自調(diào)節(jié)窗簾

介紹

自動調(diào)節(jié)窗簾會自動升高、降低、打開和關(guān)閉您的百葉窗。計(jì)算機(jī)終端充當(dāng)遙控器，通過 RF 向窗簾廣播指令。這些手動調(diào)整與房間當(dāng)前的環(huán)境光和溫度設(shè)置一起存儲在微控制器系統(tǒng)中。當(dāng)在房間內(nèi)找到這些照明和溫度條件時，窗簾會自動重新調(diào)整到之前的水平。

高級設(shè)計(jì)

理由

我們的設(shè)計(jì)基于 Lutron 的 Sivoia 遮陽解決方案（在此處找到 youtube 視頻）。我們特別感興趣的 Lutron 系統(tǒng)功能是遠(yuǎn)程功能和遮陽簾的自動功能。我們注意到，在窗簾內(nèi)創(chuàng)建一個內(nèi)存系統(tǒng)也可能是有利的，該系統(tǒng)將允許它記住用戶以前的設(shè)置并根據(jù)環(huán)境中的當(dāng)前條件自動調(diào)整。此外，我們還創(chuàng)建了一個射頻裝置，將窗簾連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能夠手動調(diào)整窗簾設(shè)置，還可以控制家中的整個系統(tǒng)。

背景數(shù)學(xué)

內(nèi)存表組織

內(nèi)存表中的節(jié)點(diǎn)是使用切比雪夫節(jié)點(diǎn)設(shè)置的。切比雪夫節(jié)點(diǎn)沿單位圓采用均勻的距離，使端點(diǎn)的點(diǎn)彼此更接近，而中間的點(diǎn)則更遠(yuǎn)。我們之所以使用這種設(shè)計(jì)，是因?yàn)槲覀冋J(rèn)為在中間范圍的陰影條件下比在極端范圍內(nèi)有更多的容忍度。

切比雪夫節(jié)點(diǎn)由以下公式定義：對于 n+1 個節(jié)點(diǎn)，x_i = （a+b）/2 + （b-a）/2*cos（（2*i+1）/（2*n+2）*pi），其中 （a，b） 是范圍，0 = i = n。為了確定輕節(jié)點(diǎn)，我們設(shè)置 n = 7（8 個節(jié)點(diǎn)）以獲得 0 到 255 之間的 9 個區(qū)域。為了獲得溫度節(jié)點(diǎn)，我們設(shè)置 n = 3（4 個節(jié)點(diǎn)）以獲得 100 到 180 之間的 5 個區(qū)域。我們選擇這些邊界點(diǎn)是因?yàn)?，?dāng)房屋溫度低于 50 F 或高于 90 F 時，我們預(yù)計(jì)陰影設(shè)置不會發(fā)生變化。即使這些也可能是光照設(shè)置的情況，我們決定保留它們，因?yàn)橐玫墓庹赵O(shè)置是基于光照的差異。

光的切比雪夫公式中的節(jié)點(diǎn)如下：
[2.4499 21.876 56.6648 102.6260 152.3740 198.3352 233.5124 252.5501]

溫度的切比雪夫公式中的節(jié)點(diǎn)如下：
[51.7127 63.8896 81.1104 93.2873]

這些節(jié)點(diǎn)被四舍五入為整數(shù)值，以節(jié)省內(nèi)存使用量并使其更易于比較。

邏輯結(jié)構(gòu)

我們的設(shè)計(jì)包含兩個 ATMEL Mega644 微控制器：一個用于控制計(jì)算機(jī)接口，另一個用于作窗簾。第一個 ATmega644 連接到計(jì)算機(jī)終端。Hyperterm 允許用戶向 MCU 輸入命令以發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)。然后，它們通過 RCT433 傳輸?shù)搅硪粋€ MCU 上的接收器

圖 2.計(jì)算機(jī)終端 MCU 設(shè)置

第二個 MCU 包含兩種作模式：自動和手動。在手動模式下，MCU 接收從第一個 MCU 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并處理指令，將窗簾移動到所需位置。當(dāng)它沒有收到指令時，MCU 切換到自動模式，根據(jù)房間內(nèi)的照明和溫度條件將百葉窗調(diào)整到用戶之前的設(shè)置。然后，MCU 向電機(jī)發(fā)送信號，使其旋轉(zhuǎn)正確的量以調(diào)整陰影。

