《基于ESP8266主控芯片的智能插排設(shè)計(jì)》7200字（論文）

1基于ESP8266主控芯片的智能插排設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-1"\h\u3721基于ESP8266主控芯片的智能插排設(shè)計(jì) 114535摘要： 121613引言 1268971.緒論 241782.系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 3223263.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4184344.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 9294145.調(diào)試與仿真 10208166.結(jié)束語(yǔ) 14摘要：智能家居是當(dāng)今時(shí)代研究的熱點(diǎn)話題，智能插排是智能家居的關(guān)鍵，用戶對(duì)各種家居的需求需要更加智能化。本文設(shè)計(jì)一種以ESP8266為主控芯片的智能插排，將傳統(tǒng)插座與ESP8266結(jié)合，用戶通過(guò)手機(jī)APP控制或者語(yǔ)音控制將命令傳給ESP8266，ESP8266控制繼電器的斷開閉合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電器的控制。同時(shí)增加了溫濕度傳感器檢測(cè)插排的溫濕度，如果插排的溫度超過(guò)設(shè)定的閾值，插排將立即斷開并將信息傳給用戶，可以有效避免發(fā)生事故。關(guān)鍵詞：ESP8266；APP控制；語(yǔ)音助手控制；溫濕度傳感器引言21世紀(jì)是信息蓬勃發(fā)展的時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對(duì)國(guó)家社會(huì)乃至個(gè)人都有著深遠(yuǎn)的影響。隨著物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展，人均可支配收入也逐漸增加，信息化的發(fā)展在改變?nèi)藗児ぷ?、學(xué)習(xí)等各個(gè)方面習(xí)性時(shí)，傳統(tǒng)家居也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。家居趨于智能化已成為一種趨向而走進(jìn)各個(gè)家庭，而智能插排是實(shí)現(xiàn)智能家居非常重要的一部分，而且如今生活節(jié)奏逐漸加快，大多數(shù)用戶都在追求快捷方便的生活，所以一些安全又智能的家居用電器更容易得到消費(fèi)者的青睞。隨著用戶與電子產(chǎn)品之間的關(guān)聯(lián)越來(lái)越緊密，人們對(duì)電子產(chǎn)品的性能品質(zhì)等要求也越來(lái)越嚴(yán)格，由此可見(jiàn)傳統(tǒng)的一些家居用品已經(jīng)不能滿足消費(fèi)者的需求。所以智能化，人性化的家居會(huì)是現(xiàn)在及以后的流行趨勢(shì)，而家用插排是日常家居的一個(gè)重要組成部分，是一個(gè)家庭必需品。傳統(tǒng)家庭用電器之間又是彼此孤立的，用戶資源和信息難以共享，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速崛起，特別是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)技術(shù)的日益成熟，各家庭用電器之間遙相呼應(yīng)的問(wèn)題也亟待解決，本設(shè)計(jì)中的智能插排可以在一定程度上解決用戶對(duì)各家庭用電器的使用問(wèn)題。1.緒論1.1選題的目的及意義婦孺皆知，所謂插排就是帶線多位插座。插排在很多家庭中屢見(jiàn)不鮮，因?yàn)樗梢赃B接多個(gè)電源插頭，在一定程度上不僅節(jié)省了家庭住宅的空間還節(jié)省了很多復(fù)雜的線路，但是對(duì)于普通家用插排還是存在著一些不足之處。據(jù)我國(guó)研究調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)統(tǒng)計(jì)發(fā)生火災(zāi)事故中由于電器導(dǎo)致的火災(zāi)約占30%，其主要原因是超負(fù)荷、短路以及用戶忘記切斷電源[1,2]。