CN109814442A - 基于mqtt协议和esp8266的智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于MQTT协议和ESP8266的智能控制系统，包括CPU模块、若干个智能终端、配网按键、报警按键、电源模块、ESP8266WIFI模块、基于MQTT协议和ESP8266的智能控制系统模块、手机终端APP、服务器、路由器；所述CPU模块分别电性连接若干个智能终端、配网按键、报警按键、电源模块、ESP8266WIFI模块；所述ESP8266WIFI模块分别连接手机终端APP、路由器；所述服务器分别连接手机终端APP、路由器。本发明的智能控制系统，在ESP8266的MAC唯一性与MQTT实时发布订阅相结合的技术上稳定受控，在手机智能终端上就能远程控制智能终端，且数据稳定可靠。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制，具体涉及一种基于MQTT协议和ESP8266的智能控制系统。
背景技术
ESP8266是专门用在物联网领域，扮演着数据无线传输功能的角色。MQTT是队列遥测传输协议，一种基于发布和订阅模式的轻量级通信协议，它即时通信的优点使得在物联网设计领域具有举足轻重的作用。在本智能终端设计上植入并很好地结合这两个物联网重要技术，让本智能终端具有非常好的受控稳定性。目前，在物联网嵌入式如火如荼的发展浪潮中，MQTT凭借着它即时的特点，与物联网嵌入式无缝衔接，在该领域中发挥着最大作用。
ESP8266的MAC地址具有唯一性，这样的特性让本设计的智能终端也具有唯一性。这样在实际推广应用中，我们可以以此为订阅的主题，通过MQTT协议来控制我们想控制的任何一个智能终端，具有很重要的意义。
当前在物联网领域，TCP/IP通信协议也是有着一定的作用，但是，想要实时控制嵌入式设备终端，MQTT和ESP8266技术再结合云端服务器就具有了无可比拟性。该技术将会继续驱动物联网的发展。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种基于MQTT协议和ESP8266的智能控制系统。
本发明采用的技术方案是：一种基于MQTT协议和ESP8266的智能控制系统，包括CPU模块、若干个智能终端、配网按键、报警按键、电源模块、ESP8266WIFI模块、手机终端APP、服务器、路由器；所述CPU模块分别电性连接若干个智能终端、配网按键、报警按键、电源模块、ESP8266WIFI模块；所述ESP8266WIFI模块分别连接手机终端APP、路由器；所述服务器分别连接手机终端APP、路由器；
在系统框架中，手机终端APP，服务器，ESP8266WIFI模块和路由器形成了一个网络数据之间的传递；
当网络传输的数据进入底层的CPU主控模块处理后，通过串口传输到其他控制模块进行处理，即传输到智能终端的命令解析控制模块进行处理；底层的CPU主控模块也能数据打包传递给服务器，供后台处理；
在该系统中，手机终端APP通过注册手机号使用账户，在后台创建虚拟智能终端，将智能终端智能IP对应的使用者的手机号进行绑定，IP和WiFi模块MAC地址进行绑定，实现使用者的手机号跟本人管理或使用的智能终端相对应；
当系统开始运行后，手机终端APP通过后台接口请求服务器，服务器负责监听手机终端APP发送的数据等信息，当监听到请求或控制对应智能终端的主题消息时，后台下发编码后的数据指令，通过TCP网络下发到对应的ESP8266模块，通过串口传输至主控模块进行解码后，再输出控制智能终端的命令；
如需进行紧急报警，通过按下报警按钮，将对应智能终端的ID封装成后台MQTT代理服务器监测的主题消息，发布出去，后台收到消息后，进行判断后，发送报警数据至对应的手机终端，从而进行相应的振动和响铃；
配网按键的作用是通过主按键控制ESP8266进入智能配网模式，利用手
机APP对WIFI模块ESP8266进行网络参数的配置，使其能够联网，与服务器通信；包括配置WIFI名字，密码，MQTT服务器IP。
进一步地，所述电源模块为UPS电源。
更进一步地，所述系统框架中，手机终端APP，服务器，ESP8266WIFI模块和路由器形成了一个网络数据之间的传递，其间涉及到的协议包含有TCP,UDP及自定义的数据包格式。
更进一步地，所述系统对于数据的传输方式为统一向MQTT服务器订阅相同主题；以ESP8266具有的唯一MAC地址作为主题，然后被发布相关主题。
