教你用智能手机遥控电灯

1、系统设计：

智能家居物联网控制器

1.AVR128 PORTD， 操作继电器模块（后文有开发板和继电器的原理图，及连接方式）

2.AVR128 Usart0 与TCP232-T通讯，接收指令转换PORTD电平

3.继电器模块， 实现火线通断控制，进一部控制电器设备，本例控制电灯

4.TCP232-T模块，实现串行通讯与TCP通讯的通明传输。工作模式为Client，TCP协议，主动连接远程服务器。接收AVR128的指令，

遥控端

智能手机，通过WEB网页或者应用软件控制远程电灯

2、指令协议（由遥控端发送到服务器，再由服务器广播到TCP232-T模块，再由单片机进行接下来的控制继电器部分,最后达到控制电灯的目的）

1.开灯指令：1212140400DBBF PORTD输出低电平，继电器模块获得低电位，常开状态转换为闭合状态

2.关灯指令：12121404FF9BFF PORTD输出低电平，继电器模块获得低电位，常开状态转换为闭合状态

3.查询灯状态指令：12121404AAxxxx 获取PORTD状态并返回。

    其中12121404为本例标识。TCP232-T模块成功连接服务端后，发送设备设备标识。 本例为12121404,控制指令以12121404起头。

十六进制

实例

    发送1212140400DBBF

其中12121404为标识，00为开灯指令，DBBF为CRC检验码（用来检验控制端发送的16进制代码和服务器端收到的16进制代码是否相同，详见后文的C程序代码）

控制器返回[123.4.244.144:20108] 45

其中123.4.244.144为控制器IP地址，20108为控制器TCP端口，45表示指令格式正确，并被正确执行

控制器返回[123.4.244.144:20108] 4BDBBF

4BDBBF表示指令标识正确，但是CRC不正确，正确的CRC为DBBF

控制器返回[123.4.244.144:20108] 4B

非指令或者其他错误。

3、智能家居物联网控制器功能设计

电源，采用220转5V/200mA统一供电，其他部件由单片机提供VDD5V和VCC3.3V，单片机工作在5V状态（注意跳线）。

其中TCP232-T 需要50mA才能稳定工作，SRD-5VDC-SL-C也需要50mA才能正确动作。所以采用独立电源。

共地设计。

花絮：实验过程中，使用计算机USB（2.0）供电，单独编程实验继电器能能正常动作，单独使用TCP232-T也能正常连接网络。联合调试的时候，继电器不动作。分析原因，起初以为单片机提供电流有限，负载能力差，后来考虑到单片机本身需要100mA左右电流，随采用独立电源供电，以提供更大电流。实验成功。

AVR单片机开发板

有两供电方，USB和独立电源，并有5V和3.3跳线。本例单片机工作在5V状态。
 

继电器模块电源设计

使用5V供电，3个接线柱，分别为电源正，控制线（低电位有效），电源地。分别连接到电源正，AVR的PORTD口，电源地。

继电器模块输出（连接被控制设备，本例为电灯电源线中的火线），有3个接口，中间为公共地，一端为常开状态，另一端为常闭状态。本例使用常开状态，接收用户指令，实现常开和闭和动作。

TCP232-T模块电源设计

电源使用5V供电，串行通讯为TTL电平（<3.3V为0，3.5-5V为1。串口为-9V - +9V电平，〈0V为0，〉1V为1。两种接口不能接错），TTL电平可以直接接单片机端口。

