實務專題報告書ir.hust.edu.tw/bitstream/310993100/4088/1/bd99a19-無線... ·...
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實實務務專專題題報報告告書書 無無線線光光感感測測控控制制窗窗簾簾
指 導 老 師 ： 趙 維 和
專題製作學生：
四技電四甲 廖韋仲 BD99028
四技電四甲 曾建惇 BD99026
中 華 民 國 一百零二 年 十二 月 二十五 日
修 平 科 技 大 學 電 機 工 程 系 DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING
HSIUPING UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
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摘要
本專題為無線光感測控制窗簾,可利用光感測器判斷室內亮度是否
過亮或過暗,透過無線訊號的傳輸,來控制窗簾是否起閉,來降低或增
加室內亮度,達到智慧化控制。本專題使用光照度感測器.Zigbee 無
無線感測技術以及工業配線控制概念,並自行設計電路及自行配線完
成本專題。
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目錄
一、緒論---------------------------------------------- 5
二、相關原理
1. 低轉速高扭力馬達-------------------------------- 6
2. 光照度感測器------------------------------------ 6
3. 繼電器------------------------------------------ 6
4. 微動開關---------------------------------------- 7
5. 馬達正逆轉控制---------------------------------- 7
6. Zigbee介紹 ------------------------------------- 8
7. ADC原理 ---------------------------------------- 9
三、製作流程------------------------------------------ 10
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四、程式碼 ------------------------------------------- 16
五、結論---------------------------------------------- 26
六、參考文獻------------------------------------------ 27
4
圖目錄
圖 1:光照度感測器 ------------------------------------- 10
圖 2:模組閘道器---------------------------------------- 10
圖 3:KIT板模組---------------------------------------- 11
圖 4:控制馬達正逆轉電路-------------------------------- 11
圖 5:整體控制電路及模組-------------------------------- 12
圖 6:模擬居家環境-------------------------------------- 12
圖 7:製作模型裁切木板過程------------------------------ 13
圖 8:木板加工過程-------------------------------------- 13
圖 9:加裝馬達模型圖------------------------------------ 14
圖 10:焊接馬達正逆轉控制電路過程----------------------- 14
圖 11:焊接馬達正逆轉控制電路過程----------------------- 14
圖 12:整線過程----------------------------------------- 15
圖 13:製作窗簾 ----------------------------------------- 15
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一、緒論
隨著科技進步的速度,人們對生活環境的要求越來越高,我們想到
說能夠使居住環境更加智慧化,模擬智慧化窗簾,窗簾會因會亮度高
或暗來做啟閉,我們主要設置手動跟自動兩個開關來控制馬達,透過
光照度感測器,當亮度過高窗簾將會放下,相反之亮度過暗時窗簾將
會升起,我們為了能將窗簾上升或下降到一定位置,加裝了微動開關
這樣一來窗簾做升降時不會過高或過低。
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二、相關原理
1. 低轉速高扭力馬達
本專題至所以選用這個馬達是因為, 本專題是利用鐵棒加上桌
巾來模擬窗簾,而鐵棒有一定的重量,要帶動必須有一定的扭力,
因此我們選用高扭力的馬達來拖動。
2. 光照度感測器
光照度可用照度計直接測量,被光均勻照射的物體,在 1 平方米
面積上得到的光通量是 1 流明時,他的照度是 1 勒克斯(勒克斯是
光照度的單位),因此本專題利用這感測器來判斷亮度。
3. 繼電器
也稱電驛,是一種電子控制電器,它具有控制系統(又稱輸入迴
路)和被控制系統(又稱輸出迴路),通常應用於自動控制電路中,
他實
際上是用較小的電流去控制較大電流,的一種[自動開關],故在電
路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。
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4. 微動開關