圖 3.窗簾 MCU 設(shè)置

這些設(shè)計(jì)的詳細(xì)原理圖可在附錄中找到。

硬件/軟件權(quán)衡

電機(jī)可以采用半步或全步配置驅(qū)動。半步是首選，因?yàn)樗峁┝烁嗟尿?qū)動力。不幸的是，這增加了功耗。由于功耗不是該項(xiàng)目的指標(biāo)，因此這是提高弱步進(jìn)電機(jī)強(qiáng)度的可接受解決方案。

百葉窗和擋板位置的分辨率必須與內(nèi)存大小相平衡。該位置將針對特定配置存儲在表中。位置的大小為一個字節(jié)，允許 256 個可能的位置。如果位置的大小為 int，允許 65536 個位置，則將配置映射到可能位置所需的內(nèi)存將增長大約是表長度的 256 倍。存儲可能的配置選項(xiàng)的表的長度由設(shè)置自動點(diǎn)所需的調(diào)整程度決定。為了對條件做出更精細(xì)的響應(yīng)，需要更多的條目。雖然當(dāng)前配置沒有充分利用數(shù)據(jù)空間，但它也提供了對條件的充分響應(yīng)。

在討論實(shí)現(xiàn)第二個 UART 的方法時，ATMega644P 上的輔助硬件 UART 的解決方案被忽略了。雖然硬件解決方案更有利，但由于實(shí)現(xiàn)簡單，軟件 UART 允許對傳輸速率進(jìn)行更精細(xì)的控制。為了降低由于波特率接近其規(guī)格而導(dǎo)致射頻發(fā)射器/接收器對發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)，可以選擇較低的波特率。由于定時器的性質(zhì)，此波特率不需要通過硬件 USART 控制寄存器的分辨率進(jìn)行量化（即不限于微控制器的有限波特率選擇）。由于 RF 通道的共享總線特性和沒有任何頻率多路復(fù)用，因此還需要半雙工通信。

由于各種中斷之間的交互，尤其是通過 RF 鏈路發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的關(guān)鍵區(qū)域，電機(jī)更新中斷和軟件 UART 中斷的時序必須足夠長，以避免數(shù)據(jù)丟失。例如，軟件 UART 采樣率必須足夠長，以便電機(jī)中斷的延遲完成處理，因此在正確的時間一致地采樣位。此斷言將限制波特率，但由于波特率已經(jīng)受到 RF 模塊的限制，因此可以安全地忽略此因素。

窗簾的可控性帶來了可用性的權(quán)衡。雖然應(yīng)該讓用戶可以自由輸入任何任意的調(diào)整值，但高估調(diào)整值會導(dǎo)致陰影做出劇烈調(diào)整，用戶感到恐慌。從交互的角度來看，將調(diào)整范圍限制為常數(shù)可以讓用戶看到足夠的反饋，而不會削弱立即響應(yīng)劇烈變化的能力。

現(xiàn)有專利

電動窗簾的概念在當(dāng)前的節(jié)能策略中并不是什么新鮮事。專利 7389806 討論了一種電動窗簾和用于升高和降低窗簾的通信系統(tǒng)。電動窗簾的想法已經(jīng)被 Lutron 和 Draper 等幾家公司實(shí)施。然而，這些公司都沒有實(shí)施允許窗簾獨(dú)立于人工控制運(yùn)行的內(nèi)存系統(tǒng)

硬件

RF 通信網(wǎng)絡(luò)

從一開始，該項(xiàng)目的目標(biāo)之一就是提供一種與多個遠(yuǎn)程設(shè)備連接的方法。用于此目的的最簡單的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲皇切切瓮負(fù)洹?/p>

