51单片机通过WIFI模块ESP8266控制LED灯

ssdgh

一、系统方案


手机APP通过ESP8266 WIFI模块与51单片机通信控制LED灯的开关。下位机由单片机、ESP8266模块和LED灯组成，上位机由Android手机APP承担。我们在APP上发送LED灯的开关控制指令，ESP8266将收到的数据发送给单片机，从而实现对LED灯进行开关控制。


/ c, Y% B: \5 h2 ?# K( f

4 f- f* K6 B2 w+ I
. o. M# B8 z+ a. }0 R1 X5 O设计好的实物是这个样子：
' @6 `+ b1 \# y. P$ K; u% Q
9 ~8 M& j. C4 l1 Z
6 ~3 |* [$ W( B

二、硬件设计

  b4 N$ _5 J& g3 r! [5 v
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CH_PD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。在单片机P2口上连接了三个5mm的LED灯，分别是红黄蓝三种颜色，我们的目的是通过手机APP上的开关控制着三个LED灯的亮灭。
& k+ I, E0 p4 X  |2 W: K
" N; G; ], A8 I- F( b" y. c
( M( b$ a- y  w$ M! Q( ^4 j

4 X" @5 g8 v( T3 Z
ESP8266实物管脚图

, E/ F% x+ ~( E6 h/ \
; `. ~& N* T7 d" p3 y

) E! U" D7 L2 o8 s8 c. a  o/ ?  w三、单片机软件设计
9 I9 u) u9 ]6 K3 q! F" S) L
/ N# W6 S  I8 k/ F
硬件的连接不复杂，接下来主要是单片机和手机APP代码的编写。


0 {8 b. N8 ]* Q3 U8 S3 S单片机代码主要是串口初始化、串口中断和ESP8266的初始化。首先是串口初始化：
! ^2 ~( V9 O& h% I& w0 a& H
9 z$ \) r3 F$ S; \/ `4 B
, w) X- u- c& O1 j) P3 w# S5 L+ V        TMOD=0x20;                //定时器1工作在方式2
6 c1 E+ `0 ?# i& u# D* O        TH1 = 0xfd;                //波特率9600
        TL1 = 0xfd;
        SM0=0;                  //串口工作在方式1
        SM1=1;
5 f  @/ D6 |, v- m' d        EA = 1;                        //开总中断
        REN = 1;                //使能串口
        TR1 = 1;                //定时器1开始计时
然后是ESP8266初始化：
" o$ k8 V. Y/ n" j" S

0 A8 ~: q' {8 F) f        delayms(1000);                        //延时
        sendString("AT+CWMODE=2\r\n");        //设置ESP8266工作在AP模式下
        delayms(1000);       
8 d1 l2 J1 j8 K0 D: Q) H5 {        sendString("AT+CIPMUX=1\r\n");        //允许多连接
        delayms(1000);       
        sendString("AT+CIPSERVER=1\r\n");     //建立服务器
        delayms(1000);       
7 N5 k8 j9 m( m9 |/ \$ W        ES = 1;                                      //esp8266初始化之后开串口中断
贴上51单片机负责串口发送的两个函数：


//发送一个字节
  d* V" D. w0 h* ?6 X: Ovoid sendChar(uchar a)
{
        SBUF = a;
        while(TI==0);
6 n+ ^0 i8 \" p, v# I8 @; w& h        TI=0;
8 a1 m" x5 X' \1 w       
8 p/ f, I7 R2 r. j0 E& H}
0 ?! s9 Y  k' E/ Y9 S3 b
- x& L  D$ m$ _0 C/ H2 ]//发送字符串
( E% q/ k0 r7 [# k! V; T  X. Lvoid sendString(uchar *s)
{
        while(*s!='\0')
, c& E: C, G* J        {
: _. z" w; H& d) p+ Z  i/ ]                sendChar(*s);
8 t5 G7 `' x# ]# j) y$ w5 M                s++;
        }
               
" U9 J# d& i) J: E+ s}
在串口中断中处理接收到的数据：
" F" v+ x2 @8 y) D- A/ B
7 \/ @0 M$ d, a( Q  G
1：打开红色灯    2：关闭红色灯
* L9 J: i7 z6 x7 a8 `

