智能家居之窗簾控制系統(tǒng)

1、 洛 陽 理 工 學(xué) 院課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 課程名稱 物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn) 設(shè)計(jì)題目 智能家居之窗簾控制系統(tǒng) 專 業(yè) 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 完成日期 2015-01-16 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書設(shè)計(jì)題目：智能家居之窗簾控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：基于STC90C516RD單片機(jī)的智能窗簾的設(shè)計(jì)，以51單片機(jī)為內(nèi)核的控制器作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，手機(jī)與藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)短距離通信，藍(lán)牙模塊和單片機(jī)進(jìn)行串口通信，單片機(jī)接收到指令開中斷控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，達(dá)到智能開關(guān)窗簾的效果。要求如下：1.手機(jī)軟件的編寫2.掌握L298N直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的使用方法及原理3.掌握藍(lán)牙模塊使

2、用方法4.硬件模塊的整合調(diào)試5.了解STC90C516RD單片機(jī)以及晶振電路對(duì)串口通信的影響6.負(fù)責(zé)整體的框架以及軟硬件的整合、調(diào)試 指導(dǎo)教師： 2015 年 1月 4日課 程 設(shè) 計(jì) 評(píng) 語 成績(jī)： 指導(dǎo)教師：_ 年 月 日洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告目 錄第一章 項(xiàng)目背景11.1項(xiàng)目來源11.2開發(fā)目標(biāo)1第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)22.1智能窗簾系統(tǒng)的功能特點(diǎn)22.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖2第三章 智能窗簾系統(tǒng)硬件部分33.1直流電機(jī)硬件部分33.2直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)硬件部分33.2.1 L298N簡(jiǎn)介33.2.2 L298N工作原理43.2.3 L298N實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)及停止的工作方式53.3

3、藍(lán)牙模塊硬件部分53.3.1 HC-06藍(lán)牙模塊簡(jiǎn)介53.3.2 HC-06藍(lán)牙模塊的工作原理63.3.3 HC-06藍(lán)牙模塊的串口通信73.4晶振電路硬件部分73.4.1晶振電路的作用73.4.2晶振電路對(duì)串口通信的影響7第四章 系統(tǒng)功能模塊的軟件設(shè)計(jì)84.1有關(guān)Android的藍(lán)牙知識(shí)84.2 Android關(guān)鍵程序84.3實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目總體效果11第五章 實(shí)訓(xùn)心得12參考文獻(xiàn)13洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告第一章 項(xiàng)目背景1.1項(xiàng)目來源隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高，促使家庭實(shí)現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適

4、化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們的生活習(xí)慣，提高了人們的生活質(zhì)量，智能家居在這種形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生。在現(xiàn)代生活中，窗簾再不僅僅只起到遮擋光線的簡(jiǎn)單的作用。它在整體家居中的裝飾作用越來越突出。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，居民因遷入新居而購買窗簾布藝產(chǎn)品平均每單花費(fèi)在4000元以上，且不乏一次花費(fèi)在2萬元以上者。因此，以遷入新居或裝修后進(jìn)行家用紡織品消費(fèi)為特征的消費(fèi)需求增長(zhǎng)，成為家用紡織品消費(fèi)的主流，明顯地表現(xiàn)為剛性需求的增長(zhǎng)。另外，隨著人們對(duì)居住環(huán)境的要求不斷地提高，智能化的家居產(chǎn)品在人們的生活中將會(huì)逐漸被認(rèn)識(shí)和采納，智能窗簾也正以其強(qiáng)大的人性化功能、驚人的發(fā)展速度以及巨大的市場(chǎng)前景嶄露頭角。

5、1.2開發(fā)目標(biāo)本課題抓住“智能家居”這一理念，在設(shè)計(jì)中力求人性化的智能控制，給用戶帶來最佳的體驗(yàn)。本設(shè)計(jì)以STC90C516RD單片機(jī)1為控制核心，用藍(lán)牙控制窗簾的開關(guān)，讓用戶擁有更好的體驗(yàn)。第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)通過分析功能，本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)模塊如圖2-1所示:圖2-1 系統(tǒng)模塊2.1智能窗簾系統(tǒng)的功能特點(diǎn)本智能窗簾系統(tǒng)的具有的功能特點(diǎn)是，在藍(lán)牙通信的有效距離內(nèi)，可以通過移動(dòng)終端（APP）控制窗簾的開和關(guān)。2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖移動(dòng)終端發(fā)送指令由藍(lán)牙模塊傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)窗簾的智能開關(guān)。圖2-2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三章 智能窗簾系統(tǒng)硬件部分3.1直流電機(jī)硬件部分本設(shè)計(jì)采用的微型直流電

6、機(jī)進(jìn)行的模擬演示，具體參數(shù)為：尺寸：20*15*25軸長(zhǎng)：8mm 、軸徑：2mm、電壓：1-6v、參考電流：0.35-0.4A、3v轉(zhuǎn)速：17000-18000轉(zhuǎn)每分鐘，如圖3-1：圖3-1 直流電機(jī)3.2直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)硬件部分3.2.1 L298N簡(jiǎn)介L(zhǎng)298N是SGS公司的產(chǎn)品如圖3-2，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的電機(jī)。其引腳排列如圖3-3中所示，1腳和 15腳可單獨(dú)引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信號(hào)。圖3-2 L298N芯片圖3-3 L298N

