摘 要

随着物联网的发展，人们生活的方方面面越来越便利，而对于一个人来说，家是保障，而门又是家的基础，所以门的重要性不言而喻，对于开关门智能化的研究也有举足轻重的作用。而目前我们使用的比较多的是带锁芯的门，需要钥匙进行开关，存在极大的不便利性，因此研究远程网络开关系统的设计具有重要意义。

本次设计主要基于STM32单片机、WIFI模块、云平台以及Android进行远程通信，开关采用电磁式，利用运算放大器作为它的外围电路，完成5v-12v的升压，增设了两个开关来模拟家庭环境中对电磁门的直接控制，同时通过STM32对开关状态进行监测和控制，将开关状态信息通过WIFI模块传送给手机，而手机端进行相应显示以及控制。手机UI界面的设计直观，增强了与用户的交互性，进而实现远程网络开关的设计。

关键词：STM32；Android；远程网络；电磁式

Abstract

With the development of the Internet of Things, all aspects of people ’s lives are becoming more and more convenient, and for one person, home is the guarantee, and the door is the foundation of the home, so the importance of the door is self-evident. Research also plays a decisive role. At present, most of the doors we use are locks, which require a key to open and close, which is extremely inconvenient. Therefore, it is of great significance to study the design of remote network switch systems.

This design is mainly based on STM32 microcontroller, WIFI module, cloud platform and Android for remote communication. The switch adopts electromagnetic type, and uses an operational amplifier as its peripheral circuit to complete the 5v-12v boost. Two switches are added to simulate the home environment. In the direct control of the electromagnetic door, the switch status is monitored and controlled through STM32, and the switch status information is transmitted to the mobile phone through the WIFI module, and the mobile phone terminal displays and controls accordingly. The design of the mobile phone UI interface is intuitive, which enhances the interaction with the user, and then realizes the design of the remote network switch.

Key Words：STM32; Android; remote network; electromagnetic

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景、目的和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文研究的内容和预期目标 2

1.4 本章小结 2

第2章 远程网络开关系统的关键技术 3

2.1 物联网技术 3

2.1.1 常见无线通信技术分析 3

2.1.2 WIFI技术 4

2.2 云平台 4

2.3 Android技术 5

2.4 本章小结 7

第3章 系统的硬件设计 8

3.1 微控制器芯片选型 8

3.2 控制模块的选型 9

3.2.1 开关选择 9

3.2.2 5V-12V变压电路 10

3.3 WIFI模块的选型 12

3.4 本章小结 13

第4章 系统的软件设计 14

4.1 软件总体设计方案 14

4.2 嵌入式软件开发 14

4.3 WIFI模块软件设计 18

4.4 贝壳物联云平台软件设计 19

4.5 Android软件设计 21

4.5.1 UI界面设计 21

4.5.2 连接服务器 22

4.5.3 接收数据 23

4.6 本章小结 23

第5章 仿真调试 24

5.1 相关仿真 24

5.2 本章小结 25

总结 26

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪论

基于远程网络开关系统的设计有其独特的研究背景和意义，现实生活中的困扰往往能够迸发出一些思想的火花。本设计以电磁门作为控制对象，提出了相应的研究内容和预期目标。

1.1 研究的背景、目的和意义

远程开关控制系统，它是由设在中心控制室的主控制器（MCU）和分布设置在现场的数字控制单元(DCU）组成^[1]。它能实现跨空间对设备进行开关控制，有利于快速及时对设备进行开关控制、提高设备控制效率和节省人力^[2]。

随着物联网技术的发展，智能家居的研究问题变得越来越重要^[3],而作为家中的开关门也有着举足轻重的作用。在本此研究中，主要以家中的开关门作为研究主体，进行远程网络开关系统的设计，以达到安全、便利、智能的功效。

传统的开关门是带有锁芯的，需要钥匙才能打开，同时需要进行反锁等操作来提供安全性的保障。然而如果忘记带钥匙或者钥匙丢失，或者当用户的家中无人时，而亲友此时登门拜访，使得亲友只能等待用户回到家，才能进入家中，给人们的日常生活带来了极为的不便^[4]。同时，相信很多人存在过这样的担忧，担心自己出门忘记关门或者没有进行反锁，担心会不会有人进入室内盗窃。这些都是传统的开关门在安全性能，便利性能方面存在的一定缺陷。还有一类是开关门系统，这类系统目前比较前沿的技术是使用感应卡开关门、指纹开关门、虹膜开关门或者脸部识别开关门^[5]，尽管其安全、方便、易管理，但是对于居民楼这样的使用环境，成本可能比较高，不太经济。

针对上面问题，提出一种基于以WIFI作为无线传输的远程开关门控制系统：门采用电磁阀式代替传统的锁芯式，便于控制，同时更加安全，而用户可以通过一部手机就实现对家用开关门的操作。系统设备简易，易于维护，操作简单，并且成本较低，运行可靠。

1.2 国内外研究现状

随着互联网时代的到来，万物互联不再是梦，物联网永远在那里，永远可靠，记录每一件事，记住所有的过去，永不疲倦^[6]。利用传感器、微处理器、无线通信以及智能设备包括手机电脑一起组成了远程控制系统，给生活带来了很大的便利，解除了对于时间空间的限制。自上世纪80年代初就已经有利用网络进行远程传输数据的案例，远程数据传输系统随着计算机、通信技术的发展而不断发展起来。国外对嵌入式系统以及无线网络已经有了很深入的研究，比如早在20年前，美国SABRE公司研发了一套名为“在线数据库”系统，利用无线网络完成无限办理登机手续，带来了极大便利。而在国内，无线技术也得到了很多关注和重视。其中作为远程传输数据的一个很重要的方向便是远程网络开关的设计，现如今远程控制开关的方式主要有3种方式实现，分别是：1)利用智能设备语音提示进行远程控制；2)GPRS/INTERNET网络远程控制；3)智能设备的软件控制。这些方法各有自己的优缺点和适用的场合。虽然远程控制不断发展，但是现在以家门作为控制主体的远程网络系统却不是很多，大多数还是依靠钥匙，所以以家门为控制对象进行远程控制具有一定的发展空间。

1.3 本文研究的内容和预期目标

本论文研究的主要是一个远程网络开关系统框架的实现，主要涉及内容有智能开关下位机控制终端的硬件与软件设计和上位机的软件设计^[7]。同时利用上位机的软件设计提高了开关的可靠性、安全性，最终满足用户方便使用和维护的要求^[8]。本设计结合了嵌入式、WIFI、云平台以及APP，共同设计了一个系统，成本较低，使用方便，用户可以实时观测到家门状况，交互性能好。