2022年基于ZigBee的智能窗帘控制系统.docx

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1、2022年基于ZigBee的智能窗帘控制系统 摘 要 由于我国经济水平不断突飞猛进，人们的物质生活也得到了极大的提升，并且在科技告高速发达的今日，人们也越来越依靠于科技，并且将这种科技的便捷植入到家庭窗帘当中。在最近几年，智能窗帘从之前的口号已经实打实进入到人们的实际生活中，基于各种技术开发的窗帘限制系统越越来越多。本文就设计了一套基于ZigBee系统开发的智能窗帘限制系统。这套系统通过运用ZigBee技术进行开发设计，ZigBee技术的具有低成本、距离短以及功耗低等特点，非常适合于1000平方米以下的智能化窗帘系统运用。本文创新点在于本文设计的这套智能窗帘限制系统具有自动监督、调整、警报的功

2、能，特别贴近于实际生活需求，同时也在运用中特别牢靠和便捷，是一套志向的智能窗帘解决方法，在实际应用中和扩展性具有很好的应用前景。 关键词 ZigBee，智能窗帘，系统设计 Abstact As Chinas economic level continues to advance by leaps and bounds,with the rapid development of science and technology, people are increasingly relying on science and technology and implanting the convenien

3、ce of this technology into family curtains.In recent years, smart curtain from the previous slogan has been real into the actual life of people, based on a variety of technology developed curtain control system more and more.This paper designs a set of intelligent curtain control system based on Zig

4、Bee system.This system is developed and designed by using ZigBee technology. ZigBee technology has the characteristics of low cost, short distance and low power consumption, and is very suitable for the intelligent curtain system below 1000 square meters.The innovation of this paper is that the inte

5、lligent curtain control system designed in this paper has the functions of automatic supervision, adjustment and alarm, which is very close to the needs of real life. At the same time, it is very reliable and convenient in use. It is an ideal solution for intelligent curtain, and has a good applicat

6、ion prospect in practical application and expansion. Key words ZigBee, intelligent curtain, system design 书目 第一章 绪论 7 （一）探讨意义 7 （二）探讨目的意义 7 其次章 设计关键技术 8 （一）物联网网络模块 8 （二）协议转换模块 10 （三）通信模块技术 11 第三章 系统需求分析 13 系统功能需求分析 14 （二）性能需求分析 14 （三）用户界面及其他需求分析 14 第四章 系统总体架构设计 15 第五章 系统硬件平台设计 17 （一）系统主限制器 17 ZigBee

7、通信模块 18 （三） 设计电路 19 （四） 室内环境检测模块 19 （五）家电限制器模块 19 第六章 系统软件设计实现 20 （一）嵌入式家庭网络的实现 20 系统功能需求分析 （1）在智能手机安装相应的程序就可以限制家电的开关，监测家电工作状况。 （2）住宅门口通常装有4*4键盘，用户只有输入正确密码才可以进入室内。若有不法分子采纳非正常手段开门，如撬锁、反复试验密码等，将会触发窗帘系统的报警装置，能够有效地防止不法分子入室盗窃。 （3）室内出现浓烟或者烟雾达到肯定密度的时候，将会触发系统开启抽风机将室内烟雾刚好排放，必要时还会触发系统的火灾报警装置，能够有效地预防火灾发生，保障人身平

8、安。 （4）若幼年孩童和窗户的距离过近，将会触发系统将窗户关闭，避开出现幼年孩童坠楼事故。 （二）性能需求分析 智能窗帘系统能否在长期运行中处于稳定状态至关重要，系统的容错实力须要不断提高，有利于改善系统性能，提高智能窗帘系统的稳定性、牢靠性。 （三）用户界面及其他需求分析 人们在日常生活当中须要运用大量电子设备，所以与系统相连接的设备也在智能窗帘系统当中也扮演着重要角色。为了能够给用户带来更好的运用体验，制作窗帘系统的交互界面时要尽可能与用户运用习惯相贴合，有利于用户快速适应系统。 第四章 系统总体架构设计 本文设计的系统的要求是低成本、低功耗。由于目前计算机技术和网络技术的飞速发展，各种相

9、关设备的成本有了特别明显的下降，甚至有些设备价格特别低廉。这些相对廉价的硬件设备足够满意本次设计的智能窗帘系统的须要。在实际应用中，本次设计采纳的是嵌入式设计，由于这种技术已经特别成熟，在功能应用、性能上都已经特别稳定和成熟，并且相关的可嵌入式设备也特别多，因此就具备了良好的应用基础，并且也使得相关成本有了很好的限制。 本次设计依据Zigbee无线技术、物联网技术以及其他相关技术的要求。Zigbee网络技术是本次设计的主要部分。因此，本文设计的智能窗帘系统主要是通过主限制器、无线传输节点以及通信模块实现。本次系统的总体结构图如图1所示。 PC端 用户终端 基站 智能窗帘 末端采控节点 传感节点