如果是TTL电平，直接POARTE0和POARTE1，如果是串口模块，接单片机开发板串口。串口只使用2，3，5三根线。
 

4、原理图

AVR开发板

PORTD接继电器模块，为简单，写端口0x00或者0xFF，以控制端口电平，实现控制继电器动作。

PORTE接8个LED，一般用来在开发过程中指示工作状态，本例最终版本无用。

POARTE0和POARTE1接TTL电平的TCP232-T模块的TXD和RXD

POARTE0和POARTE1另外设计连接MAX232转换芯片和接口，供串口设备通讯。

USART1接485转换口

另有电源总开关、复位键和4个键盘。
 

继电器模块

输入端，分别接电源正，PORTD任意一个，和电源地

输出端，使用常开接口，只能控制1条线路。其他空置悬空。

电源，电源正接VDD，电源地接GND。

TCP232-T模块

?  RJ45接口，标准的网口，使用1、2、3、6四根线

?  串口端，TTL电平，RXD接POARTE0，POARTE1接TXD

?  电源，电源正接VDD，电源地接GND。

?  CFG空置，如果被拉底，比如接GND，则模块工作于串口设置模式，不响应网络连接。

?  复位，接PORTF，复位通讯模块。
 

5、使用说明
服务器：
本软件使用VB编写
   Modbus协议规定的传输媒介有串行总线和以太网两种，其中串行总线规定了ASCII模式和RTU模式两种传输方式。本软件以GB/T19582-2008为蓝本，实现Modbus协议的TCP模式、ASCII模式和RTU模式之间相互转换；并将UDP协议纳入TCP模式，实现广播通讯；模拟应答，没有物理设备也可以调试系统。扩展了TCP模式，开发出微型Webserver，实现了3种模式与HTTP协议之间的转换，使通用浏览器（比如Window 的IE或者Andriod 的浏览器）成为控制器。
 

外部接口：

RJ45 ，网口

J1，控制线，23公共，1为常开，4为常闭。可以控制250V以下电压，2A电流。

电源，5V

开关，总电源开关

网络接口设置：

本例使用RJ45口网络配置，专用软件。工作于Client模式，通过有线内部网络，连接公网SERVER。根据网络环境，设置静态IP，不支持DHCP。

可设置本机IP，网关，端口20108，和远程SERVER地址和端口8234。心跳设计，断网自动连接。
 

智能手机TCP应用软件模式：

用于局域网和广域网，本例为安卓应用软件
网上找到有个叫easytcp的软件比较好使，可以配合SERVER使用

智能手机WEB模式（不太稳定）：

用于广域网，本例为通用浏览器，支持HTML即可。HTTP协议，端口9000。
 

6、程序设计

控制器采用C设计

这里给出核心代码

//*************************************************************************

//                         继电器模块编程设计

//*************************************************************************

#define Lamp_IO             PORTD                     //继电器模块所在数据口

#define Lamp_DDR        DDRD                       //方向寄存器

Lamp_IO=0xFF;                                              //数据口为输出

Lamp_DDR=0xFF;

if((data_buf[RX_length-1]==0xFF) ||(data_buf[RX_length-1]==0x00))

{

         usart_send(0x45);                      //将接收到的数据再发出去

         Lamp_Display(data_buf[RX_length-1]);         //写PORTD，控制继电器模块，继电器低电平有效，0xFF为关灯，0x00为开灯

}

//*************************************************************************

//                         USART通讯设计

//*************************************************************************

//由于采用通明传输，因此本例只涉及USART通讯编程，使用USART0，也就是PORTE0和PORTE1。

//初始化

#define baud           9600                                     //设置波特率的大小

#define baud_setting   (uint)((ulong)F_CPU/(16*(ulong)baud)-1)  //波特率计算公式

#define baud_h         (uchar)(baud_setting>>8)                 //提取高位

#define baud_l         (uchar)(baud_setting)                    //低位

void usart_init()

{

 UCSR0A=0x00;                                 //单倍速模式

 UCSR0B=0xF8;                                 //接收中断和发送中断允许                              

 UCSR0C=(1<<UCSZ01)|(1<<UCSZ00);              //写UCSRC寄存器,异步通信无校验，8位数据1位停止位

 UBRR0H=baud_h;                               //写波特率的值

 UBRR0L=baud_l;