圖 4.射頻連接到基站

由于遠(yuǎn)程設(shè)備之間缺乏交互，因此這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是合理的?；究刂扑羞h(yuǎn)程設(shè)備，因此它是網(wǎng)絡(luò)上最權(quán)威的節(jié)點(diǎn)，位于星形的中間。為了減輕基站的負(fù)載，從而減輕控制基站的網(wǎng)關(guān)設(shè)備（例如計(jì)算機(jī)）的負(fù)載，當(dāng)基站正在接收時只有一個遠(yuǎn)程設(shè)備在發(fā)射，而當(dāng)基站正在發(fā)射時，所有遠(yuǎn)程設(shè)備都在接收，這一斷言必須成立。RF 通信鏈路本質(zhì)上是一條共享總線。因此，頻率多路復(fù)用（允許多個遠(yuǎn)程設(shè)備與基站通信）對于本項(xiàng)目來說太復(fù)雜了。

圖 5.RF 發(fā)射器和接收器電路。

盲區(qū)移動

百葉窗使用 2 個 PF35T-48L 步進(jìn)電機(jī)上下移動。電機(jī)使用 4N35 隔離器進(jìn)行光隔離，并由 ULN2003A 達(dá)林頓陣列供電。使用步進(jìn)電機(jī)是因?yàn)樗鼈兊臏?zhǔn)確性，因?yàn)轭A(yù)計(jì)百葉窗會根據(jù)用戶以前的偏好停在特定位置。它們都驅(qū)動一個齒輪，增加系統(tǒng)中的扭矩，從而可以平穩(wěn)地調(diào)整窗簾。線軸用于卷起固定窗簾的繩子?；営糜谥囟ㄏ蚶Γ员銌蝹€齒輪和桿能夠升高和降低陰影。該字符串穿過原始窗簾框架的孔，使其外觀看起來與普通窗簾完全一樣。

圖 6.光隔離器和達(dá)林頓陣列電路

圖 7.用于升高和降低陰影的線軸。

圖 8.滑輪用于調(diào)整拉力的方向。

傳感器輸入

溫度輸入通過使用 LM34 傳感器（與實(shí)驗(yàn)室 5 中使用的傳感器相同）完成。在進(jìn)入 MCU 中的 ADC 之前，使用 LM358 將其放大增益 2 以獲得更高的精度。溫度傳感器輸入進(jìn)入 MCU 的端口 A.0。然后根據(jù) ADC 值計(jì)算當(dāng)前室溫，并用于確定陰影的設(shè)置。

我們使用的光傳感器是 TI 的單片光電二極管和單電源跨阻放大器 OPT101。光輸出隨光強(qiáng)度線性增加。光電二極管有一個內(nèi)部放大器，電阻為 1MO，當(dāng)引腳 4 和 5 連接在一起時使用。由于這個放大器，我們可以將光電二極管的輸出直接插入 MCU 中的 ADC。光傳感器進(jìn)入端口 A.1（傳感器內(nèi)部）和 A.2（傳感器外部）。我們使用了來自 MCU 的 5V 穩(wěn)壓輸入。在強(qiáng)光下，傳感器在電壓表上的讀數(shù)高達(dá) 4.27V，而在遮蓋時讀數(shù)為 .06V。

圖 9.內(nèi)部傳感器電路。

硬件復(fù)雜功能

我們的第一個硬件復(fù)雜化問題來自拉起窗簾。我們創(chuàng)建了初始設(shè)計(jì)和測試代碼，以作電機(jī)來升高和降低窗簾的一側(cè)，而一個人則手動抬起另一側(cè)。我們很快意識到電機(jī)的強(qiáng)度不足以抬起它的陰涼處。然后，我們購買了滑輪并創(chuàng)建了一個滑輪系統(tǒng)來幫助抬起遮陽傘。這也失敗了，因?yàn)樵陔姍C(jī)不再有足夠的扭矩之前，陰影只上升了大約一半。最后，我們購買了一個齒輪，以顯著增加系統(tǒng)的扭矩。這提供了足夠的扭矩來抬起陰影。我們希望購買第二個齒輪來為陰影的另一側(cè)實(shí)施對稱系統(tǒng)，但我們無法找到另一個，因?yàn)楣?yīng)商只有一個齒輪具有正確的齒。因此，我們連接了第二個電機(jī)并對其進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)這提供了足夠的扭矩，可以用一個軸和齒輪抬起窗簾的兩側(cè)。

