摘 要

本文介绍了通过ESP8266芯片实现WiFi智能开关的设计，并通过手机或者电脑等智能设备对各路电源的状态显示和开关控制。并从硬件和软件两个方面论述了该设计的可行性。

为了达到设计要求，本文从以下几个方面进行探讨：首先，对于ESP8266在物联网的应用及相关背景知识进行学习，了解了相关产业的研究现状；其次介绍了本次设计的硬件设计，从五个主要模块的功能和接口电路进行了原理分析；然后复习巩固了通信协议，简单介绍了本次设计应用到的网络协议；最后在软件方面研究了实现流程和相关的函数设计。

研究结果表明，ESP8266和MCU之间的通信能完成该设计的预期目标。

关键词：ESP8266；微处理器；Wi-Fi

Abstract

This article introduces the design of WiFi smart switch implemented by ESP8266 chip, and the status display and switch control of each power supply through smart devices such as mobile phones or computers. The feasibility of the design is discussed from two aspects of hardware and software.

In order to meet the design requirements, this article discusses from the following aspects: first, learn about the application of ESP8266 in the Internet of Things and related background knowledge, and understand the research status of related industries; second, introduce the hardware design of this design, from five The functions and interface circuits of the main modules were analyzed in principle; then the communication protocol was reviewed and consolidated, and the network protocol applied to this design was briefly introduced; finally, the implementation process and related function design were studied in terms of software.

The results of the study show that the communication between the ESP8266 and the MCU can accomplish the intended goal of the design.

Keywords: ESP8266; microprocessor; Wi-Fi

目录

第1章 绪论 1

1.1研究目的及意义 1

1.2国内外发展情况 1

1.2.1我国智能化家居发展历程 1

1.2.2国外研究现状 2

1.3课题研究内容与结构安排 2

第二章 ESP8266的基础介绍 4

2.1管脚定义 4

2.2功能描述 6

2.2.1 CPU、存储和FLASH 6

2.2.3 时钟 6

2.2.4射频 6

2.2.5 Wi-Fi 7

2.3外设接口 7

2.3.1 通用输入/输出接口（GPIO） 7

2.3.2其他接口 7

2.4 本章小结 8

第三章 硬件设计 9

3.1 MCU模块 9

3.1.1 STC89C51管脚图 10

3.1.2 功能特性 10

3.2 Wi-Fi模块 11

3.2.1 模块接口及电路 11

3.2.2使用方案探讨 11

3.3继电器 12

3.4 DHT11温湿度采集模块 12

3.4.1 DHT11基本信息 12

3.4.2 DTH11接口电路 13

3.5 液晶显示电路 13

3.5.1 LCD1602管脚信息 14

3.5.2 接口电路 14

3.6 智能手机APP 15

3.7 本章小结 15

第四章 通信协议 16

4.1 TCP/IP四层协议结构 16

4.2 UDP和TCP协议 17

4.3本章小结 17

第五章 软件设计 18

5.1 主程序流程设计 18

5.2初始化WIFI 18

5.3关键函数设计 19

5.4本章小结 20

结论 21

参考文献 22

附录 23

附录A：硬件设计总设计图 23

附录B：串口初始化函数 24

致谢 25

1. 绪论

将控制板和电子元件的连接组合，并加以编程来实现智能控制电路的开断，这样的单元被称为智能开关。在一个控制周期内，常规开关的控制量只有两种状态，要么打开，固定常数，要么关闭，控制量为零。由此可见，一定的人工控制特性是常规的开关所极度缺乏的。出现的误差，以及预测到的误差变化趋势，人工开关控制必须据此来选择不一样的开关控制方法。 打个比方，在单个控制周期T内，我们可根据具体需求情况来更改输出控制量的时间。 这种基于现实的误差变化规律和受控对象（或过程）的惯性，纯延迟和干扰，基于人类经验和知识，并根据特定情况选择不同的控制方式，就叫智能开关控制。

1.1研究目的及意义

现代社会对于更节能的要求和更高的控制精度，常规的开关控制难以满足，使得智能开关的研究更加迫切，同时也打开了它的未来市场。智能开关可以在不同的环境中适应运行，从而降低SAM的成本。 但是，智能开关仍处于发展阶段，也就是说，智能开关还需要进一步的研究，以提升它的功能多样性和实用性，在提高生活质量的同时，也要降低成本，使之能被大部分的用户接受。

从狭义上看，智能开关的意义在于智能家居系统的起步；从广义上来看，任何智能化产品的研发都不仅仅推动着科技的发展，更是改变着人们的生活方式，也是人类技术创新的体现。

1.2国内外发展情况

1.2.1我国智能化家居发展历程

智能化家居是人类住房的一次新的革新，在中国，高新科技应用已经不仅仅局限于高新科技园区，更是迈向了社会，逐渐渗入普通家庭当中。家庭的家具智能化带来了信息多样化，也带来了更便利，更舒适和更安全的起居环境。近年来，国家也逐渐重视起来智能化家居，因此，必然会推动智能化建设从建筑智能化向家居智能化方向发展。

我国智能化家居发展历程如下：