物联网智能窗帘设计.docx
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物联网智能窗帘设计.docx
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物联网智能窗帘设计
实习(实训)报告
名称基于物联网的智能窗帘控制系统设计
2014年11月24日至2014年11月28日共1周
学院(部)电子信息工程学院
班级通信技术
姓名
学院(部)负责人
系主任
指导教师
实习(实训)任务书
名称:
基于物联网的智能窗帘控制系统设计
起讫时间:
2014.11.24-2014.11.28
学院(部):
电子信息工程学院
班 级:
通信技术
指导教师:
学院(部)负责人:
1、实习(实训)目的和要求
目的:
(1)了解物联网系统的工作原理;
(2)掌握CC2420模块的收发原理;
(3)了解uCOS系统的设计过程。
要求:
(1)完成智能窗帘系统的组装;
(2)利用keil软件完成系统编程
(3)通过物联网系统控制智能窗帘系统的运行。
2、实习(实训)内容
实训内容:
(1)了解物联网控制系统,完成基于物联网的智能窗帘控制系统的硬件组装;
(2)掌握uCOS的移植和简单编程;
(3)掌握cc2420的收发原理;
(4)利用keil软件完成控制端和智能窗帘端的编程;
(5)下载软件到开发系统板上,调试程序;
(6)能通过组建的网络,远程遥控智能窗帘的运行。
三、实习(实训)方式
√集中□分散√校内□校外
4、实习(实训)具体安排
第一天:
布置设计任务及复习或学习方向;
第二天:
完成硬件连接,并熟悉软件,开始程序的编写;
第三天:
调试程序;
第四天:
记录实训结果,完成实训报告;
第五天:
上交实训报告,并现场演示物联网系统。
5、实习(实训)报告内容(有指导书的可省略)
第1章概述
第2章系统硬件组成
第3章系统设计
第4章系统测试
第5章总结
第一章系统概述
1.1概述
为了满足智能家居的发展方向,使用户充分感受智能家居环境的便利。
智能窗帘是带有一定自我反应、调节、控制功能的电动窗帘。
如根据室内环境状况自动调光线强度、空气湿度、平衡室温等,有智能光控、智能雨控、智能风控三大突出的特点。
该设计是基于现代化生活的高质量需求而开发设计,使家用窗帘实现自动化智能化,使其具备感风、感雨、感光的功能,并可随着外界情况的变化来控制窗帘的闭合,以达到对家居环境的保护。
1.2系统名字
基于物联网的智能窗帘控制系统设计
1.3系统功能
系统可以通过三个按钮来分别实现对窗帘的开、关和停的操作。
实现远程遥控智能窗帘的运行。
也可以通过PC机的界面实现窗帘的控制。
1.4基本原理
本次实训主要是靠无线传感器来控制,基于zigbee的网络控制系统,通过CC2420模块来传送接受数据,从而完成对整个窗帘的控制。
1.5系统模块
(1)CC2420发送模块;
(2)E-WS-EC模块;
(3)ZIGBEE采集节点模块;
(4)ZIGBEE无线传输模块。
第二章系统硬件组成
2.1、协调器
协调器CPU:
采用TI公司LM3S9B96;CORTEXM3内核;主频为80MHz。
所谓协调器,就是网络组织的管理者。
针对一般的应用模式,在一个Zigbee网络形成之后,协调器不是必须的。
它最主要的作用是,依据扫描情况,选择一些合适参数建立一个网络。
基于CC2420的zigbee协调器具有结构简单、功耗低、成本低等特点。
其包含天线、单片机芯片、窗帘控制智能模块。
2.1.1、CC2420模块
CC2420开发模块采用CC2420芯片,可支持zigbee,IEEE802.15.4等开发,提供兼容802.15.4的物理层和MAC层的协议栈及面向应用层的接口,完全兼容TinyOS1.x及以上版本,用户可以基于TinyOS开发自己的WSN应用。
硬件图如图2-1。
图2-1CC2420模块
2.1.2、单片机芯片
协调器采用TI公司的LM3S9B96芯片,LM3S9B96是TI公司的基于ARMCortex-M3的32位MCU,具有先前8位和16位MCU的价格成本,CPU工作频率80MHz,100DMIPS性能,ARMCortex-M3SystemTimer(SysTick)定时器,片内具有高达50MHz的256KB单周期闪存和96KB单周期SRAM,内部的ROM加载StellarisWare软件,具有扩展的外设接口和串行接口,目标应用在遥控监视、POS销售机、测试测量设备、网络设备和交换、工厂自动化、HVAC和建筑物控制、游戏设备、运动控制、医疗设备、电源和交通运输、防火和安全等。
