单片机与嵌入式系统作业

杭州电子科技大学通信工程学院

单片机与嵌入式系统作业

项目名称：基于MSP430G2553的智能WIFI遥控电源插座设计班级：13083415

姓名：徐炜学号：13071135

姓名：王畅学号：13071206

姓名：毛媛苑学号：13085103

一、研究背景、现状及研究目的、意义

由于经济的发展促使人们追求更高的生活品质，而且科技的进步技术成熟也使软硬件的性价比达到了合理的水平。所以新兴的智能住宅采用一系列高新技术, 实现服务、信息和系统资源的高度共享, 为住户提供一种更加安全、舒适、方便的智能化、信息化生活空间[1]。虽然目前大部分家电具有近距离遥控功能，这些遥控器均采用红外线传输技术。红外传输技术是一种视距传输技术，遥控器与家电接收端之间不允许有障碍物阻隔，且红外传输仅能实现点对点通信任务，其一般通信距离在3m以内。因此，红外传输技术不适合应用于智能家居领域。针对目前住宅中很多的电器设备都不具有远程遥控功能，这样给智能家居要求的电器远程控制要求带来了很大的障碍[2]。为了对这些普通的电器设备实现远程遥控的功能, 理论上讲, 有两种解决方案：一种方案是对电器进行改装, 装入遥控电路接口, 使其具有被遥控的功能。另外一种方案是对电器设备不进行改装, 只是在其外部挂一个可实现远程无线遥控的电器插座。显然, 第二种方案更加方便实用[1-2]。

在2009年，物联网的发展在国内社会中受到了高度重视，借助物联网的发展，智能家居产业存在着巨大的发展潜力。在2014年3月的上海家博会上，智能家居成为了本届展会的关键词之一。国内外各大厂商集体在智能家居战略上发力。如海尔推出了最新的U+智慧家居系统。三星展示了一款可以借助WIFI网络控制的新型洗衣机[2]。智能家居结合云计算预示着其未来的发展方向，也引发人们对智能家居的广泛关注[2]。

本项目在对智能家居中可实现远程遥控的智能电器插座进行调研的基础上，运用单片机与无线局域网技术，根据实际需求设计了通过智能手机WIFI进行远程无线遥控的智能电源插座，实现对电器设备的远程控制与监测。

WIFI是Wireless Fidelity的缩写，即无线高保真传输协议[3]。WIFI基于IEEE 802.11协议，它是一种将个人电脑、手持设备（如PDA、智能手机）等终端以无线方式互相连接的技术[4]。WIFI的最大优点是传输速度高，同时与现存网络设备具有良好的兼容性。随着第五代WIFI协议版本802.11ac的推出，WIFI的传输速率将超过1Gbps，其覆盖范围也将进一步扩大。因此，在现有的条件下，选择WIFI作为智能电源插座通信模块是最好的选择，一方面现有的移动终端设备上几乎全部集成了WIFI接口，可以方便地将移动设备作为智能电源插座的控制器。另一方面WIFI传输速率快，并提供了以太网访问方式，便于实现智能家居系统和以太网的连接。基于802.11b标准的WIFI工作在

2.4GHz频段，其最大传输速率为11Mbps。

文献[5]采用WIFI网络通信模块作为家庭网关控制中心子模块，主要实现家庭网关控制中心和用户移动终端设备之间的通信。由于用户移动终端设备如手机、笔记本电脑等均带有WIFI模块，设计中只需要实现家庭网关控制中心的WIFI通信功能即可。选用WIFI模块的好处就是用户无需实现WIFI协议的上层协议标准，只需要通过模块收发所需的数据即可，这给开发者带来了一定的便利性。

文献[6]针对目前接触式电源开关存在的问题，设计了一种基于Android手机和WIFI的遥控电源开关实现方案。通过对负载功率相关要素的分析，采用受WIFI无线模块控制的PWM信号来改变可控硅导通角的大小，从而利用具有Android操作系统的手机，实现对负载的通断控制和输出功率大小的控制。

文献[7]设计并实现了两种智能家居解决方案：蓝牙型智能插座方案与WIFI型智能插座方案。通过控制智能插座来达到间接控制插座上所连接的电器设备的目的。其硬件电路工作过程如下：电源转换模块将220V交流电转换成稳定的5V直流为整个插座的硬件平台供电,硬件平台通过WIFI模块接入Internet之后,整个插座就已经处于正常工作状态。使用智能手机上的应用程序通过WIFI模块与智能电源插座连接后，实现对该智能电源插座的控制。

在本项目中，我们采用德州仪器（TI）中国大学计划提供的超低功耗

MSP430G2553LaunchPad口袋实验开发平台作为智能电源插座主板，外扩电源转换模块、WIFI通信模块、继电器模块、时钟模块等，结合TI的CCS软件平台开发环境，研究和设计基于MSP430G2553的智能WIFI遥控电源插座。该智能插座具有接收智能手机WIFI控制指令功能。在同一无线局域网络中，可通过手机WIFI来遥控该插座所连接家用电器设备的开关,实现家电的远程遥控。同时,该智能插座所连接的用户家电设备的实时工作状态也可以通过WIFI反馈到用户手机上，获取智能插座的运行状态信息。

参考文献：

[1]温铁钝，孙键国，张天宏.无线遥控智能插座的设计[J]. 测控技术. 2003，22（10）：

53-55,59.

[2]孟坤. 基于MSP430的智能家居系统设计[D]. 苏州：苏州大学硕士学位论文, 2014.

[3]刘乃安. 无线局域网（WLAN）原理、技术与应用[M].西安：西安电子科技大学出

版社，2004.

[4]段水福，历晓华，段炼. 无线局域网（WLAN）设计与实现[M].杭州：浙江大学出

版社，2007.

[5]张语涵. 基于WiFi网络智能家居系统的设计与实现[D]. 天津：天津工业大学硕士

学位论文，2012.

[6]李俐萍, 陈金鹰，孙宇，魏万迎. WiFi控制的功率调节系统设计与实现[J]. 自动化

仪表. 2014，35 (7)：48-51.

[7]张新星.基于Android手机的智能插座设计[D]. 杭州：浙江大学硕士学位论文，

2014.

[8]杨艳，傅强. 从零开启大学生电子设计之路——基于MSP430LaunchPad口袋实验

平台[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2014.