10、 网关 图1：基于物联网的智能窗帘控系统总体结构 实现远程限制，是利用外网网络将用户信息通过终端发送信息到外网进行中转，然后将信息传输到智能窗帘系统，并实现对各种相关窗帘设备的限制和操作。智能窗帘系统的主动报警则是上述过程的逆过程。 在这套智能窗帘系统中，嵌入式处理器和通信组网技术的良好运用起到了关键的作用，从而有效的连接了窗帘各个家电，并且能够通过外网将家中信息实时的传递给用户。 在这套智能化窗帘系统中，所用到的嵌入式设备不仅具有成本低廉、功耗低的特点，而且在运用中稳定性高且能够快速的连接到外网。可以说运用效率得到了明显的提升。同样，Zigbee无线网络传输技术也由于低成本、低功耗、建网快、

11、布局简洁等特点，有效的完善和提升了智能窗帘系统的牢靠性和平安性，并且由于同一的通信标准，在管理和维护上也特别简洁。也正是这些合适的设备，使得整套系统的搭建和应用都比较合理，且扩展性也特别强。 第五章 系统硬件平台设计 本文设计的智能化窗帘系统须要利用主机限制与之连接的家电，通过网络向相关设备发送指令，因此为了实现二者之间的通信，提高信号传输质量，须要在相关的家电当中安装通信模块。从而就使得整个智能窗帘的各个家电、处理器和监控设备能够通过无线网络进行连接并通信，从而构成了本次设计的智能化窗帘系统。在本系统中，是通过外网和用户手机的通信模块进行通信的。用户通过外网中转，从而远程实现和家中智能化系统

12、的连接。 在本次设计中，主要用到的硬件部分包括了主处理器和开发板以及通信硬件模块、外围电路。这些硬件也构成了智能窗帘硬件环境，通过这些硬件供应的各种功能，从而实现智能窗帘系统的稳定运行。 （一）系统主限制器 该设计对处理器进行选择时主要参照STM32F103C8T6处理器方案，利用上述方案选择出的处理器能耗更低、占据空间更小，造价更为低廉。所以，为了保障系统性能，选择MINI2440开发板更适合该设计。 STM32F103C8T6处理器方案的作用是供应了一套完整的通用系统的外设，这样整套系统就不须要再购买额外的外设设备，这样不仅降低了系统构建成本同时也有效的削减了系统设备体积。此外，STM32

13、F103C8T6处理器方案能够处理和分析系统向各个应用家电的各种数据，同时也将各种家电发送的数据进行处理，然后通过网络提交到用户手中。 MINI2440主板是STM32F103C8T6处理器方案的配套主板，该主板性价比极强，该主板具有稳定的内核电源以及复位芯片，这样就保证了整套系统能够24小时不间断稳定工作。此外，MINI2440主板还包括了丰富的接口和外围电路，同时还具有高容量的内存、闪存和内部时钟。可以将大量处理器获得的数据进行存储，此外该主板因为具有丰富的扩展接口，因此使得智能窗帘系统拥有了更多可扩展的硬件基础。而且， MINI2440主板自身还带有LED显示屏，用户借此可以视察硬件工作

14、的状况。可以说，本次智能终端系统的硬件虽然肯定性能不高，但是肯定够用，且具有低成本、高扩展、低功耗的特点，因此特别适合窗帘智能化系统的应用。 ZigBee通信模块 ZigBee通信模块为智能化窗帘无线传输供应了丰富的解决方案，并且ZigBee模块具有高度集成的特点，因此在经济成本上也有了极大的压缩，特别适合低成本、高性能的智能窗帘系统的搭建和应用。 （三） 设计电路 由于本次智能窗帘系统的限制器和通信模块之间的连接必需要用到各种串口，因此在设计电路上就采纳了RS-232C的数据传输设计，这种设计也是目前特别成熟的数据传输电路设计，特别适合用来短距离通信设备的连接。 （四） 室内环境检测模块 本

