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（沈阳化工大学，辽宁 沈阳 110142）
【摘要】：随着社会经济的飞速发展及信息通信、控制、互联网等技术的进步，智能化的产品不断被人们所熟知，智能开关是家居智能化的重要组成部分，它已经渐渐取代传统墙壁开关，走入了我们的日常生活中。本文是研究和设计WIFI职能开关技术。文中对智能开关的概念、历史、发展过程等进行了详细的阐述，并分析了目前智能开关在国内和国外的发展状况。本次设计引入了WIFI的概念，很多人对这个概念不是很清楚，认为它只是以太网的一种延伸，其实它的功能远不止此，本文对WIFI技术的概念、产生背景，发展过程，功能特点进行了阐述。随着无线网络技术的快速发展和日趋成熟，智能手机的普及率越来越高，WiFi技术也得到了非速的发展，已经完全融入了我们的生活，而且随着科学技术的快速发展，人民追求越来越高的生活质量，目前的室内灯 开关的设计和装修大多采用固定式按键和触摸平板的方式，传统的室内灯控制方式已不再满足现代人们对生活水平的需求。
【关键词】：智能开关；无线网；单机片；芯片
一.研究领域
目前物联网的通信环境有Ethernet， Wi-Fi， RFID， NFC（近距离无线通信）， Zigbee， 6LoWPAN（IPV6低速无线版本），Bluetooth， GSM， GPRS， GPS北斗， 3G， 4G等网络，而每一种通信应用协议都有一定适用范围。AMQP、JMS、REST/HTTP都是工作在以太网，COAP协议是专门为资源受限设备开发的协议，而DDS和MQTT的兼容性则强很多。无线领域以WiFi，BT，ZigBee。
蓝牙5.0协议已发布，但是目前以蓝牙4.0为基础。尽管蓝牙4.0开始引入了低功耗蓝牙（BLE）的技术，但蓝牙也有很明显的短板：连接设备有限（理论上 7 个设备），不能自组网。对于一般的智能单品来说，蓝牙足够好了；但对于未来致力构建智能家居生态（大量智能设备同时工作）的我们来说，蓝牙肯定是不够的。
Z综合考虑后智能模块使用Ti mps430+cc3300，之后可以通过更换ccxxxx升级。再用独特机械结构保证达到安全可靠，经济使用。成为机械开关和智能开关结合的新型开关。
二.研究现状
在现代家庭中开关的控制至关重要，大量媒体报道过由于电源没有关闭造成的漏电和火灾，或者冬天出门时候由于忘记关闭阀门而造成的水管破裂。目前市场有关家中开关器件和阀门的产品比较少，杭州晶控电子有限公司智能家居平台实现了对于家中开关和阀 门的远程控制，人们从手机和电脑上就可以控制家中的开关器件，但是在手动控制的情况下依然会出现人为忘记开合开关引起的不必要的事故或者麻烦。采用自动开关控制系统后，人们不需要对家中的电气开关和阀门进行控制，该系统的传感器会自动检测到家中的人数，从而对家中阀门和开关的开合进行控制。智能开关控制系统 节省了劳动力，增加了生活的安全性。针对目前智能开关产品存在的过于操作复杂、价格昂贵、布线复杂等不足，提出将人性化、易用性、兼容性为智能开关设计的思想，开发并实现基于WIFI智能硬件平台的智能家居开关系统的雏形，通过试验达到全年龄（特别是老人、儿童）都可以使用家居智能开关。基于 WIFI模块的智能开关系统主要三部分组成：一 是 智 能 移动终端。采用 eclipse 编写移动终端上的上位机程序 ，程序语 言采用 AVA 编写，通过APP 控制软件实现用户对系统的界面功能。 二是负责广播信息 AP节点。通过 AP建立起 WIFI网络，手机客户端和灯控节点模块采用 UDP协议广播机制实现数据的交换功能，本设计 AP节点只 负责建立系统网络，并不参与系统的数据转发。 三是无线开关控制模块。该部分主要是由串口WFI模块、单片机、驱动电路组成。单片机作为终端控 制设备，主要实现的功能是与串口 WFI模块实现数据 的交换及系统终端有用数据的存储。
三、创新
目前智能開关交给芯片控制，老式机械开关又不符合现代智能化的潮流，从而两者结合，将保留老式开关的优点（安全可靠，经典实用），又有智能开关的方便快捷等优点。从而达到返朴归真·简单易用。
创新点：1.将原有老式机械开关和智能开关结合，达到两种方式保留并存。2.达到各个年龄段（特别老人、儿童）都可以使用家居智能开关。3.并且降低未用和减少布线复杂等不足。
四.科学性与先进性
通过踏板开关实和用单片机+WIFI模块应用到灯开关上。作品具有成熟的硬件条件，和理论基础，可以达到预想目标。
如：智能模块使用Ti公司的mps430+cc3300的芯片方案，加上踏板开关，踏板开关已经使用各行各业。产品将很快实现原有智能开关和老式开关生产。
无线智能开关系列模块硬件设计
1.1无线智能开关弱电部分主控芯片
