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。
; y5 i8 p- n0 E3 {
6 {2 C- U5 d0 w! Q# O

" k# K. Z4 l0 I# V. t: ~6 d8 C3 N. t
设计好的实物是这个样子：
9 H  S2 y) X4 I% i4 p

7 [, r; x& ~, B7 u( g" ~
二、硬件设计

4 {5 T" s" N& r- Y, H
# o) I' w# ?* B- w4 _1 r& P5 SESP8266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。
3 ]& q( [& T, |; M2 b/ j+ }
& C( c5 ?' g9 g
8 {2 d& b9 F3 R% J; G. _) N- S

# R! S$ Y3 j7 o, K
ESP8266实物管脚图


3 a  q. q: p0 j4 }+ @* @+ h9 F1 E

三、单片机软件设计

( ^. h# h" A6 z9 I- h: [, F( \( r
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。
+ y* d! X+ Z% q7 E( `
5 \+ w+ ?3 U. `) H% e
: A5 ~' q% E  w, S" h1 Z# g3 }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：
6 h2 S7 O& ~- z7 G6 {6 l) b

; P; {8 d9 D/ O0 f        TMOD=0x20;                //定时器1工作在方式2
        TH1 = 0xfd;                //波特率9600
0 K* r2 E% {* o6 q! c        TL1 = 0xfd;
* T) p+ J' b/ p        SM0=0;                  //串口工作在方式1
9 Y7 k# U0 V+ [        SM1=1;
        EA = 1;                        //开总中断
7 K/ f5 W8 i' g, |8 }  t: `2 e( r        REN = 1;                //使能串口
9 X+ r: H! a8 E! u' f/ P% ^& E        TR1 = 1;                //定时器1开始计时
然后是ESP8266初始化：

4 V2 Y5 i9 }. n5 f# h* \" E5 X
7 K3 G9 }( w2 \        delayms(1000);                        //延时
0 O" z6 p/ V  Q  C* |        sendString("AT+CWMODE=2\r\n");        //设置ESP8266工作在AP模式下
2 T" p* U" @5 b9 T; l+ E        delayms(1000);       
        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);       
% P$ J! l! d) ?! \2 S        ES = 1;                                      //esp8266初始化之后开串口中断
5 J9 G! ~% G8 p9 h5 h贴上51单片机负责串口发送的两个函数：


//发送一个字节
void sendChar(uchar a)
{
$ i; S+ B9 q( n- _7 _8 G* o) Z        SBUF = a;
        while(TI==0);
7 F' m% o8 j7 f% t& G5 Y- Z( z        TI=0;
/ w6 s  Q7 ~* W$ R6 R       
, I6 R" j' ]: P+ x( z  \}
7 t6 A$ o, u( `5 V
//发送字符串
void sendString(uchar *s)
7 o* |1 |4 _1 D: q4 W+ k{
9 c& N: ^/ `# b4 o3 V        while(*s!='\0')
8 a8 W+ Z8 D( w; |% ?/ ^9 h        {
                sendChar(*s);
                s++;
        }
$ D! F( E1 Z+ r- B0 H               
}
在串口中断中处理接收到的数据：
# T! v2 E2 N& M: M0 }8 K

! k. \1 H1 N, G$ B1：打开红色灯    2：关闭红色灯

. F! [: ^; y$ q" H7 N' B
3：打开黄色灯    4：关闭黄色灯

, g0 E/ J( @' V" R1 \! [; y) V
5：打开蓝色灯    6：关闭蓝色灯
' ^3 }4 q( c9 V
3 n+ R0 Y( C) G: o$ O' f  G6 v
% d8 D, R" M5 u! ?) a+ \esp8266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。