一般情況下會(huì)因?yàn)榫€板的超負(fù)荷使用，周圍溫度過(guò)高等原因，導(dǎo)致插座會(huì)發(fā)熱甚至引起失火。并且對(duì)于普通插排，用戶不可以根據(jù)自己的使用需求來(lái)調(diào)整用電器的使用時(shí)間，這樣不僅會(huì)造成用電浪費(fèi)，而且會(huì)增大發(fā)生意外的概率。因此，本文針對(duì)這些問(wèn)題，在傳統(tǒng)插排的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了智能化、安全性高的家用插排。由于多種現(xiàn)代技術(shù)的蓬勃發(fā)展，信息化是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)全球化的迫切需求，很多國(guó)家都把發(fā)展信息技術(shù)作為國(guó)家發(fā)展的側(cè)重點(diǎn)。隨著各種新興技術(shù)的快速發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的普遍使用，當(dāng)代人的生活、工作等各個(gè)方面之間的聯(lián)系愈來(lái)愈緊密，傳統(tǒng)家居也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。人們對(duì)信息技術(shù)緊迫的需求使傳統(tǒng)家居變得智能化成為未來(lái)發(fā)展的一種必然的走向，當(dāng)然發(fā)展中還存在的有一些潛在的問(wèn)題，因?yàn)橛脩敉浕蛘咂渌闆r使電器電源長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)等使功耗大量流失，導(dǎo)致家庭能源的損耗增加得非常快，造成電能源大量的耗損。有調(diào)查研究表明，中國(guó)城市家庭的平均待機(jī)所消耗的能源大概是家庭總能耗的10％[3]?？梢?jiàn)對(duì)于具有定時(shí)器能和遠(yuǎn)程控制功能的智能插座的設(shè)計(jì)與研究有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。在智能家居的逐漸普及下，人們對(duì)于家庭用電器的要求也變得更嚴(yán)格了，對(duì)于電源插排而言，它是所有家庭設(shè)備用電的主要關(guān)卡，也是所有家居能夠正常運(yùn)行的基礎(chǔ)和必要環(huán)節(jié)。因此，多功能、安全性高、智能化、體積小是現(xiàn)如今家用插排發(fā)展的必然趨勢(shì)[4]。本文設(shè)計(jì)的智能插排可以讓用戶用起來(lái)更加簡(jiǎn)便，安全，用戶可以在工作或者在外旅游等情況時(shí)對(duì)家里的用電器進(jìn)行控制，也可以隨時(shí)查看插座的狀態(tài)，工作時(shí)也可以對(duì)家里的插排進(jìn)行定時(shí)，以減少用戶下班回到家的一些麻煩。1.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我們都知道人類對(duì)電的探索時(shí)間還是比較久遠(yuǎn)的，但是那個(gè)時(shí)候電并沒(méi)有得到太多的應(yīng)用，大概在1880年，愛(ài)迪生發(fā)明出了電燈以及開關(guān)。中國(guó)是在1882年左右才開始用電照明代替用煤油燈，在20世紀(jì)50年代，家庭用電還非常的罕見(jiàn)，當(dāng)時(shí)的縫紉機(jī)的運(yùn)行還依靠腳蹬。20世紀(jì)70年代左右，電燈、電視機(jī)開始時(shí)興，人們進(jìn)門之前都要先拉電線表明著家庭條件比較好，那個(gè)時(shí)候家庭用的插排仍是構(gòu)造簡(jiǎn)單，款式單一的膠木插座。那個(gè)時(shí)候每個(gè)家庭使用的插座數(shù)量十分有限，可能家里電視的插頭用戶很長(zhǎng)時(shí)間都不會(huì)拔掉，有不少家庭都選擇使用柜子家里插座遮住。