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使用ARDUINO WIFI模块ESP8266实现家庭自动化
项目报告
提交人
ILYAS BAIG
CHIKTAY MUZAMIL
SALAHUDDIN DALVI
部分完成授予BE学位
在ANJUMAN-I-ISLAM的
KALSEKAR技术园区
PANVEL的电子和电信领域
2015-2016
B.E.项目报告批准
本项目报告题为“使用ARDUINO WIFI模块的家庭自动化”ESP8266，作者：Ilyas Baig，Chiktay Muzamil，Salahuddin Dalvi，并由此获得工程学士学位。
考官：
1._______________________________.
2._______________________________.
主管：
____________________________________
BANDANAWAZ M.KOTIYAL教授
H.O.D (文本C):
___________________________
MUJIB A.TAMBOLI教授
日期：
地点：
宣言
我们在此声明，为获得学士学位而提交的题为“使用ARDUINO WIFI模块的ESP8266家庭自动化”的项目是我们的原创作品，该项目尚未构成授予任何学位、助理职位、奖学金或任何其他类似头衔的基础。
学生签名：
Ilyas Baig
Chiktay Muzamil
Salahuddin Dalvi
地点：新潘维尔
特别鸣谢
在我们开始深入讨论之前，我想对我们团队中的人说几句衷心的话，因为他们从报告的撰写之初就一直在作出无休止的贡献。
除了小组之外，我还感谢许多人在材料草稿中提供了有益和建设性的指导。
我深深地感谢以实质性援助的形式给予我的每一个团队成员的鼓励。
我要向我们的导师：
班达纳瓦兹副教授
表示衷心的感谢，他为我们在编写本报告过程中提供了所需的技术指导。
摘要
该项目提出了一个新的家庭自动化系统的设计和原型实现，该系统使用WiFi技术作为连接其各个部分的网络基础设施。该系统主要由两部分组成：第一部分是服务器（web服务器），它是管理、控制和监视用户家庭的系统核心。
用户和系统管理员可以本地（LAN）或远程（internet）管理和控制系统代码。第二部分是硬件接口模块，为家庭自动化系统的传感器和执行器提供合适的接口。
与市场上大多数可用的家庭自动化系统不同，该系统具有可扩展性，只要存在于WiFi网络覆盖范围内，一台服务器就可以管理多个硬件接口模块。系统支持多种家庭自动化设备，如电源管理组件和安全组件。
从可扩展性和灵活性的角度来看，该系统比商用家庭自动化系统更好。
第01章
导言
导言
该项目旨在利用普通的web服务器和Wi-Fi技术设计一个先进的家庭自动化系统。可以打开/关闭设备，使用个人电脑（PC）通过Wi-Fi读取传感器。
自动化是电子领域中拼写最频繁的术语。对自动化的渴望给现有技术带来了许多革命。由于其用户友好的特性，这些技术比任何其他技术都更为重要。这些开关可以用来代替家中现有的传统开关，这些传统开关会产生火花，在极少数情况下也会导致火灾事故。考虑到Wi-Fi的优点，我们开发了一个先进的自动化系统来控制室内的电器。
Wi-Fi（Wireless Fidelity，无线保真度的简称）是一种无线技术，它使用无线电频率通过空中传输数据。Wi-Fi的初始速度为1mbps到2mbps。Wi-Fi在2.4GHz频段传输数据。它实现了频分复用技术的概念。Wi-Fi技术的范围是40-300英尺。
本工程自动化控制装置为Arduino-UNO。通过Wi-Fi从PC发送的数据将由连接到Arduino UNO的Wi-Fi模块接收。Arduino UNO读取数据并决定通过继电器连接到它的电气设备的开关动作。
第02章
项目目标
· 这个项目的目标是开发一个家庭自动化系统，让用户实现能远程控制他或她的家中所有能控制的方面。
· 自动化系统将能够从中央主机PC、互联网进行控制，也可以通过基于Windows Mobile的应用程序的Pocket PC进行远程访问。
· 系统还能检测到意外气体泄漏、水位，并通过短信通知用户。
第03章
文献综述
文献综述：
相关文献综述：
当人们想到家庭自动化时，大多数人都会想到，生活在一个智能自动化的房子里：每个家电一个遥控器，自动煮饭，自动启动空调，自动加热洗澡水，夜晚来临时自动遮光窗户。在某种程度上，家庭自动化等同于智能家居。它们都创造了美好的生活环境，使我们的生活更加方便快捷。
国外研究综述：
Tan，Lee和Soh（2002）在他们的论文中提出开发一个基于互联网的系统，以便能够从分布式控制系统（DCS）监控重要的过程变量。本文提出了硬件和软件设计的考虑，使用户能够远程有效地访问DCS上的过程变量。
Potamitis、Georgila、Fakotakis和Kokkinakis，G.（2003）建议使用语音与家用电器进行远程交互，以代表用户执行特定操作。这种方法倾向于让残疾人在家里通过言语指导电器进行实际操作。选择语音分离策略进行语音识别决策。
2006年，S.M.Anamul Haque、S.M.Kamruzzaman和Ashraful Islam博士提出了一个名为“基于时间和语音交互的智能家用电器控制系统”的系统，该系统使用个人计算机控制家用电器。本系统是以Visual Basic 6.0为编程语言，以微软语音引擎为语音识别工具开发的。设备可以由定时器或语音命令控制。