8 m: l5 U: T0 {
0 ]! O- B% t( u# a8 Wvoid uart() interrupt 4
{
    if(RI == 1)   
    {
/ |7 E) q! |9 Y1 c: {9 j! e& p8 O        RI = 0;     //清除串口接收标志位
        receiveTable=SBUF;
% \0 W' T/ f) e: g: |        if(receiveTable[0]=='+')
- y: L1 Z1 S7 R, |4 \0 Z1 {        {
                i++;
5 R" S% J6 \% \) o        }
: ^- C  o0 b! s, K( N        else
        {
                i=0;
        }
% Y6 b2 \3 o7 `/ V5 l        if(i==10)
        {
- t. m5 e' Z2 v& ^& x                i=0;
                switch(receiveTable[9])
                {
                        case '1':
* S. V* x2 s1 c9 \, W% B# }                                RedLED=0;
                                break;
- v; @) Z) e' Q9 N, B                        case '2':
( Q4 b6 C$ O) n2 `8 P7 w* F                                RedLED=1;
                                break;
- }  S3 U% H9 W' }0 g- B! b6 h                        case '3':
, V" k( r+ y+ W( i) y1 V                                YellowLED=0;
                                break;
8 \7 A5 F9 ~$ F: Q6 s% B. z                        case '4':
2 B& F7 e! n& c3 g! g" G3 x                                YellowLED=1;
9 h( e. V& y1 q; a( q                                break;
6 e) @, }' C) y( M- |% v                        case '5':
: a! O& n) |0 x9 ?+ H                                BlueLED=0;
                                break;
- X% O7 V; q: `; k, s% ~, C                        case '6':
                                BlueLED=1;
' ]/ f, ^3 ~+ F2 Q                                break;
$ Y% T2 M4 w  }) [0 p4 J# [. @                }
1 H9 h3 n% q' A8 Z        }
   
  }
, T3 o; k- ]: U, Q) Q' w' Y+ f}
3 ^# W. g# M3 m4 v7 r% s. Y% h- {四、Android APP软件设计
6 {! g8 T3 a3 o: s- A4 H

5 g% h: C; f. [+ h/ e' F8 u$ {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：
! V7 y& [5 ~3 n9 r2 a

( f4 V' z1 Z$ b
# K! I% T, r% P
0 M7 Y1 h# `. y( L. d' _

9 l5 W2 i0 \. n( Q% @. k* V" u我们主要看一下逻辑代码部分：
  l) H! X6 }% z% C6 `3 f2 d. R
" E& j! L9 L( e9 ^
% i  I* }* |0 Q6 q) D首先是控件的初始化和按钮点击事件回调的绑定