无线智能开关弱电部分采用的卞控芯片为美国Ti公司推出的16位RISC微控制器mps430。
1.2无线智能开关弱电部分电源管理模块
总电源VCC为5V的直流稳压电源，主控芯片mps430需要供电电源3. 3V正常工作，所以必须设计电源转换电路。
1.3无线智能开关弱电部分数据存储模块
无线智能开关弱电部分数据存储模块包括SDRAM和FLASH存储电路。SDRAM电路可采用兼容设计方案，支持16M字节或32M字节的单片SDRAMo而在FLASH存储电路方面，则选择了NAND FLASH型号为K9F1802作为其储存模块。
1.4 WiFi HOST模块
WiFi HOST模块用于连接基于802. lln标准的CC3300无线芯片以实现开关与设备之间的无线互联。
无线智能开关强电部分电路设计
2.1无线智能开关强电部分电路设计
无线智能开关强电部分分别由220V转5V/ACtoDC取电模块和直接连接家用灯光电器的硬件控制电路两部分所组成。
2.1 220V转5V/AC to DC取电模块
由于无线智能开关弱电部分并不具备取电电源，而无线智能开关正常工作所需要的电力供应均从家电220V中取得，所以要实现弱电部分的供电问题就必须要解决220V转5V/AC to DC的取电问题。目前220V转5V/AC to DC开关电源模块在市场上已有现成产品，可根据智能开关具体的功耗问题，尤其是无线网卜的功耗问题而作出适当的选择。
2.2连接家用灯光电器的控制电路设计
家用无线智能开关内部设有两个通道，一个通道可直接接入一个灯光设备。另一個接入控制电路中将由终端控制开关。
五.结语
2010年市场规模约为1 250亿美元其中欧洲及美国合计约占55%日韩合计约占30%至于发展初期的中国大陆虽只占有7%之市场比率但预估2010年一2016年之年复合增长率可高达近50%。预估中国大陆市场具有高度增长动能，其中以中央政策主导地方政府为求政绩效纷纷建立物联网应用示范区衍生的市场需求吸引许多国际厂商进驻再由产业之形成的扩散从而应用场域逐步推升市场规模。
同时，由于中国房屋容量饱和且大量房屋都已装修，并且在功能和使用寿命都在良好的情况下。智能硬件将以低成本、兼用原有电器的优点，将拥有大量空白市场。这些市场在以智能手机带动下，现代生活“以人为本、舒适、智能、环保”智能家居越来越深入人心。形成大量潜在用户，但在成本考虑下犹豫不决或放弃购买智能产品。本产品因为价格低，性价比高，同时兼容已经装修的房屋，不需要换灯的情况下最佳选择。
【摘要】：随着社会经济的飞速发展及信息通信、控制、互联网等技术的进步，智能化的产品不断被人们所熟知，智能开关是家居智能化的重要组成部分，它已经渐渐取代传统墙壁开关，走入了我们的日常生活中。本文是研究和设计WIFI职能开关技术。文中对智能开关的概念、历史、发展过程等进行了详细的阐述，并分析了目前智能开关在国内和国外的发展状况。本次设计引入了WIFI的概念，很多人对这个概念不是很清楚，认为它只是以太网的一种延伸，其实它的功能远不止此，本文对WIFI技术的概念、产生背景，发展过程，功能特点进行了阐述。随着无线网络技术的快速发展和日趋成熟，智能手机的普及率越来越高，WiFi技术也得到了非速的发展，已经完全融入了我们的生活，而且随着科学技术的快速发展，人民追求越来越高的生活质量，目前的室内灯 开关的设计和装修大多采用固定式按键和触摸平板的方式，传统的室内灯控制方式已不再满足现代人们对生活水平的需求。
【关键词】：智能开关；无线网；单机片；芯片
一.研究领域
目前物联网的通信环境有Ethernet， Wi-Fi， RFID， NFC（近距离无线通信）， Zigbee， 6LoWPAN（IPV6低速无线版本），Bluetooth， GSM， GPRS， GPS北斗， 3G， 4G等网络，而每一种通信应用协议都有一定适用范围。AMQP、JMS、REST/HTTP都是工作在以太网，COAP协议是专门为资源受限设备开发的协议，而DDS和MQTT的兼容性则强很多。无线领域以WiFi，BT，ZigBee。
蓝牙5.0协议已发布，但是目前以蓝牙4.0为基础。尽管蓝牙4.0开始引入了低功耗蓝牙（BLE）的技术，但蓝牙也有很明显的短板：连接设备有限（理论上 7 个设备），不能自组网。对于一般的智能单品来说，蓝牙足够好了；但对于未来致力构建智能家居生态（大量智能设备同时工作）的我们来说，蓝牙肯定是不够的。
Z综合考虑后智能模块使用Ti mps430+cc3300，之后可以通过更换ccxxxx升级。再用独特机械结构保证达到安全可靠，经济使用。成为机械开关和智能开关结合的新型开关。
二.研究现状