}

//发送数据

void usart_send(uchar data)

{

         while( !( UCSR0A & (1<<UDRE0)) );         //等待发送缓冲器为空

             UDR0 = data;                                       //接收到的数据再发回电脑

         delay_ms(2);

}

//数据接收结束中断向量

SIGNAL(SIG_USART0_RECV)                       //中断服务程序

{

   uchar RxTemp;

         RxTemp=UDR0;                            //将接收到的数据取出

         usart_rx_data[RxReadIndex]=RxTemp;

         if(++RxReadIndex> Rx_Buf_Size)          //如果写接收缓冲区索引大于接收缓冲区的长度

               RxReadIndex=0;                  //则索引重新清0

         rx_flag=1;

}

//*************************************************************************

//                         CRC检验和判断

//*************************************************************************

uint get_crc(uint n)

{

   uchar i,j;

   CRC_word=0xffff;//赋值：0xffff

   for(i=0;i<n;i++)

     {

        CRC_word^=(uint)data_buf[i];//计算CRC_word

        for(j=0;j<8;j++)

         {

            if(CRC_word&0x0001)

              {

                CRC_word=CRC_word>>1;

                CRC_word^=0xa001;

              }

            else

              {

               CRC_word>>=1;

              }  

         }

     }

   return CRC_word;

}

判断

RX_length=RxReadIndex-2;//*256+data_buf[3];//取数据长度数据

RX_CRC_word=data_buf[RX_length+1]*256+data_buf[RX_length];//取CRC校验码

CRC_word=get_crc(RX_length);//计算接收数据校验码

if(CRC_word==RX_CRC_word)//校验数据比较

{}

两位CRC码提取

(CRC_word%256);

(CRC_word/256);

//*************************************************************************

//                         主程序

//*************************************************************************

int main(void)

{

 system_init();                             //系统初始化

 usart_init();                              //usart串口初始化配置

 SREG|=0x80;                                //开启全局中断

 while(1)

 { 

          _delay_ms(50);                         //为串口中断方式延迟，这个很重要，本例通讯数据少，因此设置50

         if((RxReadIndex>0) && (rx_flag==1))

         {       

                   cli();           //全局中断无效，同SREG=0x00;

                   RX_data=&usart_rx_data[0];//指针接收数组首地址

                   for(read_count=0;read_count<RxReadIndex;read_count++)//copy

                        {

                            data_buf[read_count]=*RX_data++;

                            usart_send(data_buf[read_count]);

                             }

                   receive_code_fun();

                   _delay_us(5);

                      RxReadIndex=0;//接收中断次数清零

                   rx_flag=0;

                   sei();//开全局中断，同SREG|=0x80;

         }

  }

}

server采用VB设计

使用控件，创建微WEB服务器，接受并解析HTTP协议，执行指令后返回HTML数据流。

指令只转发给受控制端。

主页源代码如下：

===========================

<html>

<head>

<title>MODBUS调试  --- 上海大学 陈歌</title>

</head>

<body>

<imgsrc="/img/shu.gif">MODBUS协议转换助手

<form name="f"action="modbus.html" method=post>

ID<input type="text"name="ID" maxlength="30" >

地址<input type="text" name="AD"maxlength="30" ><br>

数据<input type="text" name="DATA_LEN"maxlength="50" >

<select name="FUNC">

 <option value ="01">读开关量</option>

 <option value ="02">02</option>

 <option value="03">读寄存器</option>

 <option value="04">04</option>

</select>

<input type="submit"value="执行" ></form>

<textarea rows="10"cols="50">

这里显示的是，返回数据

</textarea>

<form name="N"action="modbus.html" method=post>

普通数据发送<input type="text" name="post_send_str"maxlength="80" >

<select name="hexstr">

 <option value ="16">16进制</option>

 <option value ="01">字符串</option>

</select>

<input type="submit"value="发送" ></form>

</form>

</body>

</html>

==================================