基于继电器、ESP8266模块的单片机软件设计方案

一、系统方案

手机APP通过ESP8266 WIFI模块与51单片机通信控制四路继电器。下位机由单片机、ESP8266模块和继电器模块组成，上位机由Android手机APP承担。我们在APP上发送继电器的开关控制指令，ESP8266将收到的数据发送给单片机，从而实现对继电器进行开关控制。

二、硬件设计

ESP8266模块作为一个透传模块使用，RXD、TXD分别连接51单片机的TXD和RXD，VCC和EN管脚接3.3V电压，GND接地，只需要连接这些管脚，ESP8266模块就可以正常工作了。

单片机的P2^0，P2^1，P2^2，P2^3输出高低电瓶控制四路继电器，继电器模块是从网上购买的已经焊接好的模块，其他地方为手工万用板焊接。

三、单片机软件设计

单片机代码主要是串口初始化、ESP8266的初始化和串口中断。

1.串口和ESP8266初始化：

/**
*发送单个字符
*/
void sendChar(uchar a)
{
	SBUF = a;
	while(TI==0);
	TI=0;
}
 
/**
*发送字符串
*/
void sendString(uchar *s)
{
	while(*s!='\0')
	{
		sendChar(*s);
		s++;
	}	
}
 
/**
*初始化ESP8266模块
*/
void initEsp()
{
	TMOD=0x20;		//定时器1工作在方式2
	TH1 = 0xfd;		//波特率9600
	TL1 = 0xfd;
	SM0=0;				//串口工作在方式1
	SM1=1;
	EA = 1;				//开总中断
	REN = 1;			//使能串口
	TR1 = 1;			//定时器1开始计时
	delayms(200);
	sendString("AT+CWMODE=2\r\n");		//AP模式
	delayms(200);	
	sendString("AT+CIPMUX=1\r\n");		//允许多连接
	delayms(200);	
	sendString("AT+CIPSERVER=1\r\n");	//建立TCP Server
	delayms(200);	
	ES = 1;				//开串口中断
}

sendString("AT+CWMODE=2\r\n") ----- 单片机发送AT指令到ESP8266模块，AT+CWMODE=2是将ESP8266设置为AP模式，\r\n是换行，因为AT指令加换行才能生效。
sendString("AT+CIPMUX=1\r\n") ---- 允许多连接
sendString("AT+CIPSERVER=1\r\n") ---- 建立TCP Server

2. 串口中断函数，负责处理App发送给单片机的指令：

/**
* 串口中断函数，负责处理App发送给单片机的指令
*/
void uart() interrupt 4
{
	if(RI == 1)   
  {
    RI = 0;     //清除串口接收标志位
		receiveTable[i]=SBUF;
		if(receiveTable[0]=='+')
		{
			i++;
		}
		else
		{
			i=0;
		}
		if(i==10)
		{
			i=0;
			switch(receiveTable[9])
			{			
				case '1':			//打开继电器
					JDQ4=0;
					break;
				case '2':			//关闭继电器
					JDQ4=1;
					break;
				case '3':
					JDQ3=0;
					break;
				case '4':
					JDQ3=1;
					break;
				case '5':
					JDQ2=0;
					break;
				case '6':
					JDQ2=1;
					break;
				case '7':
					JDQ1=0;
					break;
				case '8':
					JDQ1=1;
					break;
				
			}
		}
  }
}

esp8266在收到数据并转发给单片机时的数据格式：+IPD,,<收到的字符长度>:收到的字符，比如+IPD,0,5:hello，其中+PID是固定的；0代表的是TCP客户端编号，esp8266最多支持5个客户端同时连接，也就是说客户端编号是0到4，在本设计中由于只有一个客户端与esp8266相连，所以客户端编号是0；5代表收到的字符长度；hello是收到的字符。在本例中esp8266发送给单片机的数据是+IPD,0,1:1，我们把接收到的字符串缓存到字符数组中，所以在处理收到的数据逻辑中，首先判断是否是以'+'开始的，否则视作无效数据，然后判断数组中的第十个数据，因为第十个数据才是上位机发送过来的数据。

四、Android APP软件设计

Android APP是借助Android Studio来开发的，界面比较清新。esp8266默认的IP地址是192.168.4.1，端口号是333。四个开关控制四路继电器，其中长按开关的名字可以编辑开关名称，APP界面截图如下所示：

负责连接ESP8266的按钮点击回调方法：

/**
 * 连接按钮点击事件回调方法
 * @param v
 */
@Override
public void onClick(View v) {
    if(v.getId()==R.id.btn_connect){
        if (mSocket == null || !mSocket.isConnected()) {
            new Thread(){
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        mSocket = new Socket("192.168.4.1", 333);
                        out = new PrintStream(mSocket.getOutputStream());
                        runOnUiThread(new Runnable() {
                            @Override
                            public void run() {
                                mBtnConnect.setText("断开");
                            }
                        });
                        new HeartBeatThread().start();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                        runOnUiThread(new Runnable() {
                            @Override
                            public void run() {
                                Toast.makeText(MainActivity.this, "连接失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                            }
                        });
                    }
                }
            }.start();
        }
        if (mSocket != null && mSocket.isConnected()) {
            try {
                mSocket.close();
                mBtnConnect.setText("连接");
                mSocket = null;
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
                mSocket = null;
            }
        }
    }
}

滑动开关点击回调方法，发送指令到单片机控制继电器的开关：

/**
 * 滑动按钮监听事件，发送指令到单片机控制继电器开关
 * @param buttonView
 * @param isChecked
 */
@Override
public void onCheckedChanged(CompoundButton buttonView, boolean isChecked) {
    switch (buttonView.getId()) {
        case R.id.switch1:
            if (isChecked) {
                //turn on
                Log.d(TAG, "onCheckedChanged: send1");
                sendData("1");
            } else {
                //turn off
                Log.d(TAG, "onCheckedChanged: send2");
                sendData("2");
            }
            break;
        case R.id.switch2:
            if (isChecked) {
                //turn on
                Log.d(TAG, "onCheckedChanged: send3");
                sendData("3");
            } else {
                //turn off
                Log.d(TAG, "onCheckedChanged: send4");
                sendData("4");
            }
            break;
        ....
		....
		....
           
    }
}
编辑：hfy