摘要：为了进一步提高远程控制的安全可靠、简化安装操作过程、降低设计成本，设计了一种基于云服务的远程控制系统，该远程控制系统以基于ARM内核Cortex-M3的GD32单片机为核心组成控制系统，通过ESP8266WiFi模块连接无线路由器实现与云服务器之间进行数据传输，实现与智能手机以及带有WiFi功能的设备进行人机交互控制，具有对各种开关、参数设置、检测等功能，实现对各种开关的智能远程控制。
关键词：云服务；ESP8266WiFi模块；远程控制
0引言
近几年来，科学技术不断发展，已经出现了许许多多的智能化产品，在生活中到处都能看见智能化产品，智能化的生活方式已经与我们休戚相关，各种设备的远程控制以及远程查看当前状态已经成为必然趋势。由于市场需求日益增加，一系列的产品广泛出现和应用，在一定程度上解决了用户在传统生活中的局限，让用户能够通过手机实现远程对家用电子设备（包含照明、电子门锁、家用电器等）的开关控制，进而达到远程管理的目的[1]。
1系统总体方案
基于云服务的远程控制系统采用GD32F103C8T6单片机作为主控芯片，配有ESP8266WiFi模块、继电器驱动模块、电机驱动模块以及环境监测模块。GD32F103C8T6是兆易创新生产的一款单片机，该单片机拥有1个高级定时器和3个通用定时器，工作频率为72MHz，具有32位数据处理能力，其高效的工作频率以及强大的数据处理能力完全能够满足该系统高精度运转、响应时间短的控制需求[2]。ESP8266WiFi模块利用WiFi无线传输技术和物联网协议将硬件接入到OneNET云平台，实现硬件与OneNEt云平台之间的数据和命令传输。OneNET云平台主要用于向硬件发送命令以及接受硬件上传的参数。手机终端可下发操作指令对设备进行远程控制以及对控制系统的参数进行实时查询。系统总体结构图如图1所示。
2系统硬件电路设计
2.1微控制器。微控制器采用的是GD32F103C8T6单片机，GD32F103C8T6是一款基于ARMCortex-M的32位的微控制器，其主要作用是控制外部电路执行程序并并接收环境监测模块所采集的参数，通过ESP8266模块上传到OneNET云平台；以及通过OneNET云平台下发的设备命令来控制设备的状态。GD32F103C8T6单片机最小工作系统电路图如图2所示。
2.2继电器模块。继电器驱动模块主要用于对外接设备的开启和关闭，其硬件电路如图3所示。通过三极管控制继电器的通断来实现对外接设备的开启和关闭。
2.3环境检测模块。环境检测包括温湿度检测以及光照检测，其中温湿度检测采用DHT11温湿度传感器，该传感器是一种精度较高的传感器，体积小，抗干扰能力强，有着很强的可靠性。光照检测采用的是BH1750光照传感器，该传感器特点是支持IC-BUS通信接口，对应广泛的输出光范围（相当于1-65535lux），光源依赖性弱以及最小误差变动在±20%左右。
2.4WiFi模块。这里主要用到的是ESP8266EX芯片，ESP8266EX芯片拥有完整的网络功能既能当作从机与主机搭配运行，也能够独立运用。更为重要的是，ESP8266EX具有适合各种低功耗应用场景的省电模式[3-4]。WiFi模块的硬件电路如图4所示。
2.5电源模块。由于系统采用USB作为供电接口，为保障单片机的正常工作，需要对电源电压进行转换，将5V电压下降到3.3V，这里使用的是AMS1117-3.3[5]。AMS1117-3.3是一种输出电压为3�3V的正向低压降稳压器，电源供电电压转换电路图如图5所示。
3系统软件设计
数据采集与数据传输处理程序、命令接收与设备控制程序、用户终端程序设计是系统软件设计的三个主要部分。
3.1数据采集与数据传输处理设计。数据采集与数据传输处理程序流程，远程控制系统接通电源后，单片机、环境监测模块、WiFi模块等进行一系列的初始化工作，然后通过向ESP8266WiFi模块发送AT指令连接上OneNET云平台，环境监测模块将检测到的参数通过ESP8266WiFi模块上传到OneNET云平台，等待一段时间，将采集的数据再次上传到OneNET云平台。
3.2命令下发与家电控制程序设计。命令下发与设备控制程序流程，用户通过手机APP端下发控制命令，控制命令采用JSON数据格式发送到OneNET云平台，然后通过ESP8266WiFi模块接收OneNET云平台的控制命令，单片机接收控制命令后完成对外接设备的控制。
3.3用户终端程序设计。本系统的用户终端使用的是基于Android系统编写的APP，Android系统采用Java语言作为开发环境，本APP主要使用AndroidStudio开发[6]。用户可以使用该APP通过无线网络在手机上实时查看设备周围环境参数，并且可以下发控制指令，对设备进行远程控制。方便快捷，节省人力，方便管理。手机APP界面如图6所示。
4系统测试
将程序下载至单片机后，对系统上电。登录OneNET云平台中心，在设备列表可以看见设备状态为在线，如图7所示，说明设备已经成功连接OneNET云平台。通过移动终端，打开手机APP，通过相应的控件可远程控制各种设备（电灯、电视、空调、水管、窗帘）的状态。试验结果表明传感器对周边环境变化响应迅速，数据准确,系统运行稳定，控制命令响应迅速，满足系统要求，可在一般环境中正常使用。
5结语
本文设计了一中基于云服务的远程控制系统，采用通过ESP8266WiFi模块将控制系统接入到OneNET云平台，通过用户终端可实现对远程设备周围环境参数的实时查询并且还能对设备的状态进行控制。本设计满足基于云服务的远程控制系统的基础功能，实现覆盖范围广，成本低廉，用户操作简单方便，具有一定的应用前景。
作者:邓磊 邓成中 单位:西华大学机械工程学院
