基于MP430单片机的智能窗帘控制系统设计

基于MP430单片机的智能窗帘控制系统设计通过对直流伺服电机无线数据传输模块和单片机MSP430的研究,提出了智能窗帘控制系统的设计方法采用直流伺服电机TG-38243000-90K作为驱动电机,L298N作为运动驱动芯片;主控单元采用MSP430单片机接收并处理来自TSL230B传感器检测的光强信号DS18B20传感器检测的温度信号键盘输入信息PTR8000无线信号和窗帘位置检测信号,同时根据获得的信息向电机控制器发出信号,控制直流伺服电动机的动作;最后利用齿轮传动技术,在ICCAVR软件开发平台上实现了窗帘开度控制。1、随着信息自动化和通信等技术的不断进步,智能窗帘控制系统在家居大型会议室等领域得到了广泛的使用,最大限度地满足人们对窗帘开度的各种需求尤其在智能家居领域克服传统的窗帘的许多缺点,为人们提供了更方便快捷舒适安全的生活环境,提高了人类的生活质量本设计采用数字式传感器技术无线信号传输系统和MSP430单片机,实现了远程通信和LED显示以及自动控制功能。2、硬件结构框架设计基于MSP430单片机的智能窗帘控制系统主要由数据采集模块无线遥控模块键盘模块窗帘位置检测模块中央控制单元电机控制和LED显示七个部分组成(一)数据采集部分主要利用传感器技术完成温度和光强数据的采集。（二）无线遥控部分主要由NRF905发送器完成。（三）按键部分主要完成人工手动控制功能。（四）驱动电机采用直流伺服电机TG-38243000-90K。（五）L298N作为运动驱动电路。（六）使用键盘和PTR8000无线遥控器作为系统的输入。（七）过液晶LCD输出系统信息中央控制单元采用MSP430单片机,完成对接收到的数据进行处理,并控制直流伺服电机完成对窗帘的控制。其结构框图如图所示3、系统硬件接口电路设计3.1TSL230B光强传感器接口电路设计光强检测采用TSL230B传感器,TSL230B设备的输出是一个标准的TTL其引脚功能表可查阅TSL230B光强传感器引脚说明书光强检测传感器TSL230B的灵敏度是由两个逻辑输入S0和S1组成,灵敏度调整使用电子虹膜技术灵敏度可以设置为三个等级分别为1倍,10倍或100倍输出频率缩放控制由两个逻辑输入S2和S3来完成其工作原理为当S2和S3都为低电平时输出频率不变,当S2为高电平S3为低电平输出频率为原频率的1/2,当S2为低电平S3为高电平输出频率为原频率的1/10,当S2和S3都为高电平时输出频率为原频率的1/100.其硬件接口原理如图2所示。3.2PTR8000无线传输接口电路设计该接口由10个数字输入/输出I/O组成,按照工作可分为三组,模式控制SPI接口状态输出接口其中模式控制接口由TRX_CETX_ENPWR组成,控制PTR8000的四种工作模式PI接口由SCKMISOMOSI以及CSN组成,在配置模式下单片机通过SPI接口配置PTR8000的工作参数,在发射/接收模式下单片机SPI接口发送和接收数据;状态输出接口,提供载波检测输出CD地址匹配输出AM数据就绪输出DR其引脚说明如表2所示在发射模式中,PTR8000自动产生前导码和CRC校验码,数据准备就绪DR信号通知MCU数据传输已经完成.其工作过程为上电以后,MCU首先配置PTR8000模块,先将PWRTX_ENTRX_CE设为配置模式;MCU通过SPI将配置数据移入PTR8000模块;当MCU有数据需要发往规定节点时,接收节点的地址和有效数据,通过SPI接口传送给PTR8000,MCU设置TRX_CETX_EN为高来启动传输,PTR8000内部处理;如果AUTO_RETRAN被设置为高,PTR8000将连续地发送数据包直到TRX_CE被设置为低;当TRX_CE被设置为低时,PTR8000结束数据传输并将自己设置成待机模式3.3伺服电机和驱动芯片接口设计驱动电机采用直流伺服电机TG-38243000-90K,L298N作为运动驱动芯片L298N工作电压方式为直流,直流电动机采用PWM信号平滑调速其工作原理为L298可以驱动两台直流减速电机,使用PWM控制如果要控制窗帘的升降,可将In1,In2和In3,In4两对引脚分别接高电平和低电平,使用单片机的两个端口给出PWM信号,从而实现对窗帘开度的控制伺服电机和驱动芯片接口设计如图3所示4、系统软件设计4.1窗帘位置检测工作原理系统采用槽式光耦进行窗帘四个位置的定位检测其工作原理为当窗帘处于光耦槽中时,发光的二极管则无法把光传递给接收的三极管,三极管处于截止状态,当光耦槽中没有窗帘,则三极管接收到光,三极管处于导通状态,由此来判断窗帘的大概位置4.2主控模块流程设计系统首先上电复位完成对单片机传感器各端口模块初始化和Y值及Y值优先级设置,其中Y=3的优先级小于Y=1或Y=2然后单片机根据接收到的外界信息的类型,进行相应的数据分析和处理后,通过电机控制器控制直流伺服电机完成对窗帘的控制其主流程如图4所示4.3窗帘位置控制实现主要函数主要定义了端口初始化程序port_init()延时函数delay()模数转换初始化函数adc_init()模数转换函数adc_conv()和设备初始化函数init_devices()和主函数main()等,其中主要程序代码为#includeiom16v.h#includemacros.hvoidinit_devices(void){port_init();timer0_init();adc_init();SREG=0X80;}voidmain(void){init_devices();while(1){}}系统利用MSP430单片机与TSL230B传感器DS18B20传感器实现了光强信号温度信号的检测,利用MSP430单片机与PTR8000组成无线数据通信系统,实现系统遥控功能研究了单片机强大的控制功能和信息采集的准确性,利用传感器检测到的信号,同时利用对直流伺服电机的控制实现了窗的自动控制。