15、次设计系统具有室内温度/湿度检测功能，所以在实现室内环境检测功能时，也必需要用到温度传感器。本次智能系统采纳的温度传感器的型号为T9287，这种型号的传感器也是技术特别成熟，且应用领域极为广泛的设备。由于目前智能床干起的技术也在不断进步，也朝着标准化、规范化方向发展，因此也具有了许多总线协议，比如1-Wire、SMBus、12C等。本文这套T9287传感器就采纳的是1-Wire总线协议。该传感器特点是电压区间较宽且性能稳定、测温精度高，因此适合不同区域的家庭智能窗帘系统运用。 （五）家电限制器模块 本次设计的系统可以对各种家电进行操控。限制这些家电的设备是通过继电器来完成。本文用到的是固态继电

16、器。在结构上，这种继电器是无触点开关，可以有效实现对各种家电的限制。这种继电器具有牢靠性强、开关速度快、运用简洁、运用寿命长等特点。 第六章 系统软件设计实现 （一）嵌入式家庭网络的实现 本文设计的窗帘系统引入了嵌入式家庭网络，也是该系统的一大创新点。利用嵌入式家庭网络可以使系统的内部网络、外部网络以及手机之间处于通信状态。首先，系统引入的嵌入式家庭网络须要通过TCP/IP协议，同时也须要支持WEB服务，满意上述条件，用户对智能窗帘系统进行访问时，通过外网就可以实现。除此之外，引入嵌入式家庭网络还可以实现外网与内网二者之间的地址转换，丰富了系统功能。要想在系统中引入嵌入式家庭网络首先须要搭建嵌

17、入式系统平台，之后再建立WEB服务器，完成上述操作之后将嵌入式应用数据库移入其中。选择合适的嵌入式系统须要参考主机型号以及系统型号，有利于无线网络更好地应用其中。首先，在计算机当中引入Linux系统安装以太网卡，通过该系统也可以对主机的IP地址进行设计。完成上述工作之后，可以起先搭建嵌入式WEB服务器。通过该服务器能够对客户端发出的服务恳求进行实时监听，同时分析用户发出恳求的类别，回复相应的动态页面。发展至今日，实现动态页面方法已经拓展至多种，应用较为广泛的技术由CGI技术、ASP技术以及PHP技术等，均能够满意系统需求。经过试验，CGI和Linux的匹配度更高，在该环境下更为适用，所以此处采

18、纳CGI技术。完成上述操作之后就可以引入嵌入式数据库，通常状况下数据库都会和操作系统以及相关程序存放在同一位置，该类型数据库不须要额外配置数据引擎，利用相关程序就可以进行调用其中的数据。相较于一般数据库，该类型数据库最大的特点就是采纳了引擎响应模式。 经过分析，SQLited嵌入式数据库更适用于该设计，该类型数据库规模相对较小，可以独立进行操作，敏捷度较高，不须要进行额外配置就可以嵌入运用，和本文设计的小型化智能窗帘系统具有较高的匹配度。 :162173 . 5 马新涛.基于 ZigBee 技术的无线网关设计D.青岛:中国海洋高校硕士学位论文,2022,6 6 俞文俊.一种适用于智能窗帘应用的

19、物联网系统设计D.上海:华东理工高校硕士学位论文,2022,4. 7 崔茭.基于 ARM 和 ZigBee 的物联网智能窗帘系统的设计D.上海:东华高校硕士学位论文,2022,1. 8 肖燕.基于物联网技术的大城市停车诱导系统探讨与实现D.西安:长安高校硕士学位论文,2022,6. 9 AKYLDIZ IF. A Survey on wireless multimedia sensor networks J. Computer Networks, 2022, 51: 921-960. 10 IEEE.P802.15-04/0137r1-2004, DS-UWB physical layer s

20、ubmission to 802.15 task group 3aS.2004. 11智能家居窗帘限制系统的探讨与设计J.章若冰.电脑学问与技术. 2022 12传感器技术在自动限制系统中的应用及发展展望J.熊媛.工业设计.2022 13基于无线传感器网络的博物馆环境监测系统J. 杨晓芬.电子世界. 2022 14基于SIM900A的温湿度采集与传输J. 叶俊明.数码世界. 2022 15一种基于STC89C52的智能窗帘限制系统设计J. 杨成慧,王书志,何佑星,殷凤伟.自动化与仪器仪表. 2022 16精确定点环境信息探测的可移动装置设计J. 毛鹏,高娴,叶楠,沈新峰.信息技术. 2022 17基于单片机的智能窗帘设计J. 黄泉源,李媛媛.信息通信. 2022 18基于Zigbee技术的CC2530定时器的应用与实现J. 阚宝朋,章万静,赵陇.福建电脑. 2022 第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页