2021年07月27日 | 51单片机通过WIFI模块ESP8266控制LED灯

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。

设计好的实物是这个样子：

二、硬件设计

ESP8266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。

ESP8266实物管脚图

三、单片机软件设计

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。

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：

        TMOD=0x20; //定时器1工作在方式2

TH1 = 0xfd; //波特率9600

TL1 = 0xfd;

SM0=0;                  //串口工作在方式1

SM1=1;

EA = 1; //开总中断

REN = 1; //使能串口

TR1 = 1; //定时器1开始计时

然后是ESP8266初始化：

        delayms(1000);                        //延时

sendString("AT+CWMODE=2rn");        //设置ESP8266工作在AP模式下

delayms(1000);

sendString("AT+CIPMUX=1rn");        //允许多连接

delayms(1000);

sendString("AT+CIPSERVER=1rn");     //建立服务器

delayms(1000);

ES = 1;       //esp8266初始化之后开串口中断

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)

{

SBUF = a;

while(TI==0);

TI=0;

}

//发送字符串

void sendString(uchar *s)

{

while(*s!='')

{

sendChar(*s);

s++;

}

}

在串口中断中处理接收到的数据：

1：打开红色灯    2：关闭红色灯

3：打开黄色灯    4：关闭黄色灯

5：打开蓝色灯    6：关闭蓝色灯

esp8266在收到数据并转发给单片机时的数据格式：+IPD,,<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。

void uart() interrupt 4

{

    if(RI == 1)   

    {

        RI = 0;     //清除串口接收标志位

receiveTable[i]=SBUF;

if(receiveTable[0]=='+')

{

i++;

}

else

{

i=0;

}

if(i==10)

{

i=0;

switch(receiveTable[9])

{

case '1':

RedLED=0;

break;

case '2':

RedLED=1;

break;

case '3':

YellowLED=0;

break;

case '4':

YellowLED=1;

break;

case '5':

BlueLED=0;

break;

case '6':

BlueLED=1;

break;

}

}

  }

}

四、Android APP软件设计

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：

我们主要看一下逻辑代码部分：

首先是控件的初始化和按钮点击事件回调的绑定

    @Override

    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

        super.onCreate(savedInstanceState);

        setContentView(R.layout.activity_main);

        mBtnConnect = (Button) findViewById(R.id.btn_connect);

        mEtIP = (EditText) findViewById(R.id.et_ip);

        mEtPort = (EditText) findViewById(R.id.et_port);

        mBtnRedOn = (Button) findViewById(R.id.btn_red_on);

        mBtnRedOff = (Button) findViewById(R.id.btn_red_off);

        mBtnYellowOn = (Button) findViewById(R.id.btn_yellow_on);

        mBtnYellowOff = (Button) findViewById(R.id.btn_yellow_off);

        mBtnBlueOn = (Button) findViewById(R.id.btn_blue_on);

        mBtnBlueOff = (Button) findViewById(R.id.btn_blue_off);

        mBtnConnect.setOnClickListener(this);

        mBtnRedOn.setOnClickListener(this);

        mBtnRedOff.setOnClickListener(this);

        mBtnYellowOn.setOnClickListener(this);

        mBtnYellowOff.setOnClickListener(this);

        mBtnBlueOn.setOnClickListener(this);

        mBtnBlueOff.setOnClickListener(this);

    }

按钮的点击回调方法：

    public void onClick(View v) {

        switch (v.getId()) {

            case R.id.btn_connect:

                //连接

                if (mSocket == null || !mSocket.isConnected()) {

                    String ip = mEtIP.getText().toString();

                    int port = Integer.valueOf(mEtPort.getText().toString());

                    mConnectThread = new ConnectThread(ip, port);

                    mConnectThread.start();

                }

                if (mSocket != null && mSocket.isConnected()) {

                    try {

                        mSocket.close();

                        mBtnConnect.setText("连接");

                    } catch (IOException e) {

                        e.printStackTrace();

                    }

                }

                break;

            case R.id.btn_red_on:         //开红灯

                if (out != null) {

                    out.print("1");

                    out.flush();

                }

                break;

            case R.id.btn_red_off:        //关红灯

                if (out != null) {

                    out.print("2");

                    out.flush();

                }

                break;

            case R.id.btn_yellow_on:

                if (out != null) {

                    out.print("3");

                    out.flush();

                }

                break;

            case R.id.btn_yellow_off:

                if (out != null) {

                    out.print("4");

                    out.flush();

                }

                break;

            case R.id.btn_blue_on:

                if (out != null) {

                    out.print("5");

                    out.flush();

                }

                break;

            case R.id.btn_blue_off:

                if (out != null) {

                    out.print("6");

                    out.flush();

                }

                break;

        }

    }

负责连接esp8266的线程：

private class ConnectThread extends Thread {

        private String ip;

        private int port;

        public ConnectThread(String ip, int port) {

            this.ip = ip;

            this.port = port;

        }

        @Override

        public void run() {

            try {

                mSocket = new Socket(ip, port);

                out = new PrintStream(mSocket.getOutputStream());

                runOnUiThread(new Runnable() {

                    @Override

                    public void run() {

                        mBtnConnect.setText("断开");

                    }

                });

                new HeartBeatThread().start();

            } catch (IOException e) {

                e.printStackTrace();

                runOnUiThread(new Runnable() {

                    @Override

                    public void run() {

                        Toast.makeText(MainActivity.this, "连接失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();