2.1.3、天线
对于短距离无线通信设备(SRD,short range devices)来说,天线的设计关系到通信距离的问题。
辐射模型、增益、阻抗匹配、带宽、尺寸和成本等因素,会影响我们对于天线的选择和设计。
目前,国内普通的ZigBee芯片均工作在2.4G频段,也就是ISM频段。
工作于这个频段的无线技术很多,常见的还有Bluetooth(蓝牙),Wi-Fi(无线局域网)等.一般来说,在这个频段,我们可以选择的天线有PCB天线、Chip天线和Whip天线。
基于CC2420的zigbee天线主要用于电磁波信号的发送和接收。
2.2、采集节点
采集节点采用TI公司LM3S811,CORTEXM3内核;LM3S811主频为50MHz;本实验系统底板自带两个采集节点模块,可扩展传感器模块。
2.3、计算机(安装有keiluVision4)
KeiluVision4旨在提高开发人员的生产力,实现更快,更有效的程序开发。
引入了灵活的窗口管理系统,能够拖放到视图内的任何地方,包括支持多显示器窗口。
使开发人员能够使用多台监视器,并提供了视觉上的表面对窗口位置的完全控制的任何地方。
新的用户界面可以更好地利用屏幕空间和更有效地组织多个窗口,提供一个整洁,高效的环境来开发应用程序。
2.4.E-WS-EC模块
2-4E-WS-EC模块的电路原理图
用于接收控制命令及返回状态信息。
如果该模块接收到控制命令则返回状态信息,同时协调器指示灯会闪烁;如果该模块接收不到控制命令则不返回状态信息,同时协调器指示灯也不会闪烁。
同时触摸屏上显示“Communicationfailed!
”。
2.5、窗帘本身
智能窗帘有如下特点:
1、无线密码遥控;
2、半自动手动控制;
3、环境亮度控制;
4、时间自动控制;
5、电机工作鸣响提示和整点报时功能。
第三章系统设计
3.1标准功能设计
两个协调器触摸屏控制窗帘是在集成芯片的触摸屏上设置按键,通过CC2420模块发送数据,然后通过两个协调器采集和发送数据,其系统设计硬件框图如下所示:
图3-1系统设计硬件
3.1.1实现方式
这个模块的实现方式主要是依靠触摸屏上的几个触摸按钮:
stop;close;open,这三个按钮来实现。
3.1.2实现功能
点击触摸屏上ElectricCurtain按钮进入窗帘控制界面。
点击“open”按钮,窗帘打开并持续动作;
点击“stop”按钮,窗帘停止动作;
点击“close”按钮,窗帘关闭并持续动作。
3.1.3实现原理
实现这一功能是依据源程序来实现的,具体程序如下:
//definetheElectricCurtainpanelanditselements
//theelements
CircularButton(g_sCloseBtn,&g_sECPanel,0,0,
&g_sKitronix320x240x16_SSD2119,240,72,20,
PB_STYLE_FILL,ClrDarkBlue,ClrDarkGreen,0,ClrWhite,
&g_sFontCm12,"CLOSE",0,0,0,0,onCloseBtn);
CircularButton(g_sStopBtn,&g_sECPanel,&g_sCloseBtn,0,
&g_sKitronix320x240x16_SSD2119,160,72,20,
PB_STYLE_FILL,ClrDarkBlue,ClrDarkGreen,0,ClrWhite,
&g_sFontCm12,"STOP",0,0,0,0,onStopBtn);
CircularButton(g_sOpenBtn,&g_sECPanel,&g_sStopBtn,0,
&g_sKitronix320x240x16_SSD2119,80,72,20,
PB_STYLE_FILL,ClrDarkBlue,ClrDarkGreen,0,ClrWhite,
&g_sFontCm12,"OPEN",0,0,0,0,onOpenBtn);
//theElectricCurtainpanel
Canvas(g_sECPanel,0,0,&g_sOpenBtn,
