毕业论文--基于Wi-Fi通信的智能插座的设计与实现

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1、基于Wi-Fi通信的智能插座的设计与实现摘要人们对高生活品质的追求促使智能家居应运而生，而科技的发展与进步给智能家居提供了技术支持。智能手机为智能家居提供了便捷的操作平台，互联网络为智能家居提供了高速通讯通道。目前大多数智能家居方案都是大而全的系统，配置安装繁琐，成本较高，针对这种状况，本文设计并实现了一种基于Wi-Fi通信的智能插座，能够简化智能家居系统，更好的满足智能家居需求。本文通过硬件与软件两方面来介绍智能插座的设计方案。硬件方面，本文使用的是单片机MSP430FE427A作为微控制器，同时使用内置的电能计量模块ESP实现电能计量功能。应用AC-DC和DC-DC电源转换模块为插座提供所

2、需的相应电源。采用HF-LPT100超低功耗嵌入式Wi-Fi模块实现无线通信功能。软件方面，本文实现了底层软件和应用层软件的设计；底层软件完成了系统初始化、软时钟处理、电能计量、Wi-Fi驱动等的设计，应用层软件设计引入了Modbus协议，规范可靠地管理与传输数据，并介绍了CRC校验计算方法。最后对插座的功能和性能都进行了测试，测试结果表明Wi-Fi通信智能插座实现了电能计量、无线通信、定时开关、超负荷自动跳闸等功能，只需使用智能手机通过Wi-Fi连接到插座，就可轻松实现各项功能。关键词：智能插座，Wi-Fi，智能家居，Modbus，MSP430FE427A第一章绪论1.1课题研究背景随着社会

3、的不断发展与经济的持续进步，科技也在日新月异的大跨步前进，而这也对人们的生活有着翻天覆地的影响和改变。例如智能手机和移动互联网络的出现就是最直接的体现，它们快速的融入人们的日常生活之中，成为更加便利的通讯与沟通方式丰富着人们的生活，同时也在不知不觉中从多个维度改变着传统的生活方式。由于人们对更加便利舒适生活的不断追求，智能家居的概念应运而生。智能家居最基本的目标是为人们提供一个舒适、安全、方便和高效的生活环境，于二十世纪八十年代末传入中国。但是当时由于技术不够成熟，成本较高，操作复杂等诸多原因而发展缓慢，没有融入寻常百姓的生活之中。时间推移，智能手机的普及和互联网络的蓬勃发展，为智能家居提供了

4、一个强大的终端处理平台和便捷的通信通道，这无疑加速了智能家居的发展。目前智能家居普遍认可的定义是：“智能家居是以住宅为平台，兼备建筑设备、通信网络、信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理于一体的高效、舒适、安全、便利、环保节能的居住和生活环境”[1]。与传统家居相比，智能家居能够为人们的生活带来更多的便利：(1)安全保护和消防报警自动化，当遇到非法进入和火灾时能自动报警，及时发现险情，能最低限度的减少损失。(2)家电设备智能化，根据用户的使用习惯智能化管理家电使用情况，也可以智能节电。(3)物业管理自动化，实时监控室内水、电、气和网络使用情况，记录实时数据并自动化管理。(4)信息和通讯

5、自动化，可以实现远距离医疗、教育和工作等。(5)家电之间的智能协调工作，客厅、厨房、餐厅、卧室等内的各家电能互相关联，智能的组合使用，更加方便。(6)环境与节能，自动监控室内环境状况，如湿度、温度、亮度等，并根据最适宜人体舒适度的参考值对环境进行自动调节，为用户实现最美好的室内环境[2]。国内外有多家知名的智能家居公司方兴未艾，国内有走在前端的海尔公司， 它提出了智能家居解决方案U-home，真正实现了智能安防、视频监控、可视对讲、智能门锁联动等各大子系统之间的互联互通、无缝对接，同时还实现了手机屏、PAD屏、电脑屏、智能终端等多屏合一，通过任何一个屏都可实现对热水器、空调、新风、地暖、灯光、

6、窗帘等设备的监控[3]。下图为海尔U-home系统图。图1.1海尔U-home智能家居解决方案系统图国外知名的智能家居品牌有霍尼韦尔，也是全球自动控制和智能家居领域的领导者。它的智能家居解决方案可以实现的功能众多，例如可视对讲功能，场景控制功能，门禁功能，安全服务功能等等。还可以根据自己的喜好设定各样的生活模式，比如设定回家模式为：开启主要照明，打开热水器和电视，安防系统撤防。那么在你回到家前五分钟，通过手机启动回家模式，就可以告别紧张的工作模式，回家享受放松环境。除了以上介绍的海尔智能家居解决方案U-home和霍尼韦尔智能家居解决方案外，国内外也涌现出众多智能家居产品，例如智能灯泡Hue、智

7、能温控器Nest、智能挂锁TEO等，这类模块化、独立型的智能家居产品随着网络和智能手机的蓬勃发展而日趋明显[4]。智能插座作为智能家居基础性部件，与多种家用电器的电源插头相连接，实现多路电源的分配，它的发展与智能家居的发展之间的关系密不可分。通过控制智能插座可以间接实现控制家电的使用。本文的目的就是设计一种基于Wi-Fi通信的智能插座，它不仅有智能化，信息化的功能与特点，还能通过智能手机连接无线网