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基于51单片机智能台灯无线WIFI控制LED灯亮灭亮度APP设计

news 2025/9/29 6:34:12

基于51单片机智能台灯无线WIFI控制LED灯亮灭亮度APP设计

1 功能介绍

本设计是一款基于51单片机的智能台灯控制系统，利用ESP8266 WiFi模块实现手机APP远程控制LED灯的亮灭与亮度调节。系统由STC89C52单片机核心电路、LED灯指示电路、WiFi模块电路、按键电路及电源电路组成。用户可通过手机APP发送特定的控制指令，实现对三路LED灯的独立控制，支持单灯开关、全灯开关以及多档亮度调节。

设计的核心目标是通过简洁的硬件搭配与灵活的软件控制，构建一个智能化、人性化的照明系统。无论用户在本地还是远程，只要手机能够联网，即可实现台灯的便捷控制。相比传统手动开关台灯，本设计更符合现代智能家居的发展趋势。

功能总结如下：

远程控制功能：通过WiFi模块连接手机APP，远程实现灯光的开关控制。
三路独立控制：可以单独控制LED1、LED2和LED3的开关状态。
全灯控制：通过一条指令同时打开或关闭全部LED灯。
亮度调节：每个LED灯均可独立设置亮度，共分为三档（1档为低亮度，3档为高亮度）。
按键功能：在没有手机APP的情况下，可使用按键实现本地控制，增加系统的可用性与可靠性。
实时反馈：控制效果可通过LED指示实时展现，使用户能直观了解执行情况。

该设计不仅适用于智能台灯，还可以推广到智能家居的其他灯光控制场景中，具有较强的扩展性和实用性。

2 系统电路设计

2.1 单片机核心电路

系统选用STC89C52单片机作为主控芯片。该芯片属于传统的51系列单片机，具有良好的稳定性和丰富的IO口资源，足以满足LED控制、WiFi通信和按键输入的需求。其内部带有时钟电路和串口接口，方便与ESP8266 WiFi模块进行串行通信。

2.2 LED灯指示电路

三路LED分别连接到单片机的PWM控制引脚，通过PWM调制占空比实现亮度分档。设计采用低压大功率LED，既能提供良好的亮度效果，也避免了能耗过高。为了保证电流驱动能力，每个LED回路都增加了限流电阻。

2.3 WiFi模块电路

ESP8266 WiFi模块作为与手机APP通信的核心组件，通过UART接口与STC89C52相连。模块接收来自手机APP的指令，将数据传输到单片机，单片机根据不同指令控制相应的LED灯开关与亮度调节。ESP8266支持AT指令模式，简化了控制逻辑。

2.4 按键电路

系统设置了多个按键，用于本地模式下对LED灯进行手动控制。按键采用独立输入形式，结合软件消抖处理，可实现灯光的开关及亮度分档操作。这样在WiFi失效或手机不可用的情况下，仍能保证台灯的正常使用。

2.5 电源电路

本设计采用5V直流电源供电，通过稳压模块将电压转换为3.3V为ESP8266供电，同时为单片机和LED提供稳定的电源。电源部分设计了电容滤波与二极管保护电路，保证系统长期运行的稳定性。

3 程序设计

程序设计分为初始化部分、WiFi通信处理、指令解析、LED灯光控制和按键处理五大模块。以下将逐一介绍。

3.1 主程序设计

主程序主要实现系统的初始化和循环控制，包括对WiFi模块的初始化、按键检测和LED状态控制。

#include <reg52.h>
#include "uart.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "wifi.h"void main(void) {Uart_Init();   // 串口初始化LED_Init();    // LED初始化Key_Init();    // 按键初始化Wifi_Init();   // WiFi模块初始化while(1) {Wifi_Receive();  // 接收手机APP数据Key_Scan();      // 扫描按键LED_Update();    // 更新LED状态}
}

3.2 WiFi通信与指令解析

WiFi模块通过串口接收APP发来的指令，并将数据缓存至缓冲区。单片机对接收到的字符串进行解析，并执行相应的灯光控制。

char RxBuffer[32];
bit DataReady = 0;void Uart_ISR(void) interrupt 4 {if(RI) {static char i = 0;char temp = SBUF;RI = 0;if(temp == '\n') {RxBuffer[i] = '\0';DataReady = 1;i = 0;} else {RxBuffer[i++] = temp;}}
}void Wifi_Receive(void) {if(DataReady) {DataReady = 0;Wifi_ParseCmd(RxBuffer);}
}void Wifi_ParseCmd(char *cmd) {if(strcmp(cmd, "OPENALL") == 0) LED_AllOn();else if(strcmp(cmd, "CLOSEALL") == 0) LED_AllOff();else if(strcmp(cmd, "OPEN1") == 0) LED_On(1);else if(strcmp(cmd, "CLOSE1") == 0) LED_Off(1);else if(strcmp(cmd, "OPEN2") == 0) LED_On(2);else if(strcmp(cmd, "CLOSE2") == 0) LED_Off(2);else if(strcmp(cmd, "OPEN3") == 0) LED_On(3);else if(strcmp(cmd, "CLOSE3") == 0) LED_Off(3);else if(strcmp(cmd, "LED1-1") == 0) LED_SetLevel(1,1);else if(strcmp(cmd, "LED1-2") == 0) LED_SetLevel(1,2);else if(strcmp(cmd, "LED1-3") == 0) LED_SetLevel(1,3);else if(strcmp(cmd, "LED2-1") == 0) LED_SetLevel(2,1);else if(strcmp(cmd, "LED2-2") == 0) LED_SetLevel(2,2);else if(strcmp(cmd, "LED2-3") == 0) LED_SetLevel(2,3);else if(strcmp(cmd, "LED3-1") == 0) LED_SetLevel(3,1);else if(strcmp(cmd, "LED3-2") == 0) LED_SetLevel(3,2);else if(strcmp(cmd, "LED3-3") == 0) LED_SetLevel(3,3);
}

3.3 LED灯控制程序

LED控制程序主要通过PWM输出占空比调节亮度。占空比越大，LED亮度越高。

unsigned char LED_Level[3] = {0,0,0}; // 三个LED的亮度档位void LED_On(unsigned char id) {LED_Level[id-1] = 3; // 默认最高亮度
}void LED_Off(unsigned char id) {LED_Level[id-1] = 0; // 关闭
}void LED_AllOn(void) {LED_Level[0] = LED_Level[1] = LED_Level[2] = 3;
}void LED_AllOff(void) {LED_Level[0] = LED_Level[1] = LED_Level[2] = 0;
}void LED_SetLevel(unsigned char id, unsigned char level) {LED_Level[id-1] = level; // 设置亮度
}void LED_Update(void) {// 根据LED_Level刷新PWM输出// 示例：调用定时器中断输出不同占空比
}

3.4 按键处理程序

按键用于本地控制LED的开关与亮度调节，提供在APP不可用时的备用操作。

void Key_Scan(void) {if(KEY1 == 0) { // 控制LED1开关if(LED_Level[0] == 0) LED_On(1);else LED_Off(1);}if(KEY2 == 0) { // 控制LED2开关if(LED_Level[1] == 0) LED_On(2);else LED_Off(2);}if(KEY3 == 0) { // 控制LED3开关if(LED_Level[2] == 0) LED_On(3);else LED_Off(3);}
}