在我國(guó)早期，某品牌插座最早在插座上加上按鈕開關(guān)，目前我國(guó)市場(chǎng)大多數(shù)的插座用的開關(guān)都還是最初設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，這種按鈕開關(guān)簡(jiǎn)單而且實(shí)用。2010年中國(guó)在普及插座的同時(shí)也在插座使用的安全性能上面做出相關(guān)法令法規(guī)，那時(shí)候插座已經(jīng)隨時(shí)隨地可以買了，插座被國(guó)人廣泛使用，但是每年依然存在因?yàn)橛脩羰褂玫土蛹倜暗牟遄鸹馂?zāi)的狀況發(fā)生，現(xiàn)在最常見(jiàn)的家用插排都是用戶手動(dòng)控制開關(guān)按鈕，而且如果用戶不在家就不能對(duì)插排實(shí)施任何操作，當(dāng)大人不在身邊孩子還會(huì)有極大的可能去觸摸正常通電的插座，這種情況也是非常危險(xiǎn)的；或者在仲夏時(shí)期，溫度很高，家庭用電也會(huì)急劇增加，那么插排很可能會(huì)超負(fù)荷使用或者插排溫度非常高，引發(fā)火災(zāi)。隨著社會(huì)不斷發(fā)展，到后來(lái)我國(guó)抵制生產(chǎn)不符合規(guī)定的插座，也號(hào)召用戶不使用存在問(wèn)題的插座，但是目前使用的都是傳統(tǒng)插排，用戶在使用過(guò)程中無(wú)法知道插排此時(shí)的工作狀態(tài)以及是否存在安全隱患，只有當(dāng)危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)才能意識(shí)到問(wèn)題，如果使用不當(dāng)?shù)脑?，插排就相?dāng)于一顆潛在的“炸彈”，所以插排還需要有很大的改進(jìn)。當(dāng)前，信息技術(shù)不斷創(chuàng)新，發(fā)展速度非常迅猛，在推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、促進(jìn)國(guó)家治理和能力現(xiàn)代化、滿足人民的美好生活需要方面扮演著中心樞紐的角色。智能家居一定會(huì)成為將來(lái)家居用品的發(fā)展走向，而智能插排是實(shí)現(xiàn)智能家居的重要環(huán)節(jié)，因此智能插排的研究將成為當(dāng)務(wù)之急。2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)一款基于ESP8266的智能插排，此智能插排主要分為電源轉(zhuǎn)換模塊、ESP8266最小系統(tǒng)、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、溫濕度檢測(cè)模塊，該設(shè)計(jì)以ESP8266為控制核心，將傳統(tǒng)插座與ESP8266WiFi模塊相結(jié)合，用戶可以通過(guò)手機(jī)APP或者智能語(yǔ)音助手實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制插排，用戶通過(guò)手機(jī)將命令傳給ESP8266最小系統(tǒng)，ESP8266可以控制對(duì)應(yīng)繼電器的閉合，從而實(shí)現(xiàn)插排對(duì)家庭用電器的控制，滿足用戶對(duì)家庭用電器的需求，這樣使其與傳統(tǒng)插排相比更為簡(jiǎn)潔便利。此外，本智能插排能夠根據(jù)用戶的使用需求對(duì)插排上的插孔分別設(shè)定使用時(shí)間，這樣可以使不同的家庭用電器根據(jù)用戶的使用需求不同有不同的使用時(shí)間。這種方式既可以有效的避免電能資源的浪費(fèi)[5]，又能在很大程度上減小火災(zāi)等意外的發(fā)生。同時(shí)插排在使用時(shí)能夠利用溫濕度傳感器檢測(cè)當(dāng)前插排的溫濕度，用戶也可遠(yuǎn)程通過(guò)手機(jī)APP看到插排的實(shí)時(shí)溫度與濕度，當(dāng)插排的實(shí)時(shí)溫度超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，ESP8266會(huì)立刻切斷電源然后通過(guò)手機(jī)APP向用戶發(fā)送警告，防止溫度過(guò)高，發(fā)生意外事故，對(duì)用戶造成較大的損失。