3 \# E& U2 z* O( k$ Z/ z3：打开黄色灯    4：关闭黄色灯

1 ^: d# |. Q: ^8 I9 F
( f$ Z6 `; P( Q) D5：打开蓝色灯    6：关闭蓝色灯
4 I* n: L$ A9 q+ U6 o- F
  I$ R6 d" Y8 v2 x. x
9 l3 i' d% s% z( jesp8266在收到数据并转发给单片机时的数据格式：+IPD,<client号>,<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。
$ E+ c& S( i( j8 X' v7 o3 T& H

void uart() interrupt 4
$ j1 q. d9 p  R' Z. E{
7 A2 K# }# {5 D) d1 K    if(RI == 1)   
  H1 C1 ?0 Q& o3 m+ @    {
        RI = 0;     //清除串口接收标志位
        receiveTable=SBUF;
        if(receiveTable[0]=='+')
        {
. ~5 V3 E4 ]9 l* {                i++;
3 k5 M+ ]  b, ~4 V9 V" K        }
        else
        {
: S' w0 g, s7 X3 A5 ^                i=0;
        }
        if(i==10)
/ C8 o1 T( B+ o+ b* j        {
                i=0;
                switch(receiveTable[9])
                {
                        case '1':
                                RedLED=0;
                                break;
7 R; Y' A- k: A8 }8 v- t% u' E0 a# u                        case '2':
                                RedLED=1;
                                break;
                        case '3':
                                YellowLED=0;
                                break;
  W6 ~1 M  n/ q6 c! \: z+ @                        case '4':
) W( e4 i+ I0 h& m; p  T. {                                YellowLED=1;
                                break;
3 t: D0 l. V+ R                        case '5':
                                BlueLED=0;
                                break;
! p, v" Z/ C3 V9 A4 U! i- \                        case '6':
                                BlueLED=1;
                                break;
1 p5 Z7 ?, J( D1 o  X                }
        }
   
  }
}
! b' l& Z( `( t四、Android APP软件设计
9 u+ F% ~! {7 L, R* q

Android APP是借助Android Studio来开发的，界面比较简单，通过编辑框输入esp8266的IP地址和端口号，esp8266默认的IP地址是192.168.4.1，端口号是333，这些都可以通过AT指令进行修改。布局页面的xml代码我们就不贴了，熟悉Android开发的读者很快就能根据截图编写出来，放上一个APP界面的截图：


+ z% @2 {& S" l
1 A$ B4 w8 z: N0 X" N
( V" o8 y) U8 ~: g2 e% ]$ H

1 @2 i$ b  b7 y我们主要看一下逻辑代码部分：

, G/ X9 j, G. D7 U; z
0 X) ^$ r. q- x1 h0 C% J首先是控件的初始化和按钮点击事件回调的绑定

& o& s. i1 d3 x4 h5 H- `
    @Override
6 a1 {/ c' ~( k3 R2 N6 h: K    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
2 v7 o) U- C8 j- F' Z2 f) k% ~        setContentView(R.layout.activity_main);
        mBtnConnect = (Button) findViewById(R.id.btn_connect);
        mEtIP = (EditText) findViewById(R.id.et_ip);
        mEtPort = (EditText) findViewById(R.id.et_port);
        mBtnRedOn = (Button) findViewById(R.id.btn_red_on);
( q5 \5 w! F% H$ E        mBtnRedOff = (Button) findViewById(R.id.btn_red_off);
        mBtnYellowOn = (Button) findViewById(R.id.btn_yellow_on);
# V0 I6 y. E5 h, j$ }        mBtnYellowOff = (Button) findViewById(R.id.btn_yellow_off);
        mBtnBlueOn = (Button) findViewById(R.id.btn_blue_on);
: `& X" [- n- J: H0 i; G        mBtnBlueOff = (Button) findViewById(R.id.btn_blue_off);
, E9 h$ D' u" x! t+ B: j4 \        mBtnConnect.setOnClickListener(this);
        mBtnRedOn.setOnClickListener(this);
% q+ U% T" o/ h% u3 O0 |3 s3 y1 b        mBtnRedOff.setOnClickListener(this);
+ t7 l1 X# S/ H. N        mBtnYellowOn.setOnClickListener(this);
& J0 l' ~# m* L' s4 b5 ^; i6 |        mBtnYellowOff.setOnClickListener(this);
        mBtnBlueOn.setOnClickListener(this);
% o1 M( c% H& ?0 o' p; Q  S        mBtnBlueOff.setOnClickListener(this);