7、引腳圖3.2.2 L298N工作原理L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電機(jī)，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之間分別接2個(gè)電動(dòng)機(jī)。5、7、10、12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，ENA，ENB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)3。1298的邏輯功能如表1所列。表3-1 邏輯功能3.2.3 L298N實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)及停止的工作方式void Go(void)ENA=1; /電機(jī)驅(qū)動(dòng)的使能端，給高電平時(shí)，準(zhǔn)備進(jìn)入工作狀態(tài)IN1=1;/IN1、IN2兩個(gè)引腳接到單片機(jī)的IO口，單片機(jī)通過給IN1、IN2不同IN2=0;/的高低電平，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，Delay_1ms(5000);/調(diào)用延時(shí)函數(shù)，延時(shí)5svoid

8、Back(void)ENA=1;IN1=0;IN2=1;Delay_1ms(5000);void Stop(void) ENA=0;/ 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的使能端，給低電平時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)停止工作。 IN1=0;IN2=0;3.3藍(lán)牙模塊硬件部分本設(shè)計(jì)采用HC-06藍(lán)牙模塊與移動(dòng)終端和單片機(jī)進(jìn)行通信。3.3.1 HC-06藍(lán)牙模塊簡(jiǎn)介藍(lán)牙（BlueTooth)是一種支持設(shè)備短距離通信的無線電技術(shù),功率級(jí)別分CLASS1 100米距離和CLASS2 10米距離兩種。能在包括移動(dòng)電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。藍(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15，工作

9、在2.4GHz 頻帶，帶寬可達(dá)3Mb/s。本設(shè)計(jì)用的是HC-06型號(hào)的藍(lán)牙模塊。如圖3-4. 圖3-4 藍(lán)牙模塊3.3.2 HC-06藍(lán)牙模塊的工作原理1.藍(lán)牙通信的主從關(guān)系 藍(lán)牙技術(shù)2規(guī)定每一對(duì)設(shè)備之間進(jìn)行藍(lán)牙通訊時(shí)，必須一個(gè)為主角色，另一為從角色，才能進(jìn)行通信，通信時(shí)，必須由主端進(jìn)行查找，發(fā)起配對(duì)，建鏈成功后，雙方即可收發(fā)數(shù)據(jù)。理論上，一個(gè)藍(lán)牙主端設(shè)備，可同時(shí)與7個(gè)藍(lán)牙從端設(shè)備進(jìn)行通訊。一個(gè)具備藍(lán)牙通訊功能的設(shè)備，  可以在兩個(gè)角色間切換，平時(shí)工作在從模式，等待其它主設(shè)備來連接，需要時(shí)，轉(zhuǎn)換為主模式，向其它設(shè)備發(fā)起呼叫。 一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備以主模式發(fā)起呼叫

10、時(shí)，需要知道對(duì)方的藍(lán)牙地址，配對(duì)密碼等信息，配對(duì)完成后，可直接發(fā)起呼叫。2. 藍(lán)牙的呼叫過程藍(lán)牙主端設(shè)備發(fā)起呼叫，首先是查找，找出周圍處于可被查找的藍(lán)牙設(shè)備，此時(shí)從端設(shè)備需要處于可被查找狀態(tài)，如：藍(lán)牙耳機(jī)需要按鍵操作才能進(jìn)入可被查找狀態(tài)。主端設(shè)備找到從端藍(lán)牙設(shè)備后，與從端藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行配對(duì)，此時(shí)需要輸入從端設(shè)備的PIN碼，一般藍(lán)牙耳機(jī)默認(rèn)為：1234或0000，立體聲藍(lán)牙耳機(jī)默認(rèn)為：8888，也有設(shè)備不需要輸入PIN碼。 配對(duì)完成后，從端藍(lán)牙設(shè)備會(huì)記錄主端設(shè)備的信任信息，此時(shí)主端即可向從端設(shè)備發(fā)起呼叫，根據(jù)應(yīng)用不同，可能是ACL數(shù)據(jù)鏈路呼叫或SCO語音鏈路呼叫，已配對(duì)的設(shè)備在下次呼叫時(shí)

11、，不再需要重新配對(duì)。 已配對(duì)的設(shè)備，做為從端的藍(lán)牙耳機(jī)也可以發(fā)起建鏈請(qǐng)求，但做數(shù)據(jù)通訊的藍(lán)牙模塊一般不發(fā)起呼叫。鏈路建立成功后，主從兩端之間即可進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)或語音通訊。在通信狀態(tài)下，主端和從端設(shè)備都可以發(fā)起斷鏈，斷開藍(lán)牙鏈路。3.3.3 HC-06藍(lán)牙模塊的串口通信藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中，一對(duì)一串口數(shù)據(jù)通訊是最常見的應(yīng)用之一，藍(lán)牙設(shè)備在出廠前即提前設(shè)好兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間的配對(duì)信息，主端預(yù)存有從端設(shè)備的PIN碼、地址等，兩端設(shè)備加電即自動(dòng)建鏈，透明串口傳輸，無需外圍電路干預(yù)。 一對(duì)一應(yīng)用中從端設(shè)備可以設(shè)為兩種類型，一是靜默狀態(tài)，即只能與指定的主端通信，不被別的藍(lán)牙設(shè)備查找；二是開