在现代家庭中开关的控制至关重要，大量媒体报道过由于电源没有关闭造成的漏电和火灾，或者冬天出门时候由于忘记关闭阀门而造成的水管破裂。目前市场有关家中开关器件和阀门的产品比较少，杭州晶控电子有限公司智能家居平台实现了对于家中开关和阀 门的远程控制，人们从手机和电脑上就可以控制家中的开关器件，但是在手动控制的情况下依然会出现人为忘记开合开关引起的不必要的事故或者麻烦。采用自动开关控制系统后，人们不需要对家中的电气开关和阀门进行控制，该系统的传感器会自动检测到家中的人数，从而对家中阀门和开关的开合进行控制。智能开关控制系统 节省了劳动力，增加了生活的安全性。针对目前智能开关产品存在的过于操作复杂、价格昂贵、布线复杂等不足，提出将人性化、易用性、兼容性为智能开关设计的思想，开发并实现基于WIFI智能硬件平台的智能家居开关系统的雏形，通过试验达到全年龄（特别是老人、儿童）都可以使用家居智能开关。基于 WIFI模块的智能开关系统主要三部分组成：一 是 智 能 移动终端。采用 eclipse 编写移动终端上的上位机程序 ，程序语 言采用 AVA 编写，通过APP 控制软件实现用户对系统的界面功能。 二是负责广播信息 AP节点。通过 AP建立起 WIFI网络，手机客户端和灯控节点模块采用 UDP协议广播机制实现数据的交换功能，本设计 AP节点只 负责建立系统网络，并不参与系统的数据转发。 三是无线开关控制模块。该部分主要是由串口WFI模块、单片机、驱动电路组成。单片机作为终端控 制设备，主要实现的功能是与串口 WFI模块实现数据 的交换及系统终端有用数据的存储。
三、创新
目前智能開关交给芯片控制，老式机械开关又不符合现代智能化的潮流，从而两者结合，将保留老式开关的优点（安全可靠，经典实用），又有智能开关的方便快捷等优点。从而达到返朴归真·简单易用。
创新点：1.将原有老式机械开关和智能开关结合，达到两种方式保留并存。2.达到各个年龄段（特别老人、儿童）都可以使用家居智能开关。3.并且降低未用和减少布线复杂等不足。
四.科学性与先进性
通过踏板开关实和用单片机+WIFI模块应用到灯开关上。作品具有成熟的硬件条件，和理论基础，可以达到预想目标。
如：智能模块使用Ti公司的mps430+cc3300的芯片方案，加上踏板开关，踏板开关已经使用各行各业。产品将很快实现原有智能开关和老式开关生产。
无线智能开关系列模块硬件设计
1.1无线智能开关弱电部分主控芯片
无线智能开关弱电部分采用的卞控芯片为美国Ti公司推出的16位RISC微控制器mps430。
1.2无线智能开关弱电部分电源管理模块
总电源VCC为5V的直流稳压电源，主控芯片mps430需要供电电源3. 3V正常工作，所以必须设计电源转换电路。
1.3无线智能开关弱电部分数据存储模块
无线智能开关弱电部分数据存储模块包括SDRAM和FLASH存储电路。SDRAM电路可采用兼容设计方案，支持16M字节或32M字节的单片SDRAMo而在FLASH存储电路方面，则选择了NAND FLASH型号为K9F1802作为其储存模块。
1.4 WiFi HOST模块
WiFi HOST模块用于连接基于802. lln标准的CC3300无线芯片以实现开关与设备之间的无线互联。
无线智能开关强电部分电路设计
2.1无线智能开关强电部分电路设计
无线智能开关强电部分分别由220V转5V/ACtoDC取电模块和直接连接家用灯光电器的硬件控制电路两部分所组成。
2.1 220V转5V/AC to DC取电模块
由于无线智能开关弱电部分并不具备取电电源，而无线智能开关正常工作所需要的电力供应均从家电220V中取得，所以要实现弱电部分的供电问题就必须要解决220V转5V/AC to DC的取电问题。目前220V转5V/AC to DC开关电源模块在市场上已有现成产品，可根据智能开关具体的功耗问题，尤其是无线网卜的功耗问题而作出适当的选择。
2.2连接家用灯光电器的控制电路设计
家用无线智能开关内部设有两个通道，一个通道可直接接入一个灯光设备。另一個接入控制电路中将由终端控制开关。
五.结语
2010年市场规模约为1 250亿美元其中欧洲及美国合计约占55%日韩合计约占30%至于发展初期的中国大陆虽只占有7%之市场比率但预估2010年一2016年之年复合增长率可高达近50%。预估中国大陆市场具有高度增长动能，其中以中央政策主导地方政府为求政绩效纷纷建立物联网应用示范区衍生的市场需求吸引许多国际厂商进驻再由产业之形成的扩散从而应用场域逐步推升市场规模。
同时，由于中国房屋容量饱和且大量房屋都已装修，并且在功能和使用寿命都在良好的情况下。智能硬件将以低成本、兼用原有电器的优点，将拥有大量空白市场。这些市场在以智能手机带动下，现代生活“以人为本、舒适、智能、环保”智能家居越来越深入人心。形成大量潜在用户，但在成本考虑下犹豫不决或放弃购买智能产品。本产品因为价格低，性价比高，同时兼容已经装修的房屋，不需要换灯的情况下最佳选择。