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)總體框圖3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的硬件部分主要可分為四個(gè)模塊，分別是ESP8266最小系統(tǒng)、電源轉(zhuǎn)換模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、溫濕度檢測(cè)模塊[6]。具體原理圖如附錄所示。3.1ESP8266最小系統(tǒng)本設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)智能插排能夠通過(guò)手機(jī)APP以及語(yǔ)音控制助手控制的功能，在選擇主控芯片時(shí)有兩種方案，第一種是采用Arduino與ESP8266相結(jié)合的方法完成，第二種是采用ESP8266最小系統(tǒng)板作為控制核心。在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)Arduino+ESP8266之間的通信受外界的干擾比較大，通信不夠穩(wěn)定，所以放棄使用第一種方案。經(jīng)過(guò)查找很多文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)第二種方案使用的ESP8266本身內(nèi)部有超低功耗的32位微型MCU，其CPU時(shí)鐘速度高達(dá)160MHz，它有智能聯(lián)網(wǎng)功能，通信過(guò)程也比較穩(wěn)定，所以完全可以滿足此智能插排的要求，因此本設(shè)計(jì)最終選擇使用ESP8266作為控制核心。主控制器ESP8266如圖2所示。與其他芯片相比，它是一種高性能的無(wú)線系統(tǒng)級(jí)芯片，它的成本雖然比較低廉但它的實(shí)用性很強(qiáng)，不僅能夠自己工作，還能作為從機(jī)搭載別的Host工作。它是成本相對(duì)較低的一種Wi-Fi微芯片，同時(shí)ESP8266高度片內(nèi)集成，它在使用時(shí)需要非常少的外圍電路，這樣初學(xué)者使用起來(lái)也會(huì)比較輕松。ESP8266還兼?zhèn)湮⒖刂破鞯墓δ?，可以和所有Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)建立連接。ESP8266還有STA、AP、STA+AP這三種工作模式[7,8]，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶的設(shè)備與Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接然后進(jìn)行通信，也讓W(xué)i-Fi功能能夠很方便地嵌入到其他系統(tǒng)中。其內(nèi)部擁有的高速緩沖存儲(chǔ)器在一定程度上能夠提升系統(tǒng)的整體性能，ESP8266的片上處理以及存儲(chǔ)能力都很強(qiáng)，在運(yùn)行中降低了系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源的利用率，可見(jiàn)這個(gè)無(wú)線透?jìng)髂K非常適合用于物聯(lián)網(wǎng)以及智能家居的Wi-Fi模塊。ESP12E原理圖如圖3所示。圖2ESP8266實(shí)物圖圖3ESP12E原理圖3.2電源模塊本設(shè)計(jì)需要兩種供電電壓，一種使繼電器使用的5V直流電，另一種是低壓模塊使用的3.3V直流電[9]。在本設(shè)計(jì)的電源模塊使用AC-DC轉(zhuǎn)換模塊使交流電轉(zhuǎn)為5V直流電給繼電器供電，智能插排的各個(gè)低壓模塊的供電部分是由低壓差線性穩(wěn)壓芯片將5V直流電轉(zhuǎn)換成3.3V直流電提供。本設(shè)計(jì)的降壓轉(zhuǎn)換模塊采用AC-DC降壓穩(wěn)壓電源模塊，如圖4所示。該模塊與其他產(chǎn)品相比它有著優(yōu)越的輸出短路和過(guò)流保護(hù)，而且不需要再外接電路就可以工作，體積小但功率密度大。該降壓模塊輸入電壓范圍為交流75V至275V，輸出電壓恒定在直流5V，輸出電流600mA。在設(shè)計(jì)時(shí)為了使輸出的電壓電流穩(wěn)定，在穩(wěn)壓芯片的輸入和輸出兩端加了起濾波作用的電容，另外在交流輸入端添加了一個(gè)起著保護(hù)電路的作用的1A的保險(xiǎn)絲。