12、發(fā)狀態(tài)，既可被指定主端查找，也可以被別的藍(lán)牙設(shè)備查找建鏈。3.4晶振電路硬件部分3.4.1晶振電路的作用晶振電路的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。晶振電路通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。3.4.2晶振電路對(duì)串口通信的影響11.0592MHz能夠準(zhǔn)確地劃分成時(shí)鐘頻率，與UART(通用異步接收器/發(fā)送器)常見的波特率相關(guān)。特別是較高的波特率(19600，19200)，不管多么古怪的值，這些晶振都是準(zhǔn)確，常被使用的。用11.0592MHz可以得到準(zhǔn)確的數(shù)值，而用

13、12MHz就不能得到整數(shù)數(shù)值。通信是一定要準(zhǔn)確發(fā)送和接受的，否則積累誤差就會(huì)產(chǎn)生。第四章 系統(tǒng)功能模塊的軟件設(shè)計(jì)4.1有關(guān)Android的藍(lán)牙知識(shí)在藍(lán)牙中，每個(gè)服務(wù)和服務(wù)屬性都唯一地由"全球唯一標(biāo)識(shí)符" （UUID）來校驗(yàn)。正如它的名字所暗示的，每一個(gè)這樣的標(biāo)識(shí)符都要在時(shí)空上保證唯一。UUID類可表現(xiàn)為短整形（16或32位）和長(zhǎng)整形（128 位）UUID。他提供了分別利用String和16位或32位數(shù)值來創(chuàng)建類的構(gòu)造函數(shù)，提供了一個(gè)可以比較兩個(gè)UUID（如果兩個(gè)都是128位）的方法，還有一個(gè)可以轉(zhuǎn)換一個(gè)UUID為一個(gè)字符串的方法。UUID實(shí)例是不可改變的（immutable

14、），只有被UUID標(biāo)示的服務(wù)可以被發(fā)現(xiàn)。1.兩邊的UUID必須是一樣的，這是一個(gè)服務(wù)的唯一標(biāo)識(shí)，而且這個(gè)UUID的值必須是00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB，因?yàn)槭裁茨?？因?yàn)檫@個(gè)是android的API上面說明的，用于普通藍(lán)牙適配器和android手機(jī)藍(lán)牙模塊連接的。2.在連接的時(shí)候，如果電腦作為server（一直監(jiān)聽是否有服務(wù)連接），android手機(jī)作為client（主動(dòng)和電腦建立連接），則需要在手機(jī)端調(diào)用這樣一行代碼：mmSocket.connect();其中mmSocket是一個(gè)BluetoothSocket類。4.2 Android關(guān)鍵程序And

15、roid程序由藍(lán)牙通信發(fā)送指令到單片機(jī)，以下發(fā)送的”S”、”E”、”W”為三種狀態(tài)，”S”表示停止窗簾的開關(guān)；”E”表示窗簾的開；”W”表示窗簾的關(guān)。/curtain upmbutton_curtain_up.setOnClickListener(new OnClickListener() public void onClick(View v) / Send a message using content of the edit text widget String message = "S" sendMessage(message); );/curtain downmbu

16、tton_curtain_down.setOnClickListener(new OnClickListener() public void onClick(View v) / Send a message using content of the edit text widgetString message = "W"sendMessage(message); ); /curtain stopmbutton_curtain_stop.setOnClickListener(new OnClickListener() public void onClick(View v) /

17、 Send a message using content of the edit text widgetString message = "E"sendMessage(message); );class TD2 extends Thread private final int t;public TD2(int t) super();this.t = t;Overridepublic void run() try Thread.sleep(t * 1000);String message = "E"sendMessage(message);Thread.

18、sleep(5 * 1000);/電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)5s后停止String message1 = "S"sendMessage(message1); catch (InterruptedException e) e.printStackTrace();定時(shí)功能部分代碼，可以設(shè)置定時(shí)時(shí)長(zhǎng)。timer_curtain_down.setOnClickListener(new OnClickListener() public void onClick(View v) String str = et_time.getText().toString();if (!TextUtils.isEmpt

19、y(et_time.getText() final int t = Integer.parseInt(str);Toast.makeText(BluetoothChat.this, "定時(shí)" + t + "秒", 0).show();td2 = new TD2(t);if (t1 != null && t1.isAlive() errupt();if (t2 != null && t2.isAlive() errupt();if (td1.isAlive() errupt();td2.start(); else Toast.makeText(BluetoothChat.this, "請(qǐng)輸入有效值！