物联网智能窗帘设计

实习（实训）报告

2014年11

名称 基于物联网的智能窗帘控制系统设计

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:

一、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。 二、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 四、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. 五、实习(实训)报告内容（有指导书的可省略） 第一章 概述 第二章 系统硬件组成 第三章 系统设计 第四章 系统测试 第五章 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；CORTEX M3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TinyOS 1。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—1 CC2420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ARM Cortex—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,ARM Cortex-M3 System Timer （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，CORTEX M3内核;LM3S811主频为50 MHz;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keil uVision4）

Keil uVision4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—4 E-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“Communication failed！”。

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：

//define the ElectricCurtain panel and its elements //the elements

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， 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, onOpenBtn）；

//the ElectricCurtain panel

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://define the Lamp panel and its elements //the elements

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, onLamp1Btn);

结果：

大小变化

位置变化

颜色变化

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！