圖4AC-DC模塊實(shí)物圖系統(tǒng)的其他低壓模塊的工作電壓是3.3V，本設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)與其他模塊相比AMS1117模塊安全系數(shù)更高，內(nèi)部有過(guò)熱保護(hù)以及限流電路，避免因?yàn)榄h(huán)境溫度使得實(shí)際工作溫度過(guò)高，所以對(duì)于本設(shè)計(jì)選擇AMS1117模塊再合適不過(guò)了，如圖5所示。在該系統(tǒng)中使用了固定輸出電壓3.3V的AMS1117模塊，其穩(wěn)定工作電壓最大能到12V左右，輸出電流高至1A。在設(shè)計(jì)時(shí)選擇在該降壓模塊的輸入端放置一個(gè)10μF的電容，在輸出端接一個(gè)22μF的鉭電容，其主要作用是遏制在外部沒(méi)有激勵(lì)信號(hào)的情況下電路產(chǎn)生的連續(xù)振蕩。圖5AMS1117模塊實(shí)物圖3.3繼電器驅(qū)動(dòng)模塊由于繼電器的供電電壓和ESP8266模塊的供電電壓不相同，所以為了使繼電器和ESP8266模塊兩旁的電壓達(dá)到均衡，有兩個(gè)方案可以選擇：方案一是采用三極管驅(qū)動(dòng)；方案二時(shí)采用光耦隔離的方式。但因?yàn)榉桨敢皇褂萌龢O管其抗干擾能力較弱有誤觸發(fā)的可能，與光耦隔離的方式相比不太穩(wěn)定，光電耦合器的電隔離和抗干擾兩方面的能力都比較出眾，且它的共模抑制大，具有極佳的減少了干擾和消除噪聲的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)比本設(shè)計(jì)最終選擇采用光耦隔離的方式使兩邊的電壓均衡。光耦隔離就是一種采用光耦合器進(jìn)行隔離。它是用光充當(dāng)媒介傳輸電信號(hào)，其輸入和輸出端是電絕緣的，當(dāng)將設(shè)備的輸入和接收電信號(hào)都添加到設(shè)備的輸入端發(fā)光裝置LED，LED接收到就會(huì)亮起，接收光的設(shè)備將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后直接輸出或放大后再輸出，該轉(zhuǎn)換過(guò)程實(shí)現(xiàn)了"電-光-電"的數(shù)字電平轉(zhuǎn)換和傳輸。采用光耦隔離電路就可以讓被隔離的兩個(gè)電路沒(méi)有電的接觸[10]，這樣就可以有效地避免對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不必要的干擾。本文采用三路光耦隔離繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，如圖6所示。在此系統(tǒng)中該模塊采用的是高電平觸發(fā)模式。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)在電路中添加了吸收電路，即在繼電器線圈反向并聯(lián)一個(gè)二極管[11]，用來(lái)吸收繼電器有吸合狀態(tài)轉(zhuǎn)化到切斷時(shí)在線圈兩端形成的尖峰電壓。繼電器的驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)三極管實(shí)現(xiàn)[12,13]，三極管基極是高電平時(shí)，三極管飽和導(dǎo)通，此刻繼電器線圈通電吸合，插排將正常通電。圖6繼電器實(shí)物圖3.4溫濕度傳感器模塊由于用戶在使用智能插排時(shí)，絕大多數(shù)情況下用戶都不在旁邊的，那么當(dāng)用電器的使用功率過(guò)大時(shí)，溫度升高，存在很大的安全隱患。為避免這種不安全狀況發(fā)生，本設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)插排的基礎(chǔ)上添加了溫濕度檢測(cè)功能。