智能照明WiFi模块WiFi无线通信模块ESP8266的LED照明控制系统设计，摘要：传统室内照明要求用户近距离操作照明开关，存在控制不便、布线成本高、维护困难等问题。设计了在WiFi环境下使用智能手机无线控制LED开关/关的智能照明控制系统。该系统由两部分组成：直接连接到LED驱动器的灯光控制终端和安装在智能手机上的应用软件。该系统通过集成在灯光控制终端上的WiFi模块ESP8266进行无线通信。LED驱动电源由继电器控制，基于BF1550的5V/1AAC-DC电源设计，满足系统电源稳定性高、供电能力强的要求。关键词：LED照明控制；WiFi通信；移动应用程序；WiFi无线通信模块ESP8266；BF1550。
引言
传统的室内照明基本上采用综合布线技术，通过输电线路铺设和建立室内灯具的照明网络。通过机械开关控制，开关位置固定。人们需要去开关打开或关闭灯。这种控制方法存在控制不便、布线成本高、线路老化维护困难、不易扩展等问题。随着无线传输技术和智能手机的发展，人们希望通过WiFi无线网络使用随身携带的手机来控制智能照明设备。本文结合WiFi和Android智能手机，设计了无线LED照明控制系统。在LED驱动器上嵌入一个照明控制终端。照明控制终端集成了WiFi通信模块。手机和照明控制终端通过Smartconfig（一键配置）连接到同一WiFi网络。用户通过手机上安装的APP控制软件，通过WiFi网络向照明控制终端发送控制指令。
主要由照明控制终端和智能手机应用程序连接。照明控制终端通过WiFi无线通信模块连接到无线路由器，在同一网络中接收并执行应用程序的控制指令；应用程序完成照明控制终端的管理，实现模块搜索、在线状态维护、模块添加和删除等管理功能，向同一网络中的照明控制终端发送照明控制指令，并将应用程序运行信息反馈给云服务器。照明控制终端和手机应用程序通过Smartconfig技术智能WiFi组网，利用用户数据报告协议（Userdatagramprocol和UDP）进行数据通信。
系统的硬件设计主要是照明控制终端的硬件设计。硬件终端从市电中取电，具有5V1A系统供电能力；通过WiFi模块连接到路由器，与手机终端通信；通过一个继电器，独立控制1路LED指示灯；灯光控制终端电源由220VAC电源提供。电源设计需要长时间的工作稳定性。WiFi在连接时需要700ma的峰值电流。因此，电源设计应同时考虑稳定性和较高的输出电流能力。该系统采用5V/1AAC-DC电源设计，基于BF1550。该方案具有电路运行稳定性高、供电能力强、过压欠压和高温保护功能。MCU和WiFi无线通信模块为3.3V供电，采用AMS1117-3.3芯片实现5V至3.3V的转换。为防止静电损坏系统，电压过压保护设计分别通过TVS管设计在5V和3.3V电源处。
ESP8266无线WiFi模块是灯光控制终端的核心，与手机APP通信，接收控制信号，返回LED灯的状态信息。ESP8266是一款功耗超低的WiFi模块，支持LWIP协议栈，通过发布AT指令实现串口传输功能，减少软件编程。WiFi模块通过UART与MCU通信。其中，CH_PD是WiFi的电源控制引脚，需要通过≤100Ω的电阻上拉；NRST是WiFi的复位引脚，正常工作需要一个≤100Ω的电阻上拉。为了升级WiFi模块的固件，在MCU和ESP8266之间连接一个电阻，并引出ESP8266的USCIA和LOAD引脚。LOAD接地可以通过ESP8266的USCIA正常工作。
MCU选择TI公司低功耗、低成本微处理器MSP430G2332，通过IO控制LED表示硬件的WiFi连接状态。灯光控制终端通过继电器控制LED驱动电源。LED驱动器属于容性负载，需要巨大的启动电路。采用LED驱动器专用继电器SRD-05VCD-SL-C。MCUIO输出高电平，NPN三极管导通，继电器吸合，外接市电给LED驱动器供电，LED亮；输出低电平，三极管闭合，继电器断开，LED驱动器断开，LED灭绝。1路继电器可独立控制1路LED驱动电源。如果要控制多路，可以通过MCUIO连接多路继电器。
灯光控制终端嵌入式软件需要实现WiFi接入配置、接收和执行APP控制指令、WiFi网络连接和维护三个部分功能。WiFi无线通信模块接入配置：灯光控制终端不用于输入WiFi网络名称和密码的显示屏或键盘。因此，采用Smartconfig一键配置技术。该技术是一个快速的WiFi设置过程。用户只需使用手机即可将灯光控制终端连接到WiFi网络。具体流程为：WiFi模块处于混合模式下，监控网络中的所有报告。移动应用程序将SSID和密码编码到UDP报告中。通过广播包或组播发送，WiFi模块在收到UDP报告后解码，获得正确的SSID和密码，然后主动连接指定的SSID路由，完成连接。APP控制指令的接收和执行:灯光控制终端通过无线路由器连接到智能照明WiFi模块网络后，接收加入同一WiFi的手机APP的控制。手机APP按照规定的通信接口向灯光控制终端发送控制命令。灯光控制终端接收到命令后，分析命令并执行相应动作。WiFi网络连接维护：灯光控制终端加入WiFi网络后，定期检测网络连接状态。当网络连接在一定周期内失败，进入Smartconfig配置模式时，允许用户通过手机APP重新配置灯光控制终端网络。
APP软件面向Android移动终端，基于Eclipse开发平台和AndroidSDK开发套件，采用Java语言设计，编译后生成一个APK文件。APP软件的功能包括:Smartconfig一键配置、灯光控制终端模块管理、LED开关控制。
本文采用智能照明WiFi模块无线通信技术，为室内照明设计了LED照明无线控制系统，以Android手机为控制终端。与传统的室内照明分布式开关、有线控制、布线复杂的缺点相比，本文的设计可以利用安装在手机上的APP软件对LED灯进行无线控制管理，具有集中控制、灵活方便、布线简单、易于扩展的特点，非常适合家庭、办公等环境的安装和使用。制造商只需开发云服务器，即可实现应用程序的更新和维护、信息统计，并为用户提供应用程序下载接口。