更进一步地，所述系统底层软件部分，将智能终端的控制指令编码成一个十六进制数指令，在该十六进制数表示层二进制后，共有8位；Bit7~Bit5编码为智能终端的运行模式，Bit4~Bit2编码为智能终端的运行部位，Bit1~Bit0编码为智能终端的状态模式；软件先判断智能终端的运行模式，接着判断智能终端的运行部位，最后执行智能终端的功能。
本发明的优点：
本发明的基于MQTT协议和ESP8266的智能控制系统，在ESP8266的
MAC唯一性与MQTT实时发布订阅相结合的技术上稳定受控，在手机智能终端上就能远程控制控制智能终端，且数据稳定可靠。
除了利用MAC的唯一性进行主题的订阅和发布，MQTT的实时性传输数据之外，在该系统中，也设计了一键配网按键，可以在不同的网络情况利用手机app进行网络参数的无线配置；同时，也配备了报警按键，在紧急情况下，按下按钮，在智能终端的报警接收人的手机上有铃声提醒。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的一种基于MQTT协议和ESP8266的智能控制系
统结构图；
图2是本发明实施例的一种基于MQTT协议和ESP8266的智能控制系
统工作流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1，如图1所示，一种基于MQTT协议和ESP8266的智能控制系统，包括CPU模块、若干个智能终端、配网按键、报警按键、电源模块、ESP8266WIFI模块、手机终端APP、服务器、路由器；所述CPU模块分别电性连接若干个智能终端、配网按键、报警按键、电源模块、ESP8266WIFI模块；所述ESP8266WIFI模块分别连接手机终端APP、路由器；所述服务器分别连接手机终端APP、路由器；
参考图2，如图2所示，在系统框架中，手机终端APP，服务器，ESP8266WIFI模块和路由器形成了一个网络数据之间的传递；
当网络传输的数据进入底层的CPU主控模块处理后，通过串口传输到其他控制模块进行处理，即传输到智能终端的命令解析控制模块进行处理；底层的CPU主控模块也能数据打包传递给服务器，供后台处理；
优选的，CPU主控模块为stm32f103c8t6；智能终端的命令解析控制模块为stm32f407rct6。
在该系统中，手机终端APP通过注册手机号使用账户，在后台创建虚拟智能终端，将智能终端智能IP对应的使用者的手机号进行绑定，IP和WiFi模块MAC地址进行绑定，实现使用者的手机号跟本人管理或使用的智能终端相对应；
当系统开始运行后，手机终端APP通过后台接口请求服务器，服务器负责监听手机终端APP发送的数据等信息，当监听到请求或控制对应智能终端的主题消息时，后台下发编码后的数据指令，通过TCP网络下发到对应的ESP8266模块，通过串口传输至主控模块进行解码后，再输出控制智能终端的命令；
如需进行紧急报警，通过按下报警按钮，将对应智能终端的ID封装成后台MQTT代理服务器监测的主题消息，发布出去，后台收到消息后，进行判断后，发送报警数据至对应的手机终端，从而进行相应的振动和响铃；
配网按键的作用是通过主按键控制ESP8266进入智能配网模式，利用手
机APP对WIFI模块ESP8266进行网络参数的配置，使其能够联网，与服务器通信；包括配置WIFI名字，密码，MQTT服务器IP。
所述电源模块为UPS电源。
所述系统框架中，手机终端APP，服务器，ESP8266WIFI模块和路由器形成了一个网络数据之间的传递，其间涉及到的协议包含有TCP,UDP及自定义的数据包格式。
所述系统对于数据的传输方式为统一向MQTT服务器订阅相同主题；以ESP8266具有的唯一MAC地址作为主题，然后被发布相关主题。
所述系统底层软件部分，将智能终端的控制指令编码成一个十六进制数指令，在该十六进制数表示层二进制后，共有8位；Bit7~Bit5编码为智能终端的运行模式，Bit4~Bit2编码为智能终端的运行部位，Bit1~Bit0编码为智能终端的状态模式；软件先判断智能终端的运行模式，接着判断智能终端的运行部位，最后执行智能终端的功能。
该系统的具体实现是基于MQTT协议和ESP8266WIFI 模块。对于数据的传输，有两种方式。一是统一向MQTT服务器订阅相同主题，二是以ESP8266具有的唯一MAC地址作为主题，然后被发布相关主题。如采用方式一，服务器将以广播的形式，将数据推送到各个订阅该主题的智能终端信息采集模块，造成网络资源浪费。本次采用的是第二种方式，解决了方式一的缺陷。