采用溫濕度傳感器精確檢測(cè)插排的實(shí)時(shí)溫濕度[14]，并且與ESP8266模塊連接及時(shí)給用戶反饋數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)溫濕度傳感器采集到的溫濕度數(shù)據(jù)與用戶預(yù)設(shè)的閾值對(duì)比，當(dāng)插排溫度超過(guò)預(yù)設(shè)的工作溫度，此溫度傳感器就會(huì)把信號(hào)傳給ESP8266模塊，ESP8266會(huì)發(fā)送指令控制繼電器切斷智能插排，同時(shí)通過(guò)手機(jī)APP給用戶發(fā)送信息告知用戶，防止發(fā)生更糟糕的事件。本設(shè)計(jì)采用DHT11溫濕度傳感器模塊，如圖7所示。它是由高精度的電阻式濕度傳感器件和電阻式熱敏測(cè)溫傳感器件組成，其功耗與其他傳感器相比很低，最大電流不超過(guò)0.5毫安，但是靈敏度很高，且是數(shù)字信號(hào)精準(zhǔn)輸出，測(cè)量誤差上下波動(dòng)比較小。主要采用雙向串口通信方式，僅需一個(gè)I/O口就可以與8位單片機(jī)進(jìn)行單總線通信，即只需要一條數(shù)據(jù)線與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和控制，通過(guò)傳感器采集到的溫濕度數(shù)據(jù)以高位先出的原則一次性傳輸?shù)紼SP8266模塊。本文設(shè)計(jì)時(shí)還放置了一個(gè)上拉電阻且在DHT11的電源引腳中間加上能去耦濾波的電容。圖7DHT11實(shí)物圖4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分使用的開發(fā)環(huán)境為Arduino，使用Arduino的各種庫(kù)函數(shù)進(jìn)行開發(fā)，編程語(yǔ)言為C++，使用起來(lái)效率特別高，適應(yīng)性也比較強(qiáng)。程序按模塊可分為聯(lián)網(wǎng)模塊代碼、定時(shí)開關(guān)模塊代碼、通信模塊代碼、溫度檢測(cè)模塊代碼。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程是系統(tǒng)先成功連接用戶設(shè)定的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，連接成功后系統(tǒng)檢查用戶是否發(fā)送語(yǔ)音或者是按鍵控制信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到用戶發(fā)送的控制信號(hào)就執(zhí)行相應(yīng)得操作，如果用戶沒(méi)有發(fā)送信號(hào)，不執(zhí)行任何操作。用戶也可在手機(jī)APP給對(duì)應(yīng)插座設(shè)置定時(shí)任務(wù)，APP會(huì)發(fā)送消息給服務(wù)器，定時(shí)時(shí)間一旦到了服務(wù)器就會(huì)給ESP8266發(fā)送指定，從而控制插排的開關(guān)狀態(tài)。溫濕度檢測(cè)放在主循環(huán)里面，每隔很短的時(shí)間就會(huì)重新檢測(cè)一次，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定的閾值，該插座就會(huì)自動(dòng)斷電，同時(shí)通過(guò)手機(jī)APP給用戶發(fā)送警告。整體系統(tǒng)程序流程圖如圖8所示。圖8系統(tǒng)整體程序流程圖5.調(diào)試與仿真5.1系統(tǒng)調(diào)試由于該設(shè)計(jì)連線較少，所以為了方便驗(yàn)證和測(cè)試性能，即將各個(gè)模塊的電路在洞洞板上進(jìn)行連接走線，然后在洞洞板上進(jìn)行測(cè)試各個(gè)功能是否實(shí)現(xiàn)，測(cè)試環(huán)境如圖9所示。本設(shè)計(jì)中三個(gè)繼電器分別接ESP8266模塊的D0、D1、D2引腳，即D0控制的是插排的第一個(gè)插孔，D1控制的是插排的第二個(gè)插孔，D2控制的是插排的第三插孔，繼電器上的燈亮就代表閉合，對(duì)應(yīng)的插排插孔就通電。圖9測(cè)試連接圖5.1.1手機(jī)APP控制本設(shè)計(jì)的手機(jī)APP采用點(diǎn)燈blinker軟件，其測(cè)試頁(yè)面如圖10所示。開始測(cè)試前，打開手機(jī)的Wi-Fi熱點(diǎn)使智能插排與其建立連接，連接成功后，用戶就可以在手機(jī)上看見(jiàn)插排的狀態(tài)及數(shù)據(jù)。