Ciubotaru Petrescu、Chiciudean、Cioarga和Stanescu（2006）提出了一种基于短信的监控系统控制的设计和实现。本论文共分为三个模块，涉及到监控复杂应用的传感单元。一种处理单元，即微控制器和通过串行口RS-232使用GPRS调制解调器或手机的通信模块。短消息用于状态报告，如电源故障。
Jawarkar、Ahmed、Ladhake和Thakare（2008）提出了通过使用语音命令的移动电话进行远程监控。语音命令以文本短消息的形式生成并发送到控制系统，然后基于短消息的微控制器做出特定任务的决定。
孟买K.J.Somaiya工程学院信息技术系教授，埃拉·约翰里提出“通过WiFi连接使用Android应用程序的远程控制家庭自动化”。
第04章
项目范围
自动化领域日益繁荣，这些系统对人类产生了巨大的影响。该项目是一个使用简易物联网网络服务器和WIFI的家庭自动化项目，具有很好的发展前景。
在当前系统中，webserver安装在windows PC上，因此只能使用安装webserver的设备来控制家用电器。这可以通过在云上安装webserver来进一步发展。
在云端安装webserver的好处是，家庭可以通过使用任何带有WIFI 802.1和web浏览器的设备进行控制。通过访问云的IP地址，可以执行控制操作。
第05章
方法论
第06章
硬件
Arduino:
Arduino Uno是基于ATmega328（数据表）的微控制器板。它有14个数字输入/输出管脚（其中6个可用作脉宽调制输出）、6个模拟输入、16兆赫陶瓷谐振器、USB连接、电源插孔、ICSP报头和复位按钮。它包含支持微控制器所需的一切；只需使用USB电缆将其连接到计算机，或使用AC-to-DC适配器或电池为其供电即可启动。Uno不同于之前的所有主板，它不使用FTDI USB-to串行驱动芯片。相反，它的特点是Atmega16U2（Atmega8U2至R2版）编程为USB到串行转换器。
Uno是一个基于ATmega328P的微控制器板，它有14个数字输入/输出引脚（其中6个可用作PWM输出）、6个模拟输入、16 MHz石英晶体、USB连接、电源插座、ICSP报头和复位按钮。它包含支持微控制器所需的一切；只需使用USB电缆将其连接到计算机，或使用AC-to-DC适配器或电池为其供电即可启动。
“Uno”在意大利语中是指一个用于标记Arduino软件（IDE）1.0的版本。Uno板和Arduino软件（IDE）的1.0版是Arduino的参考版本，现已发展为较新版本。Uno板是USB Arduino系列板中的第一个。
技术规格：
ATmega328型微控制器
工作电压5V
输入电压（推荐）7-12V
输入电压（极限）6-20V
数字I/O引脚14（其中6个提供PWM输出）
脉宽调制数字I/O引脚6
模拟输入引脚6
每个I/O引脚20毫安的直流电流
3.3V引脚50毫安的直流电流
闪存32 KB（ATmega328型）
其中引导加载程序使用了0.5 KB
静态存储器 2 KB (ATmega328型)
电可擦编程只读存储器 1 KB (ATmega328型)
时钟速度16兆赫
长68.6 mm
宽53.4 mm
重量25克。
Esp 8266:
说明：
ESP8266 WiFi模块是一个独立的SOC，具有集成的TCP/IP协议栈，可以让任何微控制器访问您的WiFi网络。ESP8266能够托管应用程序，或者从另一个应用程序处理器卸载所有Wi-Fi网络功能。每个ESP8266模块都预编有AT命令集固件，这意味着，您只需将其连接到Arduino设备，就可以获得WiFi屏蔽所提供的WiFi能力（这是现成的）！ESP8266模块是一个极具成本效益的板，具有庞大且不断增长的社区。该模块具有足够强大的板上处理和存储能力，允许它通过其GPIO与传感器和其他特定于应用程序的设备集成，前期开发最少，运行时加载最少。它高度的片上集成使得包括前端模块在内的外部电路能够占用最小的PCB面积。ESP8266支持用于VoIP应用和蓝牙共存接口的APSD，它包含一个自校准射频，允许它在所有操作条件下工作，并且不需要外部射频部件。
ESP8266有一个几乎无限的信息源，所有这些都是由惊人的社区支持提供的。在下面的文档部分，您将找到许多资源来帮助您使用ESP8266，甚至是如何将此模块转换为物联网解决方案的说明！
特征：
·802.11 b/g/n标
·Wi-Fi Direct（P2P），软AP
·集成TCP/IP协议栈
·集成TR开关、平衡器、噪声放大器、功率放大器和匹配网络
·集成锁相环、调节器、数字补偿晶体振荡器和电源管理单元
· 802.11b模式下19.5dBm输出功率
·断电泄漏电流
·1MB闪存
·集成低功耗32位CPU可作为应用处理器
·SDIO 1.1/2.0，SPI，通用异步收发器
·机顶盒，1times;1 MIMO，2times;1 MIMO
·A-MPDU和A-MSDU聚合和0.4ms保护间隔
·唤醒并在lt;2ms内传输数据包
·待机功耗lt;1.0mW（DTIM3）
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