嵌入式技術在智能窗簾控制系統中的研究

杭萬里

摘要：隨著社會的發展科技的進步，智能化的時代已經悄然生息的步入大眾生活中。本文通過基于嵌入式和Zigbee相關技術進行無線智能窗簾控制系統，以希為實現智能窗簾控制普及應用提供一定的參考價值。

關鍵詞：嵌入式;ZigBee;控制系統

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）05-0018-01

0 引言

隨著社會的發展，科技的進步，智能化的時代已經悄然生息的步入大眾生活中，對于新知識與新技術的探索更為深入于全面，從而導致生活環境的不斷改善。在智能化的時代中，嵌入式技術和ZigBee技術都是不可或缺的前沿技術，基于此技術來實現人、設備、設備以及設備之間的關聯，達到智能化控制。因此本文基于此環境下，借助嵌入式技術和ZigBee技術來實現窗簾的智能控制。

1 嵌入式技術概述

隨著大數據時代的到臨，嵌入式技術憑借自身的優勢，成為目前最為潮流的技術之一。嵌入式系統具有一定的趨向性，根據各個功能模塊進一步充實嵌入式系統的內涵;嵌入式系統的軟、硬件模塊都需要根據需求進行特性設計，其以設備效能高、內存占比小、安全性能高成為各大平臺競相采納的系統之一。在硬件模塊主要包含MCU、Memory、I/O管腳和內部Register等;軟件主要涉及系統軟件程序、底層驅動程序和應用程序等[1]。

2 系統功能需求性分析

在此次設計的智能窗簾控制系統中，在對系統進行開發的時候需要大量掌握相關專業知識與技術的人才，所以需要比較大的人力投資。另一方面是硬件部分需要相對較多的投入。雖然前期需要比較多的投資，但系統一旦開完完成進行應用就會帶來更多的利益，因此，可以說智能窗簾控制具有非常高的現實價值。硬件上主要有信號采集處理與接收模塊、控制中心和上位機三部分組，使用STM32F103C8T6單片機對無線傳感網絡進行控制;上位機有智能手機或者IPAD組成。

3 智能窗簾控制系統方案設計

3.1 智能窗簾控制系統總體設計

通過對智能控制系統的各個模塊的分析和設計，整體的系統可分為幾個處理單元[2，3]：

（1）數據收集模塊。使用各種傳感器設備對建筑物內的光照情況、溫濕度等多種環境信息進行收集，之后利用之前設定好的協議通過無線通訊手段將相關信息傳遞給ZigBee協調器，并轉送給網關，再通過串口連接將其傳遞給服務器，服務器接受到這些信息之后會立刻對其展開分析工作。（2）服務器模塊。服務器模塊根據具體功能上的差別又可以劃分為數據庫服務器、Web和通信服務器這幾種。其中數據庫服務器的主要功能是對系統的相關信息進行保存，并且可以供使用者進行查閱。Web服務器的主要工作內容是將保存在數據庫中的相關內容轉換成網頁文件，以供管理人員進行查看。通信服務器則需要24小時不間斷地進行工作，接收傳感器發來的數據同時將系統作出的控制命令發出去，ZigBee協調器利用網關串口將報文信息傳遞給通信服務器，在姐收到報文之后首先要做的就是對其進行解析，以后將得到的信息保存至相關的數據庫列表之中，此外還要對數據庫進行不斷地掃描，當發現有新指令存在時，就將該命令信息以幀的形式進行封裝，并利用串口將其發送至網關，從而使系統的通信功能得以實現。（3）上位機單元。智能化控制方式不僅體現在控制方式上，還可以借助移動載體進行系統狀態的檢查和動作的控制，本文基于WIFI框架來實現手機之間的控制。

3.2 智能家居控制系統設計

3.2.1 硬件設計

（1）CC2530芯片介紹。CC2530芯片繼承了以前的CC2520芯片的性能，一個單獨的CC2530芯片上集成了微處理器、內存、ZigBee射頻（RF）前段。（2）節點結構。系統軟件為智能窗簾控制系統的關鍵模塊與核心基礎，其主要功能是窗簾智能化，主要借助多種類型的傳感器完成監測，例如：光照情況、溫濕度以及開關等傳感器，并據此得出整個空間的數據與信息。隨后，系統對這類信號進行分析與比較，制定出科學、合理的控制方案，并對窗簾等進行相應的程序設置與預設，溫度采集電路數字式DS18B20傳感器，DS18B20主要有溫度檢測單元、上限觸發TH、下限觸發TL、高速暫存器、8位CRC產生器、64位ROM和單總線接口、存儲器和控制邏輯。（3）通信接口。傳感器、窗簾的控制裝置與開關等均需符合嚴格的質量要求與規范且采用國際規定的標準頻率2.4GHz進行傳輸[4]。

3.2.2 軟件設計

基于嵌入式和Zigbee智能窗簾控制系統的軟件模塊主要實現通信控制和動作實現。在數據端嵌入Zigbee模塊通信模塊，借助協調裝置將通信段的數據傳輸到ARM控制[5，6]。

（1）溫度傳感器程序設計。本文設計系統溫度測量采用DS18B20傳感器。（2）濕度傳感器程序設計。濕度DHT11傳感器是一款單總線的器件，傳感器輸出數字信號值，一個數據傳輸周期是4ms所以DHT11對操作時時序的要求精度很高，對于該濕度傳感器與單片機數據訪問主要通過DATA線進行，具體如圖1所示。（3）數據傳輸模塊設計。數據傳輸模塊是連接節點和系統之間的的重要關鍵要素，主要實現三個方面的功能，其一是數據之間的共享，其二是控制系統之間控制方式的傳達;其三是系統和設備之間動作指令的控制。

4 結語

本文基于系統功能需求性分析，借助嵌入式技術和ZigBee技術來進行窗簾智能控制設計，主要包括智能窗簾控制系統方案設計、智能家居控制系統硬件配置和軟件設計，通過對主要功能的設計以希為實現智能窗簾控制普及應用提供一定的參考價值。

參考文獻

[1] 房國志，安欣，高鵬.基于云技術的智能窗簾控制系統研制[J].科學技術創新，2016（15）：81-82.

[2] 嚴建亮.基于嵌入式的智能家居網絡控制系統的研究與實現[D].南京郵電大學，2012.

[3] 李秀晴.嵌入式智能家居遠程控制系統的設計與實現[D].曲阜師范大學，2012.

[4] 王統.基于嵌入式的智能家居控制系統[D].杭州電子科技大學，2015.

[5] 劉凌，劉琦，陳凱.基于物聯網的智能家居軟件系統研究[J].微型電腦應用，2018（10）：19-21+28.

[6] 金逸超.基于物聯網環境的智能家居系統的研究與實現[D].南京郵電大學，2011.