微動開關是一種機器式的開關,就是這邊要去碰觸到他他才會
開始有動作,他裡面包含一個拉桿,一般他裡面有 2.3條線,其中有
一個是 com接點,另一個是 a接點,叫做 no,那就是正常情況下它是
no,另外一個叫做 b接點,它是 nc接點,就是在開關沒有被碰觸下
com接點跟 nc接點是通的,那當你碰觸到開關,按到按鈕,它的 com
就會變成通向 a接點,這種裝置在一般我們的洗衣機的先蓋上面就
有還有汽車的門上也會有。
5. 馬達正逆轉控制
本專題將繼電器跟開關聯接起來的電路焊接起來,用以控制馬
達正逆
6. Zibee介紹
是一種低速短距離傳輸的無線網路協定，底層是採用 IEEE
802.15.4 標準規範的媒體存取層與實體層。主要特色有低速、低
耗電、低成本、支援大量網路節點、支援多種網路拓樸、低複雜
度、快速、可靠、安全。ZigBee協定層從下到上分別為實體層
（PHY）、媒體存取層（MAC）、網路層（NWK）、應用層（APL）
等。網路裝置的角色可分為 ZigBee Coordinator、ZigBee Router、
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ZigBee End Device等三種。支援網路拓撲有星型、樹型、網型等
三種。
網路層(NWK)
網路層負責以下工作：
• 加入與離開某個網路
• 將封包作安全性處理
• 傳送封包到目標節點
• 找尋並維護節點間的繞徑路線
• 搜尋鄰節點
• 儲存相關鄰節點資訊
ZigBee Coordinator額外工作：
• 發起一個網路
• 設定各項網路參數
• 分派網路位址並規範網路位址分發原則
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7. ADC原理
ADC類比數位轉換器，理論上有三個參數很重要，一個是輸入電
壓範圍(例如正負 5V)，一個是轉換位元數(例如 16 bit)，一個是
取樣頻率(例如 1 MHz)。
ADC會在每次觸發(1 MHz表示 1秒觸發 100萬次)時，比較輸入的類
比訊號值落在哪個範圍，譬如拿 1.5 Volt乾電池當作輸入時，ADC
會判斷出目前的輸入是落在 1.5/(10/216) =9830.4即第9830~第9831
區間，這時候輸出訊號就是一組對應十進位為 9830的二進位數位訊
號(01方波型態)0001001100110011。再比如說你有一個 Vpp = 10 Volt
的 1 kHz正弦波訊號，V(t)=10 sin(2*3.1415926*1000*t)在這個正
弦波訊號的一個週期內，經過的時間 0.001秒，這段時間可以讓 ADC
用來當作觸發的方波(1 MHz)經過 1000次，每次方波經過上升邊緣就
表示一次觸發，因此你的一個週期正弦波會被觸發取樣 1000次，隨
著每次輸入訊號的強弱，取樣到的訊號會被分配到不同的區間數值
V(t)/(10/216)通常取樣到的數值可以直接從匯流排進入記憶體、再進
入螢幕顯示或硬碟儲存。
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三、製作流程
圖 1-光照度感測器
圖 2-模組閘道器
11
圖 3-kit板模組
圖 4-馬達正逆轉控制電路
12
圖 5-整體控制電路及模組
圖 6-模擬居家環境所做裝飾及加裝 LED燈條方便感測亮度
13
圖 7-為製作模型裁切木板過程
圖 8-為使裁切下來的木板更加美觀所做的加工 14
圖 9-將馬達固定在模型上的樣子
圖 10、11-焊接控制馬達正逆轉的控
制電路
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圖 12-裝上微動開關線路整合的過程
圖 13-製作窗簾
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四、程式碼
//-----------------------------------------------------
--------------
// Filename: ex.c
// Description: 照度亮度偵測(A/D)範例
//-----------------------------------------------------
--------------
//-----------------------------------------------------
--------------
// INCLUDES
//-----------------------------------------------------
--------------
#include "hal_defs.h"
#include "hal_cc8051.h"
#include "hal_int.h"
#include "hal_mcu.h"
#include "hal_board.h"
#include "hal_lcd.h"
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#include "hal_keypad.h"
#include "hal_uart.h"
#include "hal_buzzer.h"
#include "hal_led.h"
#include "hal_rf.h"
#include "util.h"
#include "util_lcd.h"
#include "basic_rf.h"
#include "M170.h"
#include "M270.h"
#include "B217_Protocol.h"
uint8 Rfbuf[127];
uint8 Txbuf[127];
uint8 RfLen;//存放對方 RF進來的資料長度
uint8 RSSIVAL;
uint8 A;
//-----------------------------------------------------
--------------
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void main(void)
