基于藍牙控制的智能窗簾設計

王水兵 程嘉卿

【摘 要】 如今智能化自動化的家居慢慢取代了最開始的建立在模擬元件之上的電子家用電器。 現今， 家居智能自動化控制器的研發更是被普遍認為是未來人類私人生活品質提升的大方向之一。而窗簾智能自動控制器作為家居智能控制器的一分子， 在智能家居系統中有著不可忽視的地位。在眾多令人眼花繚亂的智能家居設備中，本文著重介紹的是一款基于藍牙的窗簾智能控制器。 本文設計的窗簾智能控制器的潛在對象是高端住宅區，醫院病房， 養老院和行動不便的老年人。 該控制器的開發， 可以根據用戶個人喜好對室內光強進行控制， 體現的是現代人文關懷和科學技術的完美結合。

【關鍵詞】 藍牙控制 自動化 窗簾系統

1. 系統總體方案設計

如圖所示，全部系統是一個藍牙無線通訊系統的設計，它是以STC89C51為內核的主從設備、溫度檢測模塊、藍牙信號收發模塊、電機驅動模塊等四大部分構成。通信由主設備發起。在主設備端，經由溫度傳感器實時檢測窗簾周圍環境的溫度， 把溫度信號傳至單片機處理，將當前溫度顯示在顯示模塊上，實時溫度與預設的溫度值比較后，單片機將輸出脈寬調制（PWM）信號至電機驅動模塊，來控制直流電機的制動。

2硬件電路設計

2.1主控模塊。本系統最重要部分即主控，主控直接決定數據處理能力。且本系統的藍牙傳輸為實時系統，對實時控制能力和數據處理能力要求較高。基于上述考量，選用STC89C52RC芯片，其兼備多個種類的串行通信接口，利于通信，很適用于本系統。

2.1.1晶振電路。晶體諧振器亦或是振蕩器的兩旁并上某些特定的電容就能夠形成一個并聯的共振電子線路。進一步把這個特別的共振電子線路加入到負反饋電路中就能夠形成另一個振蕩電路，而這個電子線路在示波器上所顯示的波形為正弦波。另一方面能夠將晶振看做電感元器件的條件是頻率的值處于某個非常小的特殊的區間內，滿足這個條件并不是一件簡單的事情，所以就算別的元器件的數值大小等等波動區間非常的大，變化情況非常的明顯，整個振蕩器件的頻率數值也將在一個固定不變的范圍內變化，不會有較大的波動。

2.1.2復位電路。復位電路功能為整個系統供電時輸出復位信號，在電路回復至初始狀態且系統電源平穩之后，不再輸出復位信號。為了防止電源開關和電源插頭分離過程中引發的震顫妨礙復位，基于電路與操作人員的安全考慮，只有在電源平穩后經過相當一段的時間才可撤去恢復原位的信號。

2.2電源模塊。采用獨立供電模式的直流降速電機將220V的交流電壓通過變壓器整流成7.2V 的直流電壓給電機供電。LM1117-5.0是一種正向低壓降穩壓器，通入1A電流時，集成穩壓器的壓降是1.2V。它們的固有輸出電壓有1.5V、 1.8V、 2.5V、 2.85V、 3.0V、 3.3V、5.0V等多個版本，精度標準為百分之一;而穩定輸出電壓為1.2V的穩壓器精度則會相對高一點。

2.3藍牙遙控模塊。藍牙模塊可以在實時同步的狀態下，輸出與輸入端通過一種特殊形式的低頻載波來輸送信號，這種傳輸信號的方式即為跳頻技術。藍牙4.0設計為2 MHz間隔，最多有40個頻道的空間量。首個頻道在2401MHz開始，往后間隔1MHz為一個頻道，直到頻率到2480 MHz，能與所處相同網絡內的大多從設備傳輸信號，且主從設備的時鐘功能相結合，一般每秒可以跳1600余次。藍牙技術是以數據包為基礎，同時有著完備的主從架構協議，通常主設備基準時鐘一般為312.5txs，而兩個時鐘周期構成一個槽。運行于不需授權的2.4GHz ISM頻段。

2.4溫度檢測模塊。選擇DS18B20作為溫度傳感器，它進行溫度檢測功能僅需一根數據線，通常稱這種為“一線總線”的數字溫度傳感器。其單總線接口方式具備優良的經濟性，很好的抗干擾性，可用于許多惡劣環境的實地實時溫度度量，且兼具使用便利等優點，使得使用者能夠輕松地構建傳感器網。

2.5電機驅動模塊。基于具體電路情況分析，采用PWM信號作為電機驅動信號，電機驅動選用L9110 驅動板。通過馬達操控驅動芯片L9110是給操控與驅動轉動電機研發的具有兩個數據傳輸通道的通過推拉的形式工作的功率增強型特別專制的綜合電路元器件。將各個不相干的分開制作的電路集中于單片集成的精密電路內，故而外部與各個電路相關聯的元器件所需花費大幅減少，整體穩定性提升。

該芯片具備優良的抗干擾特性;雙發送端可以直接控制電機的雙向運動，其具備極強的電流驅動性能，各個通道均可通過750至800mA的連續電流，達到頂峰是電流甚至可到1.5至2.0A;另一方面它還具備極小的發送極限負荷能量變化;內含的形狀有如夾裝二極管可以在工作時放出由電感催生的負擔荷載的的逆向突發電流，協助它在控制操作繼電器來控制電流開關變化、與交流不同的工作電機、步進電機或控制通斷的功率管子的應用上更加穩定可控。

3.系統軟件設計

每當傳感器模塊接收到傳送的數據且判別為正確時，中斷程序會將T1端口執行初始化操作，緊接著會收到兩個模塊傳遞的新數據，相較判斷以后輸送到命令地址從而對電機執行驅動及經由顯示器呈現。接收到控制器傳達的指令后，步進電機判斷該指令正確與否，假如錯誤則返回操作，如若正確就接著執行指令，相較做出對應的動作，每當窗簾和推拉窗運動至設定的地點時靜止。

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作者簡介：王水兵（1965-），男，漢族，湖北武漢市，武漢紡織大學電子與電氣工程學院工程中心，研究方向：醫療設備開發