專利名稱:wifi智能插座的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種wifi智能插座，所述wifi智能插座由wifi模塊、電源模塊、繼電器驅(qū)動模塊和控制模塊組成，Wifi模塊為集成了TCP/IP協(xié)議棧和wifi驅(qū)動的EMW3180高速率串口的wifi傳輸模塊，可以輕松實現(xiàn)串口設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)功能；電源模塊主要是把交流市電轉(zhuǎn)變成可用直流電，為插座內(nèi)部相關(guān)電路提供電源；繼電器驅(qū)動模塊包括一繼電器及其驅(qū)動電路；控制模塊包括STM32芯片，數(shù)據(jù)發(fā)送組件，數(shù)據(jù)接收組件及時鐘控制系統(tǒng)。本實用新型提供的wifi智能插座結(jié)構(gòu)簡單，方便實用，節(jié)能效果明顯。
【專利說明】wifi智能插座

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種插座，具體涉及一種wifi智能插座。

【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)國際經(jīng)濟(jì)合作組織的一項調(diào)查顯示，各國因用電器待機(jī)而消耗的能量約占能 耗總數(shù)的3%?13% [1]。目前我國城市家庭用電器平均待機(jī)能耗已經(jīng)占到了家庭總能耗 的10%左右，相當(dāng)于每個家庭使用著一盞15-30W的"長明燈"。待機(jī)能耗像一只隱形的吸 血蟲，在浪費能源的同時形成了巨大的環(huán)保壓力。各種電器的節(jié)能勢在必行，是節(jié)能環(huán)保之 要求，而家用電器很難把便捷生活和節(jié)能兩者結(jié)合到一起，人們在面對便捷舒適生活與節(jié) 能時，往往也會選擇前者。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了上述情況的不足。物聯(lián)網(wǎng)作為一種新興的 技術(shù)與概念，在各行各業(yè)都有著極其廣闊的應(yīng)用和不可比擬的優(yōu)勢。物聯(lián)網(wǎng)能夠提供給用 戶一種普適計算的環(huán)境，在不知不覺中服務(wù)于用戶，使其獲得良好的用戶體驗。利用物聯(lián)網(wǎng) 全面感知、可靠傳遞和智能處理等特性，可以為人們的生活提供很大的便利。wifi智能插座 就是通過物聯(lián)網(wǎng)組建起來的，在為人們生活帶來便利同時又能有效避免家用電器的待機(jī)耗 能，但現(xiàn)在市場上常見的wifi智能插座又存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本過高等問題。 實用新型內(nèi)容
[0003] 基于上述問題，本實用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實用的wifi智能插座。
[0004] 為了達(dá)到上述設(shè)計目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0005] -種wifi智能插座，由wifi模塊、電源模塊、繼電器驅(qū)動模塊和控制模塊組成，其
[0006] Wifi模塊為集成了 TCP/IP協(xié)議棧和wifi驅(qū)動的EMW3180高速率串口的wifi傳 輸模塊，可以輕松實現(xiàn)串口設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)功能；其wifi模塊包括與主機(jī)連接，通過UART 接口傳輸命令和數(shù)據(jù)的第一引腳部分，用來設(shè)置模塊工作模式的第二引腳部分；
[0007] 電源模塊主要是把交流市電轉(zhuǎn)變成可用直流電，為插座內(nèi)部相關(guān)電路提供電源； 其電源模塊包括將交流市電轉(zhuǎn)變交流電的變壓器，將正弦波電壓轉(zhuǎn)換成單一方向的脈沖電 壓的整流電路，使輸出電壓平滑的濾波電路及穩(wěn)壓電路；
[0008] 繼電器驅(qū)動模塊包括一繼電器及其驅(qū)動電路，其繼電器通過三極管驅(qū)動，通過二 極管為繼電器斷開時提供放電回路，在驅(qū)動電路中還設(shè)有用于限流的限流電阻，及用于避 免繼電器誤動作的下拉電阻；
[0009] 控制模塊包括對接到的wifi信號進(jìn)行分析、處理后進(jìn)入相應(yīng)的程序，控制繼電器 的吸合和釋放的STM32芯片，用于數(shù)據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送組件，用于數(shù)據(jù)接收的數(shù)據(jù)接收組 件，及用于改變波特率的時鐘控制系統(tǒng)。
[0010] 進(jìn)一步，所述控制模塊中的數(shù)據(jù)發(fā)送組件包括有用于存儲內(nèi)核或DM外設(shè)內(nèi)存數(shù) 據(jù)的發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器、用于加載發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)的發(fā)送移位寄存器、用于存儲發(fā)送數(shù) 據(jù)寄存器向發(fā)送移位寄存器發(fā)送數(shù)據(jù)信息的狀態(tài)寄存器。
[0011] 進(jìn)一步，控制模塊中的數(shù)據(jù)接收組件包括逆向接收串口數(shù)據(jù)的接收移位寄存器， 用于接收接收移位寄存器數(shù)據(jù)的接收數(shù)據(jù)寄存器，接收數(shù)據(jù)寄存器用內(nèi)核指令或DMA讀取 到內(nèi)存中。
[0012] 本實用新型的有益效果：控制模塊的STM32芯片會不停地執(zhí)行掃描程序，通過收 發(fā)控制方式，不停地掃描和監(jiān)測wifi模塊是否接收到來自家用無線路由器的信號。wifi模 塊把接收到來自家用無線路由器的信號，通過串口通訊的方式把信息送到STM32芯片中。 STM32芯片對接到的信號進(jìn)行分析、處理后進(jìn)入相應(yīng)的程序，控制繼電器的吸合和釋放，從 而達(dá)到控制電器通斷電的功能。

