1、基于安卓和ESP8266的室内灯光控器设计 摘要 社会在发展，科技在进步，智能手机几乎人手一部，Wi-Fi作为无线通信技术已经非常成熟，人们随时可以连接Wi-Fi上网冲浪，如今各种产品和设备都朝着智能化方向发展。使用Wi-Fi技术来对各种智能设备进行远程控制更加符合实际需求。通过物联网技术实现对智能设备进行无线远程控制，极大方便了人们的生产生活。本设计是基于物联网开发一款简单实用的室内灯光控制器，使用智能手机对室内灯光进行无线控制。通过使用 ESP8266 芯片和STM32F103单片机组成控制端部分，使用ESP8266模块无线传输数据，对室内灯光控制。并搭建一个服务器创建数据库进行用户管理和
2、控制器的管理。创建安卓手机应用，手机连接局域网实现用户登陆注册，灯光控制器的增删改查等功能。实现手机控制室内灯光完成此次设计。关键词：STM32F103 Android Wi-Fi ESP8266 Design of Indoor Lighting Controller Based on Android and ESP8266ABSTRACTIn the development of society, science and technology in progress, smart phones almost one hand, Wi-Fi as a wireless communicati
3、on technology has been very mature, people can connect to Wi-Fi surfing at any time, now all kinds of products and equipment are developing towards the direction of intelligence. Using Wi-Fi technology for remote control of various intelligent devices is more in line with the actual needs. Through t
4、he Internet of things technology to achieve intelligent remote wireless control devices, greatly facilitated peoples production and life.This design is based on the Internet of things to develop a simple and practical indoor lighting controller, using smart phones to control indoor lighting wireless
5、. The control part is composed of ESP8266 chip and STM32F103 microcontroller, and the ESP8266 module is used for wireless data transmission to control indoor lighting. And build a server to create a database for user management and controller management. Create Android mobile applications, mobile LA
6、N connection to achieve user login registration, add and delete the lighting controller and other functions. The mobile phone controls indoor lighting to complete the design.KEY WORDS：STM32F103 Android Wi-Fi ESP8266 28目 录摘 要ABSTRACT前言11 概述21.1 设计背景21.2 应用前景22 灯光控制器总体设计方案22.1 总体设计概述22.2 总体设计的需求分析22.3
7、 系统整体架构的设计32.3.1 网络通信技术方案的选择32.3.2 控制终端操作系统的选择42.3.3 无线通信协议的选择53 硬件控制器的设计与实现53.1 控制器的主要芯片和模块63.1.1 主控芯片STM32F10363.1.2 ESP8266模块73.1.3 LED灯的控制电路93.1.4 继电器控制电路93.1.5 电源供电电路103.2 控制器的程序的设计与实现113.2.1 控制器程序流程图113.2.2 Wi-Fi模块的程序设计113.2.3 灯光控制模块控制设计134 服务器的设计与实现134.1 服务器数据库的设计144.1.1 登陆注册数据表格的设计144.1.2 灯光
8、状态数据表格的设计144.2 服务器程序设计154.2.1 用户登陆注册编辑的设计154.2.2 灯光控制与搜索的设计164.2.3 ESP8266访问服务器设计165 手机应用的设计与实现175.1 Android系统平台简介175.2 程序流程框图185.3 应用程序设计与实现185.3.1 手机应用界面的设计185.3.2 手机应用后台运行程序的设计206 系统测试226.1 功能测试226.1.1 硬件控制端部分测试226.1.2 手机应用部分测试236.1.3 总体测试236.2 性能测试246.2.1 系统稳定性测试246.2.2 硬件断电恢复测试247 总结与展望247.1 总结