&g_sKitronix320x240x16_SSD2119,0,32,320,208,
CANVAS_STYLE_FILL,
ClrBlack,0,0,0,0,0,0);
3.2扩展功能设计
3.2.1按钮名称大小颜色的改变
程序:
//definetheLamppanelanditselements
//theelements
CircularButton(g_sLamp4Btn,&g_sLampPanel,0,0,
&g_sKitronix320x240x16_SSD2119,256,72,20,大小
PB_STYLE_FILL,ClrDarkBlue,ClrDarkGreen,0,ClrWhite,
&g_sFontCm12,"LAMP4",0,0,0,0,onLamp4Btn);
CircularButton(g_sLamp3Btn,&g_sLampPanel,&g_sLamp4Btn,0,
&g_sKitronix320x240x16_SSD2119,192,72,20,
PB_STYLE_FILL,ClrDarkBlue,ClrDarkGreen,0,ClrWhite,
&g_sFontCm12,"LAMP3",0,0,0,0,onLamp3Btn);
CircularButton(g_sLamp2Btn,&g_sLampPanel,&g_sLamp3Btn,0,
&g_sKitronix320x240x16_SSD2119,128,72,20,
PB_STYLE_FILL,ClrDarkBlue,ClrDarkGreen,0,ClrWhite,
&g_sFontCm12,"LAMP2",0,0,0,0,onLamp2Btn);
CircularButton(g_sLamp1Btn,&g_sLampPanel,&g_sLamp2Btn,0,
&g_sKitronix320x240x16_SSD2119,64,72,20,
PB_STYLE_FILL,ClrDarkBlue,ClrDarkGreen,0,ClrWhite,
&g_sFontCm12,"LAMP1",0,0,0,0,onLamp1Btn);
结果:
大小变化颜色变化
位置变化
3.2.2按钮增加
程序:
结果:
3.2.3按钮功能互换
程序:
结果:
3.2.4增加按钮
程序:
结果:
第四章系统测试
4.1测试步骤
1、打开工程文件ModelControl\IOT\IOT.uvproj,下载至EL-IOT-Ⅱ实验箱的协调器,复位,触摸屏上将显示IOT-ModelControl界面;
2、打开工程文件ModelControl\ElectricCurtain\ElectricCurtain.uvproj,下载至EL-IOTM板卡,复位。
3、将两块CC2420模块分别插到EL-IOT-Ⅱ实验箱和EL-IOTM板卡的相应位置。
4、将E-WS-EC模块插到EL-IOTM板卡的相应位置;
5、将窗帘电机插座插到电源座上并通电。
4.2测试结果
点击右上方“窗帘”按钮,进入窗帘控制界面:
图4-2窗帘控制界面
点击“OPEN”按钮,窗帘打开并持续动作;
点击“STOP”按钮,窗帘停止动作;
点击“CLOSE”按钮,窗帘关闭并持续动作。
第五章实训总结
这次实训的设计理念是在物联网知识的基础上,结合单片机的知识设计并制作遥控窗帘。
通过协调器及相关模块对窗帘进行打开、闭合和停止等操作,操作灵活、方便,具有较高的抗干扰能力。
通过一周的物联网实训,学会了按照ZigBee协议规范,进行无线网络调试;编写部分节点传感器驱动程序,修改传感节点程序实现部分受控设备的控制功能;安装编译调试温湿度、红外、光照等室内环境进行显示和控制的应用程序;智能家居控制界面软件安装;实时显示ZigBee网络信息等。
最后,总节一下这次实训还是有很多收获的。
对自己的专业有了更为详尽而深刻的了解。
实训中,实际锻炼了动手能力增加了对理论知识的了解。
也为以后的学习和工作积累下了宝贵的经验,为更好的步入社会打下了坚实的基础!
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- 关 键 词:
- 联网 智能 窗帘 设计
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