智能窗帘控制系统的设计摘要本文设定了在ZIGBEE协议栈基础上把CC2530当做重点控制芯片的智能窗帘控制系统综合系统设计协调器节点、终端传感器节点两方面, 利用前者创建且保证ZIGBEE网络, 由后者收集光照度或者直接输入的指令等内容, 利用ZIGBEE网络经终端传感器节点传送给协调器节点其在接受内容之后判断处理且发放实施命令给终端传感器节点以此实现智能控制的效果。该系统功能平稳、执行便利可大量使用在智能窗帘家居系统中。关键词CC2530、ZIGBEE协议栈、传感器、光照度、直流电机。The design of the wireless environment monitoring and control systemAbstractThis paper designed a based on the ZIGBEE protocol stack CC2530 as the core control chip of ZIGBEE network environment monitoring system, by the coordinator, router nodes and terminal nodes of three parts, the sensor nodes to establish and maintain by the coordinator node ZIGBEE network, the wireless terminal sensor nodes to collect information such as temperature and humidity, light, via ZIGBEE network via terminal sensor nodes to the coordinator node, the coordinator node receiving information processing and execute commands sent to the routing node, in order to realize real-time monitoring and control effect. The system system performance is stable, user-friendly control can be widely used in environmental detection.Key Words: CC2530, ZIGBEE protocol stack, sensors, lightcontinuous current dynamo.目录目录 III第一章 绪论 11.1课题研究的背景 11.2课题研究的目的 11.3国内外研究现状 1第二章 硬件设计 22.1 系统设计方案 22.2 CC2530单片机 32.3 光敏电阻 42.5供电模块 52.6复位电路 62.7串口模块电路 72.8继电器电路 7第三章 软件设计 83.1 zigbee的介绍 83.2 开发环境 83.2.1 IAR集成开发环境简介 93.2.2 ZigBee协议栈 93.3协调器节点的程序设计 103.4终端节点即传感器节点的程序设计 123.5微控制器模块的程序设计 133.6函数程序代码设计 133.6.1 初始化程序函数设计 133.6.2 按键程序函数设计 143.6.3 周期性发送程序函数设计 153.6.4 光敏电阻驱动程序函数设计 15总结 17致谢 18参考文献 19第一章绪论1.1课题研究的背景在经历长久的发展之后科技发展水平持续提升二十一世纪的人类开始步入信息爆炸时期。在美国麻省理工学院的Kevin Ash-ton专家在1991年第一次指出物联网定义物联网科技得到各界人士的关注以及分析。众所周知在物联网应用技术中包含三个关键的部分主要是传感器、RFID以及嵌入式系统技术。此处传感器技术由于是得到信息最关键以及最本质的技术因此得到了各界人士的关注以及分析和通信以及计算机技术并称为信息科技的三大主要科技。根据现实情况我们就可以知道传感器技术此后潮流就是集成化、小型化以及网络化且会促使社会开展重要的信息变革。如过把传感器技术应用于无线传感网络中必将会有很多的用途例如交通领域、医疗领域、智慧农业以及环境检测等。本文把分析关键点放到传感网技术在智能家居系统中的使用这一部分。因为传感器现在的微型化所以可以在各种硬件上进行安装、监测、感知并采集环境中的各种变化可以及时的对信息进行处理并通过无线网络进一步的进行家居操控。这样就实现了智能家居系统。1.2课题研究的目的伴随生活质量的提升大众开始想得到平稳、便利、舒服的居住环境之前住宅逐渐展现出智能化趋势发展。在上述环境中设定了以物联网为基础的智能窗帘控制系统。关注系统结构和工作理论关注叙述重点硬件和软件的研发。上述系统通过嵌入式操作系统使用ZIGBEE无线通信技术完成信号传送完成对窗帘的全面管控。检测结果指出上述系统运作平稳数据传送精准性明显。