    @Override
; m) [5 s8 b1 y( [; L2 L    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mBtnConnect = (Button) findViewById(R.id.btn_connect);
3 G7 N8 O2 ?* g( m9 n/ V8 a3 F1 u        mEtIP = (EditText) findViewById(R.id.et_ip);
        mEtPort = (EditText) findViewById(R.id.et_port);
0 m+ U* j7 x' H% h7 G+ D) _* s        mBtnRedOn = (Button) findViewById(R.id.btn_red_on);
        mBtnRedOff = (Button) findViewById(R.id.btn_red_off);
) E! F; @; g7 K1 J8 Z        mBtnYellowOn = (Button) findViewById(R.id.btn_yellow_on);
. u7 f0 H! M# x" }. K5 ?        mBtnYellowOff = (Button) findViewById(R.id.btn_yellow_off);
6 x2 G( D: p  e' U/ r* B        mBtnBlueOn = (Button) findViewById(R.id.btn_blue_on);
        mBtnBlueOff = (Button) findViewById(R.id.btn_blue_off);
9 ?; f5 b/ k* x: f* C/ y/ R        mBtnConnect.setOnClickListener(this);
' C1 y* U2 G3 f7 C        mBtnRedOn.setOnClickListener(this);
1 l$ S( U; o5 n, i  y) O$ K2 s        mBtnRedOff.setOnClickListener(this);
! B( j& c0 i/ h- @3 X7 c        mBtnYellowOn.setOnClickListener(this);
; ?" j2 j1 i. W9 C+ a        mBtnYellowOff.setOnClickListener(this);
        mBtnBlueOn.setOnClickListener(this);
        mBtnBlueOff.setOnClickListener(this);
3 E$ D1 I" u/ [; N
! g+ o1 z8 \4 S/ U. S( M' _( f' M  U/ r    }
按钮的点击回调方法：
& A# s/ j  c3 S8 o* D9 d/ o
5 V/ I  {1 j  E) d$ x+ K
    public void onClick(View v) {
        switch (v.getId()) {
" p0 X( R. F/ x9 t            case R.id.btn_connect:
6 U1 ]% R0 I$ n% O7 W% |3 i# J                //连接
                if (mSocket == null || !mSocket.isConnected()) {
' Y6 |" V2 [/ N& ?8 |# K  B                    String ip = mEtIP.getText().toString();
& X) y2 Q8 \: ^9 V                    int port = Integer.valueOf(mEtPort.getText().toString());
                    mConnectThread = new ConnectThread(ip, port);
! Y/ e( U* j2 ^6 t                    mConnectThread.start();
                }
                if (mSocket != null && mSocket.isConnected()) {
1 v$ m* d, u$ l* c8 D: L! O0 B# }0 z                    try {
+ t6 k9 T2 W5 _                        mSocket.close();
! b7 Z! _% n2 g5 e; Z                        mBtnConnect.setText("连接");
                    } catch (IOException e) {
$ y# }. B/ ?. q) F                        e.printStackTrace();
! Z2 h- s6 ~7 z                    }
                }
2 b6 W. |+ `1 Z6 T& e
                break;
) K- S4 F4 I* @' v' G( B8 Y7 V' ~            case R.id.btn_red_on:         //开红灯
& R* o$ c7 {0 x8 b( K                if (out != null) {
                    out.print("1");
                    out.flush();
' f& K, M/ r' Z2 {# q/ ~                }
                break;
            case R.id.btn_red_off:        //关红灯
                if (out != null) {
, y4 Y7 g/ J. k# W                    out.print("2");
/ m  U! z% O. H                    out.flush();
* L. N( c2 ?( z% P* Z4 x                }
                break;
& H3 d9 p) V2 v/ l8 b            case R.id.btn_yellow_on:
                if (out != null) {
9 M6 R: V: k/ W( e                    out.print("3");
7 C" S8 q- N/ k9 u                    out.flush();
* U) {2 S- ^9 O# g) d+ \                }
' _# m0 `5 y1 f  _- Z  J3 f                break;
            case R.id.btn_yellow_off:
                if (out != null) {
- M1 t; d) m; V5 p0 U                    out.print("4");
3 Q9 G8 H1 a! Z! K% M: g                    out.flush();
9 x( L9 c# w& ?& N" T                }
                break;
# N5 L7 |4 q) p. d            case R.id.btn_blue_on:
                if (out != null) {
                    out.print("5");
                    out.flush();
  V" g! y: M2 b4 ^3 ~  K1 l* K                }
; J. _( X' o; H+ X9 S' k2 X% z                break;
# g, H- s5 d6 C# a% J            case R.id.btn_blue_off:
                if (out != null) {
0 N, G  J- Q1 z, Z4 G3 L                    out.print("6");
                    out.flush();
+ Q5 a7 {: f6 P" m                }
1 d8 ?* y6 a9 Y' F' x5 q9 S                break;
        }
    }
: \% d" a& ?, v' a
负责连接esp8266的线程：
5 b: \! o6 `3 a, v- m
4 c5 J/ c' A# ~5 g
. A, o& Y" V& o* p+ t" I, `private class ConnectThread extends Thread {
+ i7 I. B3 O' W5 j        private String ip;
        private int port;

/ b) J% y' u+ W- z2 X- T/ G        public ConnectThread(String ip, int port) {
            this.ip = ip;
) M( b" x$ s) y3 T1 r: J( b            this.port = port;
        }
, z! X- v; u7 J3 b! o! s
        @Override
( s6 B! G) t# X2 e. f2 _3 l        public void run() {
            try {
                mSocket = new Socket(ip, port);
- m7 z. s' D* E5 a9 F$ d( G                out = new PrintStream(mSocket.getOutputStream());
/ b+ l; g1 e  f  |                runOnUiThread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
5 A% m* y1 `: y( A; X2 D                        mBtnConnect.setText("断开");
                    }
                });
                new HeartBeatThread().start();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
                runOnUiThread(new Runnable() {
5 N* L% Z' ^4 j8 |                    @Override
, `9 @+ h# j6 B7 O: M0 M  F, \6 @                    public void run() {
                        Toast.makeText(MainActivity.this, "连接失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();
7 p% e1 |' {, O                    }
6 j* m9 y- b' {) U' g, p                });
9 U& e6 A; l. r! ]1 ?) s, v            }
        }
    }

( {/ E  l" m7 Y

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
# S, X, x1 t$ c4 Y0 k  y/ C

lock_lilu

强烈支持，谢谢楼主分享