【附圖說明】

[0013] 圖1為本實用新型wifi插座的整體使用組建結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2為本實用新型中wifi模塊的硬件連接圖；
[0015] 圖3為wifi模塊的工作模式切換流程示意圖；
[0016]圖4為本實用新型中電源模塊的電路圖；
[0017]圖5為本實用新型中繼電器模塊的電路圖。

【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細(xì)描述。顯然，所描述的 實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提 下所獲取的其它實施例，都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
[0019] 如圖1所示本實用新型提供的一種wifi智能插座，由wifi模塊、電源模塊、繼電 器驅(qū)動模塊和控制模塊組成，其Wifi模塊為集成了 TCP/IP協(xié)議棧和wifi驅(qū)動的EMW3180 高速率串口的wifi傳輸模塊，可以輕松實現(xiàn)串口設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)功能；其wifi模塊包括與 主機(jī)連接，通過UART接口傳輸命令和數(shù)據(jù)的第一引腳部分，用來設(shè)置模塊工作模式的第二 引腳部分（如圖2所示，第一引腳部分（RX、TX、nCTS、nRTS)與主機(jī)之間通過UART接口傳 輸命令和數(shù)據(jù)；第二引腳部分（nRESET、STATUS、WAKE_UP、101、BOOT)用來設(shè)置模塊的工作 模式。wifi的驅(qū)動被保存在STM32芯片中的Flash中，wifi芯片的通信收發(fā)過程及數(shù)據(jù)都 由STM32芯片處理，所以大部分的數(shù)據(jù)過程都由STM32芯片完成，無需編寫復(fù)雜的wifi驅(qū) 動和TCP/IP協(xié)議棧，只要調(diào)用廠家提供的API，然后設(shè)置EMW3180的工作模式就可以完成 wifi通信任務(wù)。wifi模塊有四種工作模式，工作方式如下。（1)固件升級模式：升級模塊 的固件。（2)命令控制模式：使用廠家定義的EMSP命令配置模塊，命令通過串口發(fā)送到模 塊中。⑶強(qiáng)制命令控制模式：與命令制模式類似，但不需要通過STATUS切換模式。⑷透 明傳輸模式：進(jìn)入該模式后，模塊會自動把串口接收到的數(shù)據(jù)打包通過wifi發(fā)送出去，對 于主機(jī)來說，相當(dāng)于用串口連接到網(wǎng)絡(luò)一樣，wifi模塊的工作模式切換流程如圖3所示）； 電源模塊主要是把交流市電轉(zhuǎn)變成可用直流電，為插座內(nèi)部相關(guān)電路提供電源，其電源模 塊包括將交流市電轉(zhuǎn)變交流電的變壓器，將正弦波電壓轉(zhuǎn)換成單一方向的脈沖電壓的整流 電路，使輸出電壓平滑的濾波電路及穩(wěn)壓電路；（如圖4所示，于本實用新型中變壓器把市 電降壓為9V交流電后，再通過整流電路將正弦波電壓轉(zhuǎn)換成單一方向的脈沖電壓，為了減 少電壓的脈動，再通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。雖然理想情況下是可以將交 流分量全部濾掉，但是因為受負(fù)載影響，加之濾波電路并不能達(dá)到理想效果，還需要加入穩(wěn) 壓電路。電路中加入7805穩(wěn)壓模塊，使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓和負(fù)載電阻變化 的影響，保證在輸出電壓在5V左右，且變化不大）；繼電器驅(qū)動模塊包括一繼電器及其驅(qū)動 電路，其繼電器通過三極管驅(qū)動，通過二極管為繼電器斷開時提供放電回路，在驅(qū)動電路中 還設(shè)有用于限流的限流電阻，及用于避免繼電器誤動作的下拉電阻（如圖5所示繼電器模 塊的驅(qū)動電路采用線圈側(cè)電壓為5V的繼電器，用8050三極管驅(qū)動繼電器，限流電阻R7起 到限流作用，下拉電阻R8可以避免繼電器誤動作，二極管D1為繼電器斷開時提供放電回 路。）；控制模塊包括對接到的wifi信號進(jìn)行分析、處理后進(jìn)入相應(yīng)的程序，控制繼電器的 吸合和釋放的STM32芯片，用于數(shù)據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送組件，用于數(shù)據(jù)接收的數(shù)據(jù)接收組件， 及用于改變波特率的時鐘控制系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)發(fā)送組件包括有用于存儲內(nèi)核或DM外設(shè)內(nèi) 存數(shù)據(jù)的發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器、用于加載發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)的發(fā)送移位寄存器、用于存儲發(fā) 送數(shù)據(jù)寄存器向發(fā)送移位寄存器發(fā)送數(shù)據(jù)信息的狀態(tài)寄存器，所述數(shù)據(jù)接收組件包括逆向 接收串口數(shù)據(jù)的接收移位寄存器，用于接收接收移位寄存器數(shù)據(jù)的接收數(shù)據(jù)寄存器，接收 數(shù)據(jù)寄存器用內(nèi)核指令或DMA讀取到內(nèi)存中。Wifi插座的具體使用方法 ：
[0020] 遠(yuǎn)程控制終端（智能手機(jī)/平板電腦）通過家用無線路由器與智能插座連接在一 起。用戶可以操作遠(yuǎn)程控制終端上的專用APP，通過遠(yuǎn)程控制終端向云端服務(wù)器發(fā)送信號， 云端服務(wù)器經(jīng)過查找目標(biāo)路由器的IP，與目標(biāo)路由器建立連接，把指令經(jīng)過目標(biāo)家用無線 路由器、智能插座里的wifi模塊后傳輸給控制模塊的STM32芯片中?？刂颇K的STM32芯 片接到wifi模塊的信號后，就進(jìn)入相關(guān)程序，輸出高、低電平控制繼電器的吸合和釋放，從 而控制插座接通和斷開?？刂颇K執(zhí)行完程序后就會把正確執(zhí)行的信息經(jīng)過wifi模塊、家 用無線路由器、云端服務(wù)器快捷、迅速地反饋到遠(yuǎn)程控制終端，用戶通過遠(yuǎn)程控制終端上的 APP就可以了解到所有執(zhí)行信息。
[0021] Wifi插座的效益分析：
[0022] 現(xiàn)今，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，為生活提供更好的服務(wù)，給生活更多的便捷，整個社會都對 物聯(lián)網(wǎng)持續(xù)關(guān)注。我們結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的wifi智能插座，不僅可以節(jié)能環(huán)保，還適應(yīng)了 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的潮流。在整個社會提倡節(jié)能減排的環(huán)境下，本作品每年能夠節(jié)約一戶家庭約 10 %的電，可有效緩解電能危機(jī)，具有良好效益前景。
[0023] 1能量效益
[0024] 結(jié)合分析一戶城鎮(zhèn)家庭的家用電器的待機(jī)功耗，經(jīng)過統(tǒng)計得出如表1。
[0025] 表1 :家用電器待機(jī)耗能統(tǒng)計
[0026]

