得基极电阻可取4.7 k，如图3所示二极管是给继电器线圈上的电流断电时续流用。该模块通过单片机的P1^5口进行控制。当P1^5口输出低电平时，三极管导通，使继电器的线圈通电，继电器吸和，触点1和3联通，使小家电通电。当P1^5口输出高电平时，三极管断开，使继电器的线圈断电，继电器断开，触点1和2联通，使小家电不通电。

2 系统软件设计

在本系统软件设计中主要分为3个部分：主程序的设计、后端修改子程序设计和ESP8266WIFI模块子程序设计，具体内容如下。

2.1 主程序设计

软件的设计整体思路如图4所示。系统上电后，先对LCD1602液晶显示和ESP8266 WIFI模块功能的初始化，完成单片机与WIFI模块的通信连接，然后系统判断是否进入系统设置子程序。如果在系统设置子程序中开启参观者模式则系统可进入该模式，在该模式下系统通过人体红外传感器检查是否有人在展台前面，如果确定有人一定时间停留在展台面前，则系统通过步进电机控制展台正、反转旋转各一圈，并根据展商的设定控制展台上的展品电源和展台灯光的通断，而参观者在展商设定授权的前提下可以通过手机WiFi连接系统进行展品的功能演示，当系统检测出人已离开5 s以上的时候，系统进入待机状态，关闭之前开启的功能。

2.2 系统设置子程序设计

系统设置子程序框图如图5所示，进入该子程序后，系统等待参展商的指令输入，如果参展商发送修改系统设置的指令，则系统进入修改设置。此时，系统根会据输入的指令进行是否进入参观模式、LCD1602的显示信息、修改小家电电源与灯光的权限是否开放、立即开灯、立即接通小家电的电源、立即关闭灯和小家电电源等功能设置。

3 结束语

本文针对当前博览会的会展中存在小家电的展示过程不够互动和节能的不足，提出了一款小家电展台控制系统。该系统能够根据展商使用手机进入展台系统进行展台工作情况和展示内容等的设置，然后系统能够根据设置进行展台和小家电的控制，并可以提供给参观者进行相应的展台灯光和小家电的控制。该系统可以提高参观者对了解小家电展品的兴趣，实现展台不仅仅只是具备摆放小家电的功能，还可以辅助小家电的展示。

参考文献

[1] 赖义汉，王清辉，温发林.单片机原理及其应用─基于STC15系列单片机+C51编程[M].成都：西南交通大学出版社，2016：1-9.

[2] DA Martillano. Android-Based Smart Power Outlet Switching Device Using ESP8266 Enabled WiFi Module[J]. Advances in Computer Networks，2018，6（1）：61-65.

[3] 巩建学.ESP8266使用技巧[J].数字化用户，2019，25（27）：9.

[4] 沈华刚，吕刚磊.基于ESP8266串口WiFi的智能插座关键技术的实现[J].河南科技，2019（8）：17-19.

[5] 赖若麒，刘竹林，任帅. 基于步进电机的位置随动系统的设计[J].信息技术，2012（2）：82-84.

[6] 江衍煊，郑振杰，游德智.单片机连接ULN2003驱动步进电机的应用[J].机电元件，2010（3）：28-31.