9、247.2 展望25参考文献26附录27致谢30前言现如今网络无线通信技术发展很迅速，网络技术是可以将电脑、手机、平板等终端通过无线接入互联网。Wi-Fi已经是网络接入的主流标准。Wi-Fi热点覆盖范围越来越广，Wi-Fi技术已经被运用在各种便携式智能设备上。对Wi-Fi技术应用产品，人们生活中运用到的越来越多，人们也希望能够通过Wi-Fi技术来控制生产和生活，使工作和生活更加便捷。基于此目的，本文设计了一种基于Android平台和Wi-Fi技术的灯光控制系统。该系统在硬件方面，采用STM32F103作为控制核心，通过ESP8266Wi-Fi模块进行联网。这两款芯片成本低，功耗小，开发方便且具
10、有较高的处理速度。采用Keil5软件对单片机进行开发。在电脑安装Tomcat作为本次系统设计的服务器。使用Android Studio进行手机App开发可利用手机App进行灯光控制。本设计的目的是满足社会的现实需求，给人们提供更多的便利在家中随时可以用手机控制家里的照明灯。1 概述1.1 设计背景放眼全球，物联网优势愈加明显，现如今人们置身于网络环境中，各种智能设备通过网络进行各种数据和信息的交换。Wi-Fi为智能家居领域带来了新的发展机遇。我国物联网相对落后，还处于发展初期，智能家居在日常生活中被广泛应用，在工业应用领域发展较快。中国的智能家居领域进入整合期。其存在的主要问题是：缺乏标准；产
11、业核心技术不达标；产业链不够完整，合作体系不完善；产业间的合作困难。1.2 应用前景基于安卓和ESP8266的室内灯光控器设计是基于物联网开发的，属于智能家居照明部分。以物联网为基础智能家居市场非常有潜力。能够使传统产业的发展模式在一定程度上改变，能够使经济发展、资源、环境之间的矛盾得到改善，物联网的应用，有利于资源进行更高效的利用。具有极大的包容性和开放性，促进了信息的传输和交流，推动开放和合作。智能家居在未来前景广阔。2 灯光控制器总体设计方案2.1 总体设计概述基于安卓和ESP8266的室内灯光控制器的设计，目的是让人们的生活更加舒适方便。为普通家用的照明灯添加功能，使灯光控制器更加贴合
12、实际需求，更人性化的服务。本次设计可分为手机应用的设计和硬件控制端的设计。本设计应避免在短时间内被市场所淘汰，并且保证性价比高。使产品大众化让人们都可以体会到舒适便捷的生活。在本系统的设计过程中，还应充分考虑现阶段人们对家居和生活的进一步需求，提供全新生活方式。系统设计中的各个部分有预留下接口方便升级和扩展新功能。2.2 总体设计的需求分析本设计将分成硬件部分灯光控制器部分、Android平台设计部分和服务器部分进行介绍。本控制器的设计采用ESP8266模块无线传输，实现服务器到模块串口的数据传输，通过手机发送控制灯光的指令到服务器。同时将灯光的状态通过Wi-Fi模块传输到服务器，手机实时访问
13、服务器将灯光状态反馈到手机上。Android系统普及度最高，相比电脑系统更加的灵活。实现用户可以使用装有Android系统的手机可以对灯光控制器进行监控。2.3 系统整体架构的设计在灯光控制器的设计中，ESP8266模块和手机都是通过Wi-Fi无线网络连接到服务器获取数据和修改数据。控制端接收到服务器发送来的操控信息后完成指定操作，并将灯光状态及时反馈到服务器。图2-1为灯光控制器的整体架构示意图。图2-1灯光控制器的整体架构示意图2.3.1 网络通信技术方案的选择现如今，主流的无线技术主要有Wi-Fi、 ZigBee、Bluetooth、UWB、NFC、RFID等方案。无线技术几乎无需布线，
14、调试简单，在智能家居领域优势明显。表3-1列出了各个无线技术的相关指标数据。表3-1 几种无线通信技术的比较名称Wi-FiZigBeeBluetoothUWBNFCRFTD传输速度54Mbps250kbps723.2kbps100Mbps424kbps1kbps通信距离100m75m10m10m20cm1m频段2.4GHz2.4GHz2.4GHz3.1-10.5GHz13.56MHz868-915MHz安全性低中等高高极高低国际标准IEEE802.11bIEEE802.11gIEEE802.15.4IEEE802.15.1x未制定ISO/IEC18092为统一功耗10-50mA5mA20mA1
15、0-50mA10mA10mA由表3-1可以得知，通过几种无线技术的比较Wi-Fi技术被运用的最为普及，给用户带来更好的上网体验。Wi-Fi技术的传输速度比较快。结合实际需求本选用Wi-Fi技术作为无线通信技术传输数据。2.3.2 控制终端操作系统的选择手机操作系统的选择需要实用性强并且非常普及的嵌入式操作系统，同时还要考虑操作系统的开发语言的简单易上手、易扩展，好移植等。目前常见的嵌入式操作系统有Android、 iOS、 Windows Phone、Symbian、 Linux和Palm OS。对这些嵌入式操作系统的各项指标列表来进行比较。如表3-2所示。表3-2几种嵌入式操作系统的比较名称AndroidIOSWindow PhoneSymbianLinuxPalm OS开发语言Java、C、C+
