嵌入式技术在智能窗帘控制系统中的研究

杭万里

摘要：随着社会的发展科技的进步，智能化的时代已经悄然生息的步入大众生活中。本文通过基于嵌入式和Zigbee相关技术进行无线智能窗帘控制系统，以希为实现智能窗帘控制普及应用提供一定的参考价值。

关键词：嵌入式;ZigBee;控制系统

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）05-0018-01

0 引言

随着社会的发展，科技的进步，智能化的时代已经悄然生息的步入大众生活中，对于新知识与新技术的探索更为深入于全面，从而导致生活环境的不断改善。在智能化的时代中，嵌入式技术和ZigBee技术都是不可或缺的前沿技术，基于此技术来实现人、设备、设备以及设备之间的关联，达到智能化控制。因此本文基于此环境下，借助嵌入式技术和ZigBee技术来实现窗帘的智能控制。

1 嵌入式技术概述

随着大数据时代的到临，嵌入式技术凭借自身的优势，成为目前最为潮流的技术之一。嵌入式系统具有一定的趋向性，根据各个功能模块进一步充实嵌入式系统的内涵;嵌入式系统的软、硬件模块都需要根据需求进行特性设计，其以设备效能高、内存占比小、安全性能高成为各大平台竞相采纳的系统之一。在硬件模块主要包含MCU、Memory、I/O管脚和内部Register等;软件主要涉及系统软件程序、底层驱动程序和应用程序等[1]。

2 系统功能需求性分析

在此次设计的智能窗帘控制系统中，在对系统进行开发的时候需要大量掌握相关专业知识与技术的人才，所以需要比较大的人力投资。另一方面是硬件部分需要相对较多的投入。虽然前期需要比较多的投资，但系统一旦开完完成进行应用就会带来更多的利益，因此，可以说智能窗帘控制具有非常高的现实价值。硬件上主要有信号采集处理与接收模块、控制中心和上位机三部分组，使用STM32F103C8T6单片机对无线传感网络进行控制;上位机有智能手机或者IPAD组成。

3 智能窗帘控制系统方案设计

3.1 智能窗帘控制系统总体设计

通过对智能控制系统的各个模块的分析和设计，整体的系统可分为几个处理单元[2，3]：

（1）数据收集模块。使用各种传感器设备对建筑物内的光照情况、温湿度等多种环境信息进行收集，之后利用之前设定好的协议通过无线通讯手段将相关信息传递给ZigBee协调器，并转送给网关，再通过串口连接将其传递给服务器，服务器接受到这些信息之后会立刻对其展开分析工作。（2）服务器模块。服务器模块根据具体功能上的差别又可以划分为数据库服务器、Web和通信服务器这几种。其中数据库服务器的主要功能是对系统的相关信息进行保存，并且可以供使用者进行查阅。Web服务器的主要工作内容是将保存在数据库中的相关内容转换成网页文件，以供管理人员进行查看。通信服务器则需要24小时不间断地进行工作，接收传感器发来的数据同时将系统作出的控制命令发出去，ZigBee协调器利用网关串口将报文信息传递给通信服务器，在姐收到报文之后首先要做的就是对其进行解析，以后将得到的信息保存至相关的数据库列表之中，此外还要对数据库进行不断地扫描，当发现有新指令存在时，就将该命令信息以帧的形式进行封装，并利用串口将其发送至网关，从而使系统的通信功能得以实现。（3）上位机单元。智能化控制方式不仅体现在控制方式上，还可以借助移动载体进行系统状态的检查和动作的控制，本文基于WIFI框架来实现手机之间的控制。

3.2 智能家居控制系统设计

3.2.1 硬件设计

（1）CC2530芯片介绍。CC2530芯片继承了以前的CC2520芯片的性能，一个单独的CC2530芯片上集成了微处理器、内存、ZigBee射频（RF）前段。（2）节点结构。系统软件为智能窗帘控制系统的关键模块与核心基础，其主要功能是窗帘智能化，主要借助多种类型的传感器完成监测，例如：光照情况、温湿度以及开关等传感器，并据此得出整个空间的数据与信息。随后，系统对这类信号进行分析与比较，制定出科学、合理的控制方案，并对窗帘等进行相应的程序设置与预设，温度采集电路数字式DS18B20传感器，DS18B20主要有温度检测单元、上限触发TH、下限触发TL、高速暂存器、8位CRC产生器、64位ROM和单总线接口、存储器和控制逻辑。（3）通信接口。传感器、窗帘的控制装置与开关等均需符合严格的质量要求与规范且采用国际规定的标准频率2.4GHz进行传输[4]。

3.2.2 软件设计

基于嵌入式和Zigbee智能窗帘控制系统的软件模块主要实现通信控制和动作实现。在数据端嵌入Zigbee模块通信模块，借助协调装置将通信段的数据传输到ARM控制[5，6]。

（1）温度传感器程序设计。本文设计系统温度测量采用DS18B20传感器。（2）湿度传感器程序设计。湿度DHT11传感器是一款单总线的器件，传感器输出数字信号值，一个数据传输周期是4ms所以DHT11对操作时时序的要求精度很高，对于该湿度传感器与单片机数据访问主要通过DATA线进行，具体如图1所示。（3）数据传输模块设计。数据传输模块是连接节点和系统之间的的重要关键要素，主要实现三个方面的功能，其一是数据之间的共享，其二是控制系统之间控制方式的传达;其三是系统和设备之间动作指令的控制。

4 结语

本文基于系统功能需求性分析，借助嵌入式技术和ZigBee技术来进行窗帘智能控制设计，主要包括智能窗帘控制系统方案设计、智能家居控制系统硬件配置和软件设计，通过对主要功能的设计以希为实现智能窗帘控制普及应用提供一定的参考价值。

参考文献

[1] 房国志，安欣，高鹏.基于云技术的智能窗帘控制系统研制[J].科学技术创新，2016（15）：81-82.

[2] 严建亮.基于嵌入式的智能家居网络控制系统的研究与实现[D].南京邮电大学，2012.

[3] 李秀晴.嵌入式智能家居远程控制系统的设计与实现[D].曲阜师范大学，2012.

[4] 王统.基于嵌入式的智能家居控制系统[D].杭州电子科技大学，2015.

[5] 刘凌，刘琦，陈凯.基于物聯网的智能家居软件系统研究[J].微型电脑应用，2018（10）：19-21+28.

[6] 金逸超.基于物联网环境的智能家居系统的研究与实现[D].南京邮电大学，2011.