在该系统底层软件部分，将智能终端的控制指令编码成一个十六进制数指令，大大减少网络传输的负载和底层控制程序的运行时间。在该十六进制数表示层二进制后，共有8位。Bit7~Bit5编码为智能终端的运行模式，Bit4~Bit2编码为智能终端的运行部位，Bit1~Bit0编码为智能终端的状态模式。先判断智能终端的运行模式，接着判断智能终端的运行部位，最后执行智能终端的功能。解决了单独判断智能终端的控制指令造成的响应时间慢的问题。
本发明的基于MQTT协议和ESP8266的智能控制系统，在ESP8266的MAC
唯一性与MQTT实时发布订阅相结合的技术上稳定受控，在手机智能终端上就能远程控制控制智能终端，且数据稳定可靠。
除了利用MAC的唯一性进行主题的订阅和发布，MQTT的实时性传输数据之外，在该系统中，也设计了一键配网按键，可以在不同的网络情况利用手机APP进行网络参数的无线配置；同时，也配备了报警按键，在紧急情况下，按下按钮，在智能终端的报警接收人的手机上有铃声提醒。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于MQTT协议和ESP8266的智能控制系统，其特征在于，包括
CPU模块、若干个智能终端、配网按键、报警按键、电源模块、ESP8266WIFI模块、手机终端APP、服务器、路由器；所述CPU模块分别电性连接若干个智能终端、配网按键、报警按键、电源模块、ESP8266WIFI模块；所述ESP8266WIFI模块分别连接手机终端APP、路由器；所述服务器分别连接手机终端APP、路由器；
在系统框架中，手机终端APP，服务器，ESP8266WIFI模块和路由器形成了一个网络数据之间的传递；
当网络传输的数据进入底层的CPU主控模块处理后，通过串口传输到其他控制模块进行处理，即传输到智能终端的命令解析控制模块进行处理；底层的CPU主控模块也能数据打包传递给服务器，供后台处理；
在该系统中，手机终端APP通过注册手机号使用账户，在后台创建虚拟智能终端，将智能终端智能IP对应的使用者的手机号进行绑定，IP和WiFi模块MAC地址进行绑定，实现使用者的手机号跟本人管理或使用的智能终端相对应；
当系统开始运行后，手机终端APP通过后台接口请求服务器，服务器负责监听手机终端APP发送的数据等信息，当监听到请求或控制对应智能终端的主题消息时，后台下发编码后的数据指令，通过TCP网络下发到对应的ESP8266模块，通过串口传输至主控模块进行解码后，再输出控制智能终端的命令；
如需进行紧急报警，通过按下报警按钮，将对应智能终端的ID封装成后台MQTT代理服务器监测的主题消息，发布出去，后台收到消息后，进行判断后，发送报警数据至对应的手机终端，从而进行相应的振动和响铃；
配网按键的作用是通过主按键控制ESP8266进入智能配网模式，利用手
机APP对WIFI模块ESP8266进行网络参数的配置，使其能够联网，与服务器通信；包括配置WIFI名字，密码，MQTT服务器IP。
2.根据权利要求1所述的基于MQTT协议和ESP8266的智能控制系统，
其特征在于，所述电源模块为UPS电源。
3.根据权利要求1所述的基于MQTT协议和ESP8266的智能控制系统，
其特征在于，所述系统框架中，手机终端APP，服务器，ESP8266WIFI模块和路由器形成了一个网络数据之间的传递，其间涉及到的协议包含有TCP,UDP及自定义的数据包格式。
4.根据权利要求1所述的基于MQTT协议和ESP8266的智能控制系统，
其特征在于，所述系统对于数据的传输方式为统一向MQTT服务器订阅相同主题；以ESP8266具有的唯一MAC地址作为主题，然后被发布相关主题。
5.根据权利要求1所述的基于MQTT协议和ESP8266的智能控制系统，
其特征在于，所述系统底层软件部分，将智能终端的控制指令编码成一个十六进制数指令，在该十六进制数表示层二进制后，共有8位；Bit7~Bit5编码为智能终端的运行模式，Bit4~Bit2编码为智能终端的运行部位，Bit1~Bit0编码为智能终端的状态模式；软件先判断智能终端的运行模式，接着判断智能终端的运行部位，最后执行智能终端的功能。
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