基于STM32F107的智能窗帘控制系统设计

基于STM32F107的智能窗帘控制系统设计

【摘要】实际生活中窗帘成型不易改动为自动化的特点，设计基于STM32F107控制的智能窗帘控制系统，该系统基于一天中光线强弱不断变化的特点，实现了一天中随着日照强度的不同动态控制窗帘的打开与闭合。此外，为使得智能窗帘系统更加人性化，在设计中加入了用户自定义控制模块，从而实现智能窗帘系统的个性化定制。

【关键词】STM32F107；光线传感器；以太网；智能窗帘

1.引言

随着物联网的发展，特别是在当今移动化、智能化的浪潮下，现代家居环境开始向着舒适化、安全化发展。在一年四季中，随着不同季节，人们对于窗帘的打开与闭合的操作是不一致的；在每一天中，随着天气的变化以及时间段的不同，人们对于窗帘的打开与闭合的操作又是不一致的；另外，当上班或者出门在外的时候，也有对家里的窗帘进行控制的需求。这也就为智能窗帘系统的研发提供了市场价值。本文基于此特点，主要探讨智能窗帘系统的设计与实现过程。

2.系统总体设计

智能窗帘系统由微处理器模块、光线采集模块、以太网接收模块、用户按键模块、信息显示模块、电机驱动模块六部分组成，其系统结构框图如图1所示：

智能窗帘系统有三种控制模式：自感应控制模式、用户自定义控制模式以及远程终端控制模式。

自感应控制模式采用光线采集模块以及时钟配置模块来实现，主要是通过对光线强弱变化的感知发送对应信号给微处理器，在与设定的时间匹配的情况下，控制电机的运动从而实现窗帘的智能化打开与关闭。

用户自定义主要采用按键以及显示屏来实现，用户通过按键的设置以及显示屏的信息确认，来个性化定制窗帘的动作。

远程终端控制模式通过以太网与微处理器之间进行数据通信来实现，在联网的情况下，用户在远端发送命令给微处理器，微处理器通过以太网接收到命令后，执行对应的操作。

3.系统硬件设计

本系统硬件设计主要包括主控制模块、光线采集模块、用户设置模块、和下位机电机驱动模块四部分。如图2所示，

主控制模块采用STM32F107芯片。STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。STM32F107芯片集成了各种高性能工业标准接口。在系统设计过程中，考虑到实用性以及可扩展性，故而选择STM32F107作为微处理器，其主要作用是控制整个系统的智能化动作以及相关信息的显示。

光线采集模块选用光线传感器ISL29004.它是新一代光-数字传感器，其内部集成了电流放大器、用于消除人为光闪烁的50HZ/60HZ抑制滤波器及16位ADC转换器。它是一个能将光强转换为16位I2C总线格式的的标准数字输出信号器件。，进而将信号导入到微处理器。

用户设置模块选用智能可编程的LCD触摸屏和ENC28J60以太网网络接口芯片。智能可编程的LCD触摸屏是将对界面开发的过程简化，从而在设计过程中只需关系系统核心功能的实现就行。利用它可以实现上位机界面的编写以及用户自定义模式相关信息的显示设定；基于系统设计过程中开发的难度以及成本问题，故而在智能窗帘控制系统设计中选用DM9161以太网网络接口控制芯片来实现远程终端控制模式的接入。

电机驱动模块考虑到对窗帘的动作不需要太大的功率需求，故而选用低功率电机，主要作用是执行微处理器过来的命令，对窗帘进行智能化开关或者闭合。

系统硬件设计部分核心板生成的PCB如图3所示：

4.系统软件设计

本系统软件设计是利用STM32系列微控制器的下位机程序和用户智能可编程LCD触摸屏的交互进行设计，软件设计程序流程图如图4所示。

智能窗帘控制系统软件部分主要包括用户模式选择程序、光线采集数据处理程序、模式命令处理程序、TCP/IP协议程序以及电机驱动程序。

用户模式选择程序主要处理用户控制模式的选择以及完成所选定控制模式的初始化工作；光线采集数据处理程序主要用来讲光信号最终转换为微处理器所需的电信号并进行存储以作为下一步的判定；模式命令处理程序主要用来处理各种控制模式下，判定何种情况下需要执行何种操作以及将输入信号转换为驱动电机所需的脉冲信号；TCP/IP协议程序主要用来将初始化网络设置以及对网络信号的接受；电机驱动程序主要处理传送过来的电信号，并最终转换为驱动电机工作的脉冲信号。

限于篇幅，本文只给出核心的命令判定程序：

5.结论

本文利用不同时刻日光强度不同的基本原理结合光线传感器技术以及以太

网技术的特点，采用STM32F107芯片设计出智能化窗帘控制系统，此系统不断能够对窗帘进行智能化人性化控制，而且充分考虑到实际生活中窗帘已经安装成型，大幅度改动难度大的特点，整个系统只需安装在窗帘滑道处即可使用。实验结果表明此系统可以实现方便快捷以及人性化智能化家庭窗帘的控制，且操作简单，可扩展性强，具有一定的推广和应用价值。

参考文献

[1]蒋峰，朱俊杰.嵌入式网络温度测控系统[J].仪表技术与传感器，2007（9）：29-31.

[2]唐文彦.传感器[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]黄勤.单片机原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2010.

[4]徐科军.传感器与检测技术[M].北京：电子工业出版社，2010.

[5]叶朝辉，杨士元.智能家居网络研究综述[J].计算机应用研究，2009（9）：4-8.

[6]薛圆圆.21天学通ARM嵌入式开发[M].北京：电子工业出版社，2011.