窗控制系统

窗自动控制系统

摘要：本设计以MSP430F149单片机为主控核心,集温度控制、湿度控制、光照

度控制、无线遥控及液晶显示为一体。系统主要通过光敏传感器来检测环境光照强度,利用A/D转换，最终通过直流电机来实现窗帘的各种不同开度,利用无线遥控及实时显示技术,实现窗及窗帘的开度控制，基本实现了智能化及人机交互的基本要求。该系统具有抗干扰能力强、灵敏度高、可扩展性强、成本低廉、维护方便等特点,不仅克服了传统窗帘功能单一、缺乏智能化的缺点,而且能适应多种复杂环境状况,具有良好的发展前景和应用价值。

关键词：MSP430F149，液晶显示，无线遥控

Summary of automatic control system for Windows

Abstract:the core design for MSP430F149 microcontroller as the main

control, temperature control, humidity control, light control, wireless remote control and LCD as a whole. System mainly by light sensors to detect the ambient light intensity, using the A/D conversion, ultimately through the DC motors to achieve various different opening curtains, using wireless remote control and real-time display technology to achieve opening of window and curtain control, the basic realization of the basic requirements for intelligence and human-computer interaction. The system has a strong anti-interference ability, high sensitivity, good scalability, low cost and easy maintenance features, overcomes the shortcomings of traditional curtain features a single, lack of intelligence, and can adapt to a variety of complex environmental condition, has good prospects for development and application value.

Key words: MSP430F149, LCD display, wireless remote

1.系统方案选择与论证

1.1.总体设计

初步确定设计系统是由控制器模块、红外检测模块、温度测量模块、湿度检测模块、电机驱动模块、无线收发模块、键盘模块、液晶显示模块以及供电系统等模块组成。其系统框图如图1.1所示。

图1.1系统框图

1.2. 设计论证

1.2.1.控制系统

方案一：采用FPGA控制。FPGA是一种高密度的可编程逻辑器件，FPGA的集成密度和性能提高很快，其集成密度最高达500万门/片以上，系统性能可达200MHz。由于FPGA器件集成密度高，方便易用，开发和上市周期短，在数字设计和电子生产中得到迅速普及和应用，并一在高密度的可编程逻辑器件领域中独占鳌头。但是基于SRAM编程的FPGA，其编程信息需存放在外部存储器上，需外部存储器芯片，且使用方法复杂，保密性差，而其对于一个简单的控制系统而言，使用FPGA有点大材小用，成本太高。

方案二：采用51系列单片机，该种芯片由。STC公司所生产的一种历史悠久的单片机。在运用方面相对很成熟，且有一套相对稳定的操作系统。但是该单片机的功耗较大,内部存储容量少,运行速度慢，在长时间的使用中会消耗大量的电量。

方案三：采用Msp430单片机。该系列单片机功耗低，速度块，适合于手持式检测设备。MSP430F149单片机是一款超低功耗单片机。2个16位定时器、8路快速12位A/D转换器、2个通用串行同步/异步通信信号接口和48个I/O口，片上集成60KB的FLASH等，有丰富的资源。软件没有限制，价格适宜。

通过比较上述三种方案的论证和比较，从设计的实用性、方便性和成本等诸多方面考虑，最终选择了以MSP430F149单片机作为系统主控芯片，采取方案三。

1.2.2.电机的论证与选择

方案一：采用直流减速电机。直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便，很容易实现PWM调速。很方便的就可以实现通过单片机对直流减速电机前进、后退、停止、调速等操作。

方案二：采用舵机，它由直流电机、减速齿轮组、传感器和控制电路组成的一套自动控制系统。通过发送信号，指定输出轴旋转角度。舵机一般而言都有最大旋转角度（比如180度。）与普通直流电机的区别主要在，直流电机是一圈圈转动的，舵机只能在一定角度内转动，不能一圈圈转（数字舵机可以在舵机模式和电机模式中切换，没有这个问题）。普通直流电机无法反馈转动的角度信息，而舵机可以。用途也不同，普通直流电机一般是整圈转动做动力用，舵机是控制某物体转动一定角度用。

综合本系统实际情况考虑，我们选择方案一的直流电机作为窗帘的驱动电机。选择方案二的舵机作为窗的驱动电机。

1.2.3.定位模块

方案一：采用超声波模块。超声波的检测距离长，可达到4.5m，而且该模块的反应速度也较快。但需要在碰到障碍物之后才会有返回值，而且该模块电路结构复杂，成本较高，功耗较大。

方案二：采用红外对管。红外对管由一对红外发射管和红外接收管组成。有一定的红外频率当两管靠近对齐时，即红外线照到接收管，则导通其导通特性与普通二极管相似。一般来说红外对管的有效距离为数米，而且灵敏度较高，控制方便，电路结构相对较简单

通过比较上述方案论证和比较，从设计的方便、功耗和成本等诸多方面考虑，最终选择了方案二，采用红外对管作为定位模块。

1.2.4.温度采集部分

方案一：采用热敏电阻，可满足40 摄氏度至90 摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测小于 1 摄氏度的信号是不适用的。

方案二：采用温度传感器DS18B20。DS18B20是常用的温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。独特的一线接口，只需要一条口线通信，多点能力，简化了分布式温度传感应用无需外部元件，可用数据总线供电，电压范围为3.0 V至5.5 V 无需备用电源，测量温度范围为-55 ° C 至+125 ℃。单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便。

基于DS18b20的以上优点，我们决定选取DS18b20来实现温度采集。

1.2.5.显示部分

方案一：采用LCD1602液晶显示。它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，但不能显示较为复杂的汉字，屏幕相对较小，所显示的内容相对较少。

方案二：采用LCD12864液晶显示。LCD12864具有8位并行和串行数据传输，具有控制简单，操作方便显示内容丰富等特点。

通过以上两种方案的论证和比较，最终从课题的要求和实际情况的综合考虑，显示部分采用LCD1602液晶显示。采取方案二。