1、設(shè)計(jì)方案

　　智能WiFI插座設(shè)計(jì)包括硬件和軟件兩部分。

　　硬件是電路的物質(zhì)基礎(chǔ)。它在軟件的協(xié)調(diào)配合下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能控制，完成控制任務(wù)。硬件包括：電源、變壓器部分、控制部分、繼電器部分等。控制系統(tǒng)的軟件，指的是它的全部程序，包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。

　　2、階段智能插座控制方式對比

　　智能插座就是一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代賦予智能化的開關(guān)控制器。根據(jù)不同的控制介質(zhì)，可以分為以下幾種控制方式：

　　1）紅外遙控。紅外技術(shù)出現(xiàn)年代久遠(yuǎn)，技術(shù)較為成熟。但其有方向局限性，而且家中過多的紅外設(shè)備易被干擾，造成控制混亂。

　　2）藍(lán)牙遙控。一般采用手機(jī)控制。它相較于紅外技術(shù)有傳輸速度快、距離遠(yuǎn)、安全性高等優(yōu)勢，但是想要進(jìn)行遠(yuǎn)程控制就難以實(shí)現(xiàn)了。而且藍(lán)牙信號容易被家中2.4Ghz的WiFi信號所干擾，影響其實(shí)際遙控范圍。

　　3）GSM技術(shù)。通過安裝SIM卡的手機(jī)或其他通信工具向帶有GSM通訊模塊的插座發(fā)送指令來控制插座。優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，但在通訊過程中會產(chǎn)生流量費(fèi)用或短信費(fèi)用，使用過程中會帶來昂貴的開支。

　　4）WiFi技術(shù)。手機(jī)電腦等設(shè)備通過無線模塊連接無線信號，向指定的IP地址發(fā)送指令即可控制插座。此方式既可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，又不會產(chǎn)生額外的費(fèi)用。

　　綜上所述，WiFi技術(shù)相對其他控制方式優(yōu)勢明顯，而且具有成本較低、整合度高、安全性強(qiáng)、開發(fā)方便等優(yōu)點(diǎn)。

　　2.1工作原理框圖

　　圖2.1 工作原理框圖

　　3、硬件設(shè)計(jì)

　　在硬件設(shè)計(jì)過程中，較多的考慮了最終產(chǎn)品的體積以及性能，決定使用AR9331芯片的開發(fā)板用作主控部分，用GPIO控制繼電器繼而控制插座的開關(guān)。硬件設(shè)計(jì)如下：

　　3.1 主控部分

　　AR9331是高通Atheros開發(fā)的WiFi芯片，支持路由和中繼功能，具有高性能低功耗的特點(diǎn)。它支持多用戶同時(shí)連接，可以接收手機(jī)、平板通過WIFI發(fā)送過來的控制信號，實(shí)現(xiàn)手機(jī)、平板的無線遙控功能。

　　AR9331支持USB接口攝像頭，可以實(shí)現(xiàn)圖像和音頻通過WIFI傳輸，實(shí)現(xiàn)手機(jī)、平板的遠(yuǎn)程監(jiān)視功能。

　　該模塊的體積小、功耗低，是做控制器、手機(jī)遙控器、視頻監(jiān)視器的最佳選擇。

　　模塊參數(shù)概述

　　表3.1 硬件規(guī)格

　　表3.2 無線參數(shù)

　　表3.3 軟件功能

　　模塊特性

　　表3.4 技術(shù)指標(biāo)

　　產(chǎn)品特點(diǎn) ：

　　1.支持802.11b/g/n 無線標(biāo)準(zhǔn)

　　2.支持 ios 系統(tǒng)、android 系統(tǒng)、支持多用戶操作（10個(gè)以上）

　　3.完全集成的串口轉(zhuǎn) Wi-Fi 功能，無需加載任何外部軟件

　　4. 5V 單電源供電，低功耗，適于電池供電應(yīng)用

　　5.支持 UART/GPIO 數(shù)據(jù)通訊接口

　　6.支持 STA/AP 工作模式

　　7.支持 Smart Link 智能聯(lián)網(wǎng)功能

　　8.可選內(nèi)置板載或外置天線

　　9.傳輸距離：（≤80m）

　　3.2 5V變壓模塊

　　5V變壓模塊用來給主控模塊以及USB接口供電。為減小插座成品的體積，增強(qiáng)5V電流輸出能力，因此選用一體封裝的HA05N48 5V變壓模塊。

　　模塊概述

　　輸入電壓：85~265V AC 50/60Hz

　　輸出電壓：5V DC 輸出電流：4.8A

　　體積：25x39x22mm

　　效率：80%

　　隔離電壓：3000V DC

　　工作溫度：-20℃~+85℃

　　空載功率小于0.1W

　　達(dá)到歐洲之星標(biāo)準(zhǔn)

　　符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)

　　模塊特點(diǎn)

　　1.滿足CE要求

　　2.超小型體積

　　3.全球通用電壓輸入（85~265VAC）

　　4.低紋波、低噪聲

　　5.輸出過載短路保護(hù)功能

　　6.效率高、功率密度大

　　7.產(chǎn)品設(shè)計(jì)滿足EMC及安規(guī)測試要求

　　模塊電路

　　圖3.1 模塊電路圖

　　表3.4 元件參數(shù)及作用分析

　　3.3 繼電器模塊

　　繼電器是一種控制器件，它是使用小電流來控制大電流的自動(dòng)開關(guān)。按繼電器的工作原理或結(jié)構(gòu)特征分類可分為電磁繼電器、固體繼電器、溫度繼電器、舌簧繼電器、時(shí)間繼電器、高頻繼電器和極化繼電器等。

　　本次選用歐姆龍電磁繼電器，型號為G5LA-14的5V單刀雙擲繼電器。

　　電磁繼電器工作原理

　　如圖3.3所示，電磁式繼電器由鐵芯（iron core）、線圈（coil）、銜鐵（Armature）、觸點(diǎn)簧片（Contact）等部件組成的。當(dāng)電磁繼電器的線圈通電后，線圈中的鐵心構(gòu)成電磁鐵，形成強(qiáng)大的電磁力。電磁力吸動(dòng)銜鐵，將觸電簧片撥向常開觸點(diǎn)。此時(shí)，電路導(dǎo)通。反之，線圈斷電后，電磁力消失，觸點(diǎn)簧片在彈簧的拉伸下回到常閉觸點(diǎn)。此時(shí)，電路斷開。

　　圖3.3 電磁繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　繼電器模塊電路

　　如圖3.4，兩路繼電器分別由AR9331主控模塊的GPIO7、GPIO14控制。當(dāng)GPIO輸出高電平時(shí)，經(jīng)過三極管放大，LED發(fā)光，繼電器開啟，插孔通電；當(dāng)GPIO輸出低電平時(shí)，三極管截至，LED熄滅，繼電器關(guān)閉，插孔斷電。

　　圖3.4 繼電器模塊電路圖

AR9331模塊電路

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