把上述系统使用到智能窗帘中可以让智能窗帘的管控展现出多样化和科技化对智能窗帘此后的发展有明显的现实使用意义。1.3国内外研究现状现在我国在智能家居部分的分析逐渐完成了在特定范畴内对多种家居使用的整体管控。现在国内外通过单片机的智能家居控制系统软硬件执行模式一般包含下面几个种类。首先是直接通过单片机和其余外围芯片当做数据筹集以及管控的装置不需要上位PC 机进行数据处理。上述种类的自主控制体系通常将单片机当做重点涵盖输入、控制、输出等众多模块等。硬件电路通常包含温度传感器和模拟信号处理电路、A/D 转换器、单片机、D/A 转换器、LED或LCD显示器和微打印机、简单键盘、指示报警装置等部分也就是单片机是最小的应用系统完成主要的输入输出作用以及单纯的管控作用。软件研发通常使用中断技术筹集环境因子参数之后通过有关标度转变得出环境因子的参数化值之后利用特定的控制算法和设定值开展对比你然后对外设实施管控通常普遍的控制算法是数字PID 算法上述算法在改进之后可以完成比较平稳以及精准的管控。上述系统费用不高也具备良好的管控精度可以全面达到普通使用人员的需要。第二章硬件设计2.1系统设计方案此系统只要是在ZIGBEE协议的前提上设定的智能家居窗帘管控体系在 ZIGBEE网络里面传感器节点具备网络节点的终端作用对房间环境的部分信息进行筹集、接收以及处理、传送信息。例如在采集到光照度变弱时执行开灯的功能。这里设计一套简单智能窗帘控制系统该系统能够通过窗帘上的开关按钮来开闭窗帘显然这是目前市场上自动窗帘都具有的基本功能。在上述主要功能的基础上此外本设计也依照各个需要设定了可依照光照强度来管控窗帘的运作在现实挑选设计方案以及使用元器件部分上述系统基于便利实惠的理念尽量减少电路设计通过单一的电路布线以及挑选最符合现实需要的元件来满足系统设计需要。自动窗帘控制系统具备下面众多作用1手动控制用户可以一键打开或者关闭窗帘2智能控制系统可以根据用户设定的光照强度来自动控制窗帘的开闭。本方案的总体效果图如图 2-1所示。图2-1 方案总体效果图2.2CC2530单片机核心处理器就是无线传感网络的重点。它相当于电脑主机的CPU 主要就是信息的处理它要负责采集并处理传感器数据与其他节点通信并判断何时发送和接收这些数据以及与上位机的通讯。核心处理器的主要功能是运行各种程序并且具备严格的通信协议综合种种考虑本系统选用CC2530单片机。CC2530是用于2.4-GHz.IEEE.108.15.4、ZIGBEE和RF4CE应用的一个真正的片上系统SOC解决方案。其可以通过比较低的综合材料费用创建良好的网络节点涵盖RF收发器。产业内部统一的增强型8051 CPU系统内可编程闪存8-KB RAM 以及众多其余作用。CC2530 有四种不同的闪存版本CC2530F32/64/128/256分别具有32/64/128/256KB 的闪存。CC2530 具备各个类型的运作方式让其全面符合低功耗标准。运行模式之间的转变时间缩短保证了能源损耗减少。如图2-2为CC2530核心处理器图图2-2 CC2530核心板2.3光敏电阻本系统选择了5516光敏电阻此电阻主要是依照半导体的光电导效应理论设计的电阻值根据光照的强弱而转变的电阻器也被叫做光电导探测器光照度变强的时候电阻减小光照变弱的时候电阻增加。此外也出现光电导探测器光照度变弱的时候电阻减小。反之电阻提高。以此判别光照强度。直径5MM光敏电阻型号参数表如下表2-1表2-1直径5MM光敏电阻型号参数表型号 最大电压VDC 最大功耗mw 环境温度摄氏度 光谱峰值(nm) 亮电阻10Lux(千欧) 暗电阻(兆欧) 灵敏度 响应时间ms上升 下降5506 150 100 25 540 2-5 0.2 0.6 20 305516 150 100 25 540 5-10 0.5 0.6 20 305528 150 100 25 540 8-20 1 0.8 20 305537 150 100 25 540 18-50 2 0.7 20 305539 150 100 25 540 30-90 5 0.9 20 305549 150 100 25 540 45-140 10 0.9 20 302.光敏电阻的应用电路图2-5为光敏电阻的应用电路。图中的光敏电阻应该和CC2530芯片的P0口连接并且这个传感器的工作电压设定为为3.3V。当光线强度变化时光敏电阻值会随着变化这时RA1两端的电压会有所变化通过读取电压值来监测光照的强度变化。图2-3 光敏电阻应用电路图2.4供电模块综合供电模块一般分为串口模块、传感器、CC2530核心板等部分供电。因为窗帘旋转电机使用市电所以智能窗帘控制器输入端需标准是市电220V但是 CC2530芯片需要直流3.3V 供电因此就需要将市电220V 降低到3.3V。将交流市电使用整流滤波之后再通过变压器处理且在电压输出末端使用电源稳压调整器件ZR431实施采样、对比和反馈只会得出 末 端 输 出 电 压 VDD 是 3.3V即可为CC2530芯片供电。。图2-8为电源模块原理图。