軟件

用于 RF 通信的輔助 UART

為了方便使用 RCR/T-433 進(jìn)行通信，使用 UART 連接似乎尤為突出。遺憾的是，在基站上，硬件 UART 已經(jīng)用于與網(wǎng)關(guān)設(shè)備通信。由于缺乏對替代微控制器（如 ATMega644P）的研究，并且預(yù)算有限，因此實(shí)施了中斷驅(qū)動的軟件 UART。雖然軟件解決方案的效率遠(yuǎn)不如硬件解決方案，但它便宜、成本低，并且在概念上易于理解。

軟件實(shí)現(xiàn)大致基于 AVR304，它描述了使用定時器的半雙工中斷驅(qū)動 UART 和基于位拆解方法的外部中斷。正如 RF 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中所指出的，由于基帶頻率的共享性質(zhì)，半雙工串行通信方法對于該項(xiàng)目來說是足夠且理想的。此實(shí)現(xiàn)的唯一硬件成本是使用兩個 GPIO 引腳。在軟件成本方面，使用了外部中斷和定時器。

軟件實(shí)現(xiàn)涉及通過多個控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換軟件 UART。

圖 10.軟件 UART 狀態(tài)機(jī)

SW_UART_IDLE_S 通道空閑或剛剛接收或發(fā)送了一個字節(jié)。
SW_UART_RX_S 通道被占用，等待接收字節(jié)。
SW_UART_TX_S 通道被占用，正在傳輸一個字節(jié)。

sw_uart_send_byte 激活一個定時器中斷，該中斷以波特率發(fā)送一個起始位（傳輸下降沿），后跟一個字節(jié)的數(shù)據(jù)和一個停止位（傳輸上升沿）。由于子例程僅啟用中斷，因此它是非阻塞的，并且可以在傳輸字節(jié)時執(zhí)行其他作。傳輸完整字節(jié)后，通道是空閑的。

sw_uart_receive_byte 激活外部中斷以捕獲狀態(tài)位 （下降沿）。觸發(fā)中斷后，計(jì)時器開始以連接的波特率對傳入的數(shù)據(jù)流進(jìn)行采樣。同樣，此 sub 例程僅啟用相關(guān)的 interrupts。它是非阻塞的，可以在未接收到字節(jié)時執(zhí)行其他作。收到完整字節(jié)后，將釋放通道。捕獲字節(jié)后，接收到的數(shù)據(jù)將存儲到變量中。

RF 數(shù)據(jù)封裝

傳輸?shù)膸蛇B續(xù)傳輸?shù)?15 個字節(jié)組成。

第一個字節(jié)（索引 0）是調(diào)整接收器增益和清除接收器捕獲的任何噪聲觸發(fā)的中斷字節(jié)所必需的。同步序列用于允許接收器將即將到來的幀確認(rèn)為實(shí)際幀，而不是噪聲。起始字節(jié)用于向接收方發(fā)出信號，以便在后續(xù)字節(jié)捕獲期間開始存儲編碼的有效負(fù)載。最后，雖然項(xiàng)目中未使用停止字節(jié)，但它既可以用作終止符標(biāo)記，也可以用作錯誤檢查。

必須對有效負(fù)載進(jìn)行編碼才能提供 DC 規(guī)范化。在 Meghan Desai 完成工作之后，以下方案用于對有效負(fù)載進(jìn)行編碼，有效負(fù)載字節(jié)首先發(fā)送有效字節(jié)最少。

有效載荷的格式可支持 254 臺設(shè)備，每臺設(shè)備有 254 個可能的傳感值/命令。發(fā)射器解碼的 payload 格式遵循此格式。

0x00保留在基站的地址空間和傳感器 ID 空間中以供確認(rèn)。在自調(diào)節(jié)百葉窗的特定情況下，支持以下命令并從基站傳輸。

相比之下，遠(yuǎn)程設(shè)備僅傳輸以下有效負(fù)載格式。

對于非值返回作（如盲注調(diào)整），值 0x00 保留給傳感器 ID，“A”用作確認(rèn)收到命令的值。對于值返回作（如“R”），傳感器 ID 對應(yīng)于請求的信息，值是返回的值。故障檢測和錯誤處理（例如在超時時重新發(fā)送命令）由網(wǎng)關(guān)設(shè)備驅(qū)動程序處理。以下從基站到網(wǎng)關(guān)設(shè)備的信息編碼有助于這種交換。