在APP主界面顯示的主要信息有實(shí)時(shí)溫度，實(shí)時(shí)濕度，三個(gè)控制插排插孔的按鈕。三個(gè)插孔的實(shí)時(shí)狀態(tài)也會(huì)在手機(jī)APP上顯示，可以讓用戶隨時(shí)隨地查看也防止用戶遺忘對(duì)應(yīng)插孔是否在工作狀態(tài)而產(chǎn)生誤操作。由于本設(shè)計(jì)的繼電器是高電平觸發(fā)，若此時(shí)插排的狀態(tài)為“off”，用戶可以按下對(duì)應(yīng)插孔的開關(guān)按鈕，則繼電器的信號(hào)觸發(fā)端會(huì)收到電平信號(hào)，繼電器吸合，插座開關(guān)閉合，此時(shí)電路接通，對(duì)應(yīng)的插排插孔將通電正常工作，APP界面顯示該開關(guān)的狀態(tài)也就由“off”變?yōu)椤皁n”；若此時(shí)插排的狀態(tài)為“on”，用戶可以按下對(duì)應(yīng)插孔的開關(guān)按鈕，則繼電器的信號(hào)觸發(fā)端會(huì)收到電平信號(hào)，繼電器斷開，插座開關(guān)斷開，此時(shí)電路不再接通，對(duì)應(yīng)的插排插孔將斷電不再工作，APP界面顯示此時(shí)該開關(guān)的狀態(tài)也就由“on”為“off”。APP上也有語(yǔ)音控制的功能，它是和開關(guān)按鈕實(shí)現(xiàn)同樣的效果。同時(shí)用戶還可以在APP上根據(jù)自己對(duì)用電器時(shí)間的不同需求對(duì)用電器的使用時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，操作頁(yè)面如圖11所示。當(dāng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間相應(yīng)的插孔便會(huì)自動(dòng)開關(guān)[15]，這樣就可以使工作繁忙的用戶能夠節(jié)省時(shí)間也能夠避免發(fā)生火災(zāi)等意外。圖10插排“on”狀態(tài)手機(jī)APP界面圖11定時(shí)任務(wù)界面5.1.2手機(jī)語(yǔ)音助手控制插排本次設(shè)計(jì)使用常見(jiàn)的手機(jī)語(yǔ)音助手控制插排，如圖12所示。首先要對(duì)語(yǔ)音助手進(jìn)行訓(xùn)練，當(dāng)用戶說(shuō)出“打開開關(guān)一”，那么語(yǔ)音助手就會(huì)把信號(hào)傳給ESP8266，ESP8266則會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的操作，打開插排上的第一個(gè)插孔，使其通電供用電器使用。若此時(shí)對(duì)應(yīng)開關(guān)已經(jīng)正常通電，用戶如果再說(shuō)“打開開關(guān)”，語(yǔ)音助手會(huì)先檢測(cè)到此時(shí)的開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到此時(shí)開關(guān)已經(jīng)在工作了，則不會(huì)執(zhí)行開啟開關(guān)的操作。圖12語(yǔ)音助手控制界面5.2結(jié)果分析智能插排成品如圖13所示。本設(shè)計(jì)通過(guò)Arduino軟件編寫系統(tǒng)程序，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的多種預(yù)設(shè)功能。用USB與測(cè)試版上ESP8266模塊的串口通信接口相連接便可以實(shí)現(xiàn)電腦與最小系統(tǒng)的通信，有利于從系統(tǒng)中將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X進(jìn)行分析并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明。手機(jī)APP與該系統(tǒng)之間通信良好，手機(jī)APP能夠準(zhǔn)確控制插排的狀態(tài)，而且通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)溫濕度反饋正常