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：

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；