物联网智能窗帘设计
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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
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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；
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, 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);
//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, 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。