    }
按钮的点击回调方法：

. K, v2 A! v; t) o( w0 R" d3 b
    public void onClick(View v) {
- {" w# P- x, x; U  D9 P        switch (v.getId()) {
            case R.id.btn_connect:
% ?3 {  A; |8 z5 E2 l                //连接
; O# U* K7 \* Y7 N' E/ t, p' f% S                if (mSocket == null || !mSocket.isConnected()) {
" {; b: M5 y0 \                    String ip = mEtIP.getText().toString();
  n1 V9 H! L+ i4 C6 H5 i& W0 d8 a                    int port = Integer.valueOf(mEtPort.getText().toString());
                    mConnectThread = new ConnectThread(ip, port);
6 p+ r) X0 C* s6 e6 o' ^* u                    mConnectThread.start();
                }
& b- t% e5 v) n% o7 j                if (mSocket != null && mSocket.isConnected()) {
0 \& F! Q& g; ?2 x                    try {
7 C5 o0 ?+ k7 o9 Q                        mSocket.close();
                        mBtnConnect.setText("连接");
- d; P# \; E) n                    } catch (IOException e) {
2 t% q8 n+ y8 a% p( L/ @                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                break;
            case R.id.btn_red_on:         //开红灯
                if (out != null) {
- m$ [7 s0 c2 q  G, E5 g                    out.print("1");
                    out.flush();
. m  A" e* ^. {* U                }
                break;
            case R.id.btn_red_off:        //关红灯
% X; z4 f5 Y$ ?/ s6 O' q                if (out != null) {
                    out.print("2");
                    out.flush();
1 T- V" C$ f& g                }
                break;
. F2 D9 u: P3 ~  y- K' M            case R.id.btn_yellow_on:
" {9 G# [. G8 O: \                if (out != null) {
                    out.print("3");
                    out.flush();
                }
                break;
6 m% \9 [4 n7 ^/ y8 p( v7 e            case R.id.btn_yellow_off:
$ S4 A: `" p: z1 Y9 O0 K. E                if (out != null) {
                    out.print("4");
1 a: }3 Z5 ^$ N3 \                    out.flush();
                }
                break;
  v0 M. ]1 y  E- ?            case R.id.btn_blue_on:
                if (out != null) {
                    out.print("5");
; r! K/ R; ]6 `$ p* v  M! \7 V                    out.flush();
, D- {% N! @  ]4 r. ?8 n                }
: J. T0 Y) G6 O1 ?; @                break;
            case R.id.btn_blue_off:
                if (out != null) {
: r2 l  E/ k  d" \  O/ D                    out.print("6");
                    out.flush();
                }
                break;
( [  D' M$ J6 Y% o2 G  c# T        }
0 Y' ?9 o+ Y/ n, g$ d0 u' @5 Y3 X7 K    }

负责连接esp8266的线程：


private class ConnectThread extends Thread {
        private String ip;
        private int port;
' K5 \% u, W6 T- _
        public ConnectThread(String ip, int port) {
            this.ip = ip;
            this.port = port;
        }
! s4 k1 d& i; v
        @Override
        public void run() {
            try {
- T& ]# D1 [7 s1 Y. }( `; G; S                mSocket = new Socket(ip, port);
, }1 Y& P  K- t1 L8 C, k                out = new PrintStream(mSocket.getOutputStream());
& y) w( e! x: e) y% }$ d                runOnUiThread(new Runnable() {
; ?: m  b, ]! K, x; M$ Y# B                    @Override
                    public void run() {
) ?5 C' h8 q  s, c( P( E                        mBtnConnect.setText("断开");
; S/ M0 x$ a8 C. t                    }
                });
! |! D; H* x8 i7 q1 x                new HeartBeatThread().start();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
% o9 @: f* E$ r" F! A/ L) _                runOnUiThread(new Runnable() {
+ Z9 r8 j7 {, u                    @Override
                    public void run() {
                        Toast.makeText(MainActivity.this, "连接失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    }
7 z0 J, u: l! w- m1 F% [                });
$ d* i5 c) k+ Y- U" ^, d            }
        }
    }
* M6 {4 \4 {) [) Q6 |( p) F. E
- H% p% ~1 s5 w) A

% y! u' b# K1 c) Y
/ h! {4 |2 Q; D5 Q* [* |/ @" \

angern

通过APP控制灯的亮灭成功率高吗

nuiga

是怎么进行通信的呢

guanshen

学习了  感谢分享

lock_lilu

强烈支持，谢谢楼主分享