{
uint16 val;
// Initalise board peripherals
halBoardInit();
Setbasic(RF_CHANNEL ,PAN_ID,0x3831);
//ZigBee Protocol 0 1 2 3
Txbuf[0]=0x2B;Txbuf[1]=0x00;
Txbuf[2]=0X38;Txbuf[3]=0X31;
RSSIVAL=0;
while (TRUE)
{
halLcdClear();
M170_Init();
M270_Init();
halLcdWriteLine(HAL_LCD_LINE_1, "** M170 Test **");
halLcdWriteLine(HAL_LCD_LINE_2, " Bright = % ");
while (TRUE)
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{
val = M170_GetValue();
if (val > 2000)
{
val -= 2000;
}
else
{
val = 0;
}
val /= 120;
if (val > 100)
{
val = 100;
}
halLcdDisplayUint8(HAL_LCD_LINE_2, 10, HAL_LCD_RADIX_DEC,
val);
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if(basicRfPacketIsReady())//當有別人無線訊號進入 如果為
真就進去判斷是
{
RSSIVAL=basicRfGetRssi();
RfLen = basicRfReceive(Rfbuf,127,NULL);//會回傳對方 RF的
資料長度
//
halLcdDisplayUint8(HAL_LCD_LINE_1,5,HAL_LCD_RADIX_DEC ,
Rfbuf[0]);//顯示收到資料
//UART
if (Rfbuf[2]==0xE1 && Rfbuf[3]==0x03 && Rfbuf[4] == 0x00 )
{
A=0;
Txbuf[4]=0x00;
basicRfSendPacket(0xE103,Txbuf,5);
}
if (Rfbuf[2]==0xE1 && Rfbuf[3]==0x03 && Rfbuf[4] == 0x05 )
{
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A=5;
Txbuf[4]=0x05;
basicRfSendPacket(0xE103,Txbuf,5);
}
if (Rfbuf[2]==0xE1 && Rfbuf[3]==0x03 && Rfbuf[4] == 0x10 )
{
A=10;
Txbuf[4]=0x10;
basicRfSendPacket(0xE103,Txbuf,5);
}
if (Rfbuf[2]==0xE1 && Rfbuf[3]==0x03 && Rfbuf[4] == 0x15 )
{
A=15;
Txbuf[4]=0x15;
basicRfSendPacket(0xE103,Txbuf,5);
}
if (Rfbuf[2]==0xE1 && Rfbuf[3]==0x03 && Rfbuf[4] == 0x20 )
{
22
A=20;
Txbuf[4]=0x20;
basicRfSendPacket(0xE103,Txbuf,5);
}
if (Rfbuf[2]==0xE1 && Rfbuf[3]==0x03 && Rfbuf[4] == 0x25 )
{
A=25;
Txbuf[4]=0x25;
basicRfSendPacket(0xE103,Txbuf,5);
}
}
if(A==0)
{
M270_SetDO(0);
M270_SetDO1(0);
}
if( A==5)
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{
M270_SetDO(0);
M270_SetDO1(11);
halMcuWaitMs(300);
}
if( A==10)
{
M270_SetDO(0);
M270_SetDO1(0);
halMcuWaitMs(300);
}
if (A==15 )
{
M270_SetDO(11);
M270_SetDO1(0);
halMcuWaitMs(300);
}
if( A==20 && val>30)
24
{
M270_SetDO(11);
M270_SetDO1(0);
halMcuWaitMs(300);
}
if(A==20 && val<30)
{
M270_SetDO(0);
M270_SetDO1(0);
}
if (A==25&&val<30)
{
M270_SetDO(0);
M270_SetDO1(11);
halMcuWaitMs(300);
}
if(A== 25 && val>30)
{
25
M270_SetDO(0);
M270_SetDO1(0);
}
}
}
}
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五、結論
本專題使用了光照度感測器、Zigbee無線感測技術以及工業配線
控制概念,經由光感測器知道說室內亮度是否過高或過低,透過無線
信號的傳輸來控制窗簾是否啟閉,本專題是模擬居家空間的環境未來
可以應用在實際居家環境,藉此可以達到節能減碳又更便利的居家生
活。
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六、參考文獻
1.Zigbee介紹
http://www.ni.com/white-paper/6631/zht/
2.低轉速高扭力馬達
http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1608071
004307
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