【權(quán)利要求】
1. 一種wifi智能插座，其特征在于：所述wifi智能插座由wifi模塊、電源模塊、繼電 器驅(qū)動模塊和控制模塊組成，其 wifi模塊為集成了 wifi驅(qū)動的EMW3180高速率串口的wifi傳輸模塊，實現(xiàn)串口設(shè)備 的無線網(wǎng)絡(luò)功能；其wifi模塊包括與主機(jī)連接，通過UART接口傳輸命令和數(shù)據(jù)的第一引腳 部分，用來設(shè)置模塊工作模式的第二引腳部分； 電源模塊是把交流市電轉(zhuǎn)變成可用直流電，為插座內(nèi)部相關(guān)電路提供電源；其電源模 塊包括將交流市電轉(zhuǎn)變交流電的變壓器，將正弦波電壓轉(zhuǎn)換成單一方向的脈沖電壓的整流 電路，使輸出電壓平滑的濾波電路及穩(wěn)壓電路； 繼電器驅(qū)動模塊包括一繼電器及其驅(qū)動電路，其繼電器通過三極管驅(qū)動，通過二極管 為繼電器斷開時提供放電回路，在驅(qū)動電路中還設(shè)有用于限流的限流電阻，及用于避免繼 電器誤動作的下拉電阻； 控制繼電器的吸合和釋放的STM32芯片，用于數(shù)據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送組件，用于數(shù)據(jù)接 收的數(shù)據(jù)接收組件，及用于改變波特率的時鐘控制系統(tǒng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述wifi智能插座，其特征在于：所述控制模塊中的數(shù)據(jù)發(fā)送組件 包括有用于存儲內(nèi)核或DM外設(shè)內(nèi)存數(shù)據(jù)的發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器、用于加載發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器數(shù) 據(jù)的發(fā)送移位寄存器、用于存儲發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器向發(fā)送移位寄存器發(fā)送數(shù)據(jù)信息的狀態(tài)寄 存器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述wifi智能插座，其特征在于：控制模塊中的數(shù)據(jù)接收組件包括 逆向接收串口數(shù)據(jù)的接收移位寄存器，用于接收接收移位寄存器數(shù)據(jù)的接收數(shù)據(jù)寄存器， 接收數(shù)據(jù)寄存器用內(nèi)核指令或DM讀取到內(nèi)存中。
【文檔編號】H01R13-66GK204271376SQ201420464079
【發(fā)明者】朱文衛(wèi), 吳勝, 金士博, 易常樂, 黃 俊, 張弦 [申請人]朱文衛(wèi), 吳勝, 金士博, 易常樂, 黃 俊, 張弦