家居环境感光窗帘智能控制与调节系统
◎ 基于OV511芯片的USB摄像头驱动(for Linux) ◎ video4linux视频软件(for Linux) ◎ PCMCIA驱动(for Linux) ◎ IDE驱动(for Linux)
◎ SD/MMC卡驱动程序(for Linux)
◎ Framebuffer驱动——TFT 640×480液晶屏(for Linux) ◎ 触摸屏驱动(for Linux)
◎ 10M/100M以太网卡DM9000驱动 (for Linux) ◎ Madplay、boa移植(for Linux) ◎ uC/OS-II (v2.52)移植代码 ◎ ZLG/FS文件管理系统软件包
◎ ZLG/FFS支持写平衡的NAND Flash驱动软件包 (for uC/OS-II) ◎ ZLG/FTP-S嵌入式FTP服务器软件包(for uC/OS-II) ◎ 支持RS485/422MODBUS RTU协议软件包(for uC/OS-II) ◎ ZLG/GPS软件包(for uC/OS-II) ◎ ZLG/GPRS软件包(for uC/OS-II) ◎ 串口软件包 ◎ I2C 软件包
◎ 实验源代码，芯片数据手册 其可选硬件如下： ◎ GPRS模块：选配。 ◎ GPS模块：选配。
◎ VGA PACK板：VGA接口，在Linux和Win CE系统下均不闪烁。 ◎ 10M 以太网：CS8900 (PACK)。 ◎ 摄像头(USB接口)。 ◎ PC键盘(USB接口)。 ◎ 鼠标(USB接口)。
3.2 I/O设备
一个实用的嵌入式系统常常配有一定的外部设备，构成一个以微处理器为核心的计算机系统。这些外部设备包括输入设备，如键盘、触摸屏等；输出设备，如显示器等；完成数据控制和转换的设备，如定时器、计数器、模/数转换器、数/模转换器等。这些外部设备中，有的是以微控制器形式集成为片上设备，其他的通常是单独实现。
嵌入式处理器通常集成了大量I/O模块，因此I/O接口可被认为是处理器的一
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部分。I/O接口电路与嵌入式处理器之间通过内部总线交换信息。从编程结构看，I/O模块可分为数据输入寄存器、数据输出寄存器、控制寄存器、状态寄存器、模式寄存器等。
图 3.3 I/O模块功能框图
模式寄存器：只写，用于设置I/O接口的工作方式； 控制寄存器：只写，用于控制I/O接口的工作； 状态寄存器：只读，用于获取I/O接口的工作状态； 数据输入寄存器：只读，用于获取外设数据； 数据输出寄存器：只写，用于向外设输出数据；
不同I/O接口，寄存器数量和功能也不相同，复杂的接口可能具有更多的寄存器。
本文以GPF4作为传感器信号输入，MagicARM2410 实验箱上采用了达林顿管驱动芯片ULN2003 来驱动四相步进电机，其控制口线为GPC0、GPC5、GPC6 和GPC7，只要正确输出I/O 控制时序，即可控制步进电机转动。通过 4 个GPIO 输出有序的矩形脉冲，控制ULN2003 驱动四相步进电机实现正反转，启停调速的功能。控制的方法采用双四拍（AB―BC―CD―DA―AB）。
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4 软件设计
本设计为智能窗帘设计，其主程序流程图如下所示：
开始初始化白天工作模式夜间工作模式开启白天/夜间模式否室内是否太暗电机反转关闭窗帘是窗帘是否完全关闭电机正转打开窗帘是否电机停止转动结束
图4.1 系统流程图
如图所示，为本系统软件设计的流程图。初始化之后，首先进行判断是白天工作模式还是夜间工作模式。如果是白天工作模式，则根据生活常识，白天应该打开窗帘。则在白天工作模式下，有光敏传感模块进行检测室内光线强度。如果光线太暗，则触发电机正转打开窗帘，随着窗帘开度的增加，室内光线变亮，光敏传模块实时检测室内光线信号，直到光线强度达到要求时候，电机停止转动。如果室内光线没有达到要求，则电机继续正转，继续增大窗帘开度。如果在夜间工作模式下，只需关闭窗帘即可。则在夜间，电机反转进行关闭窗帘，然后实时判断窗帘是否完全关闭。如果窗帘没有完全关闭，则电机继续反转进行关闭窗帘，如果判断窗帘已经完全关闭，则电机停止转动。
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5 安装与调试
5.1 窗帘框架的制作与安装
窗帘架的构成及窗帘的布置如图所示：
图5.1窗帘框架图
先将两只类似皮带轮的滑轮作为主动轮和从动轮，在主动轮的槽底用胶水粘贴一圈薄胶皮以增加摩擦力。主动轮固定在电动机的轴上，将电动机固定在窗帘架的一端，将从动轮固定在窗帘架的另一端；固定时要适当调整两动轮的位置，以达到绷紧滑轮上拉绳的目的。窗帘杆选用不锈钢管，使左右窗帘能重合，且能很好的滑动。拉绳的接头处与左右窗帘的第一环相连。假设窗帘的初始位置如上图所示是闭合的，那么电动机反转时，左窗帘在拉绳的带动下沿窗帘杆向左运动；同时，右窗帘在拉绳的带动下沿窗帘杆向右移动，这样就达到了窗帘由合到开的目的。同理，电机正转就实现了窗帘由开到合。
5.2 测试分析
在实际调试时，发现当打开窗帘的指令发出后，电机转动，带动窗帘打开；但在发出停止指令后，电机没有停下而依旧在转动；当发出闭合指令时，电机能向相反的方向转动，带动窗帘闭合。通过宿主机发出打开、停止和闭合指令后，电机能带动窗帘正确运动。测试照片如图所示：
图 5.2 测试图片
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6 总结
本设计通过红外有线控制对窗帘进行打开、闭合和停止等操作，操作灵活、方便，具有较高的抗干扰能力。至于定时控制模式下的设计，由于本人水平有限，只完成了此模式下的总体思路设计和部分软件设计，没有达到预期的效果。
此外，本设计还可以在此基础上进行功能拓展，比如增加光控模式、报警模式。光控模式主要是根据室内外的光线强弱对比，来控制窗帘的打开与闭合；报警模式是在室内多个合理位置设置传感器，对不同位置进行布防，一旦有入侵物，报警电路报警，促使家庭主人提高警惕，减少人身和财产损失。
通过此次设计，自己将课堂上学到的理论知识同实际制作相结合，在实践中检验自己的学习成果。在实际运用中，有很多知识需要去自我学习，反复思考，对所学知识进行整合，从而选择出最优方案。同时，整个设计过程也暴露出自身的不足，比如软件编写能力有待加强。
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参考文献
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