基于蓝牙控制的智能窗帘设计

王水兵 程嘉卿

【摘 要】 如今智能化自动化的家居慢慢取代了最开始的建立在模拟元件之上的电子家用电器。 现今， 家居智能自动化控制器的研发更是被普遍认为是未来人类私人生活品质提升的大方向之一。而窗帘智能自动控制器作为家居智能控制器的一分子， 在智能家居系统中有着不可忽视的地位。在众多令人眼花缭乱的智能家居设备中，本文着重介绍的是一款基于蓝牙的窗帘智能控制器。 本文设计的窗帘智能控制器的潜在对象是高端住宅区，医院病房， 养老院和行动不便的老年人。 该控制器的开发， 可以根据用户个人喜好对室内光强进行控制， 体现的是现代人文关怀和科学技术的完美结合。

【关键词】 蓝牙控制 自动化 窗帘系统

1. 系统总体方案设计

如图所示，全部系统是一个蓝牙无线通讯系统的设计，它是以STC89C51为内核的主从设备、温度检测模块、蓝牙信号收发模块、电机驱动模块等四大部分构成。通信由主设备发起。在主设备端，经由温度传感器实时检测窗帘周围环境的温度， 把温度信号传至单片机处理，将当前温度显示在显示模块上，实时温度与预设的温度值比较后，单片机将输出脉宽调制（PWM）信号至电机驱动模块，来控制直流电机的制动。

2硬件电路设计

2.1主控模块。本系统最重要部分即主控，主控直接决定数据处理能力。且本系统的蓝牙传输为实时系统，对实时控制能力和数据处理能力要求较高。基于上述考量，选用STC89C52RC芯片，其兼備多个种类的串行通信接口，利于通信，很适用于本系统。

2.1.1晶振电路。晶体谐振器亦或是振荡器的两旁并上某些特定的电容就能够形成一个并联的共振电子线路。进一步把这个特别的共振电子线路加入到负反馈电路中就能够形成另一个振荡电路，而这个电子线路在示波器上所显示的波形为正弦波。另一方面能够将晶振看做电感元器件的条件是频率的值处于某个非常小的特殊的区间内，满足这个条件并不是一件简单的事情，所以就算别的元器件的数值大小等等波动区间非常的大，变化情况非常的明显，整个振荡器件的频率数值也将在一个固定不变的范围内变化，不会有较大的波动。

2.1.2复位电路。复位电路功能为整个系统供电时输出复位信号，在电路回复至初始状态且系统电源平稳之后，不再输出复位信号。为了防止电源开关和电源插头分离过程中引发的震颤妨碍复位，基于电路与操作人员的安全考虑，只有在电源平稳后经过相当一段的时间才可撤去恢复原位的信号。

2.2电源模块。采用独立供电模式的直流降速电机将220V的交流电压通过变压器整流成7.2V 的直流电压给电机供电。LM1117-5.0是一种正向低压降稳压器，通入1A电流时，集成稳压器的压降是1.2V。它们的固有输出电压有1.5V、 1.8V、 2.5V、 2.85V、 3.0V、 3.3V、5.0V等多个版本，精度标准为百分之一;而稳定输出电压为1.2V的稳压器精度则会相对高一点。

2.3蓝牙遥控模块。蓝牙模块可以在实时同步的状态下，输出与输入端通过一种特殊形式的低频载波来输送信号，这种传输信号的方式即为跳频技术。蓝牙4.0设计为2 MHz间隔，最多有40个频道的空间量。首个频道在2401MHz开始，往后间隔1MHz为一个频道，直到频率到2480 MHz，能与所处相同网络内的大多从设备传输信号，且主从设备的时钟功能相结合，一般每秒可以跳1600余次。蓝牙技术是以数据包为基础，同时有着完备的主从架构协议，通常主设备基准时钟一般为312.5txs，而两个时钟周期构成一个槽。运行于不需授权的2.4GHz ISM频段。

2.4温度检测模块。选择DS18B20作为温度传感器，它进行温度检测功能仅需一根数据线，通常称这种为“一线总线”的数字温度传感器。其单总线接口方式具备优良的经济性，很好的抗干扰性，可用于许多恶劣环境的实地实时温度度量，且兼具使用便利等优点，使得使用者能够轻松地构建传感器网。

2.5电机驱动模块。基于具体电路情况分析，采用PWM信号作为电机驱动信号，电机驱动选用L9110 驱动板。通过马达操控驱动芯片L9110是给操控与驱动转动电机研发的具有两个数据传输通道的通过推拉的形式工作的功率增强型特别专制的综合电路元器件。将各个不相干的分开制作的电路集中于单片集成的精密电路内，故而外部与各个电路相关联的元器件所需花费大幅减少，整体稳定性提升。

该芯片具备优良的抗干扰特性;双发送端可以直接控制电机的双向运动，其具备极强的电流驱动性能，各个通道均可通过750至800mA的连续电流，达到顶峰是电流甚至可到1.5至2.0A;另一方面它还具备极小的发送极限负荷能量变化;内含的形状有如夹装二极管可以在工作时放出由电感催生的负担荷载的的逆向突发电流，协助它在控制操作继电器来控制电流开关变化、与交流不同的工作电机、步进电机或控制通断的功率管子的应用上更加稳定可控。

3.系统软件设计

每当传感器模块接收到传送的数据且判别为正确时，中断程序会将T1端口执行初始化操作，紧接着会收到两个模块传递的新数据，相较判断以后输送到命令地址从而对电机执行驱动及经由显示器呈现。接收到控制器传达的指令后，步进电机判断该指令正确与否，假如错误则返回操作，如若正确就接着执行指令，相较做出对应的动作，每当窗帘和推拉窗运动至设定的地点时静止。

【参考文献】

[1] 邓中祚.智能家居控制系统设计与实现[D].辽宁：哈尔滨工业大学硕士学位论文，2015.

[2] 楚焱芳.模糊控制理论综述[J].科技信息， 2009，（04）

[3] 王国维，李文华.时控全自动窗帘机控制器明.家用电器科技，1989（06），22—23

[4] 郭光立.电动窗帘控制器[J].家庭电子，1999（05），22.23

[5] 张晓虎，刘洁.基于单片机的红外窗帘控制器设计明.电子元器件应用，200502），57.60

作者简介：王水兵（1965-），男，汉族，湖北武汉市，武汉纺织大学电子与电气工程学院工程中心，研究方向：医疗设备开发