射頻通信鏈路控制

RF 控制組件有助于發(fā)送和接收整個數(shù)據(jù)包。RF 控制必須與串行通信保持非阻塞性，但由于在工程的其余部分大量使用中斷，因此將使用來自主 while 循環(huán)的非中斷驅(qū)動控制。通過此實(shí)現(xiàn)，必須斷言控制過程將被調(diào)用得足夠快，而不會錯過任何數(shù)據(jù)包。

圖 11.射頻連接到基站

RF_IDLE_S RF 信道被清除或剛剛發(fā)送或接收到有效幀。
RF_TX_S RF 通道用于通過軟件 UART 爆破幀。
RF_RX_S RF 通道正在等待接收有效幀。
Rf_payload Valid （ Valid） 接收到的幀已經(jīng)解碼完畢，rf_payload 變量中包含了解碼后的數(shù)據(jù)。

rf_transmit_msg（） 對有效負(fù)載進(jìn)行編碼并將其加載到傳輸緩沖區(qū)中。未啟用任何中斷，并且實(shí)際上不會處理該幀。
rf_receive_msg（） 啟用軟件 UART 字節(jié)捕獲并重置接收幀緩沖區(qū)的條件。
rf_process_byte（） 要么在準(zhǔn)備好時從軟件 UART 中讀取字節(jié)，要么通過軟件 UART 傳輸字節(jié)。這將調(diào)用 sw_uart_receive_byte（） 或 sw_uart_send_byte（）。承認(rèn)從接收到的字符串中處理一個字節(jié)與及時啟動軟件 UART 以捕獲下一個字節(jié)之間的爭用條件。但是，接收到的停止字節(jié)的停止位和同步序列的長度應(yīng)提供足夠的時間，以便在任何編碼的有效負(fù)載數(shù)據(jù)丟失之前再次調(diào)用 process_byte（）。

施加超時是為了處理遠(yuǎn)程設(shè)備可能關(guān)閉或超出范圍的情況?；驹诎l(fā)送命令后等待確認(rèn)消息。如果在超時持續(xù)時間內(nèi)未收到確認(rèn)，則會向網(wǎng)關(guān)發(fā)送錯誤消息。

電機(jī)控制

步進(jìn)電機(jī)通過按順序給線圈通電來運(yùn)行，以便轉(zhuǎn)動電樞并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。在單步配置中，一次只有一個線圈通電。然而，在該項(xiàng)目中，步進(jìn)電機(jī)被配置為以半步為增量轉(zhuǎn)動。以半步驅(qū)動電機(jī)提供額外的驅(qū)動功率，同時消耗更多的電力。此外，它還提供兩倍于全步配置的精度。用于驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的順序如下圖所示。

圖 12.步進(jìn)電機(jī)狀態(tài)機(jī)

為了以特定速度驅(qū)動電機(jī)，使用了計(jì)時器。電機(jī)的轉(zhuǎn)動速率由步長（使用半步配置）的一半乘以計(jì)時器的頻率決定。增加頻率并更快地完成電機(jī)控制序列將導(dǎo)致更快的旋轉(zhuǎn)。以恒定速度驅(qū)動電機(jī)是平穩(wěn)盲動的重要因素。因此，電機(jī)控制被降級為定時器，該定時器觸發(fā)中斷以每秒約 2 轉(zhuǎn)的速度改變電機(jī)輸出。電機(jī)中斷部分由當(dāng)前電機(jī)輸出決定。為了確保實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)移動，在 timer 的單個周期內(nèi)只能進(jìn)行一次到相鄰狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

timer interrupt 通過縮放因子處理將步長轉(zhuǎn)換為位置。位置描述遮板的垂直位置或翻蓋的角度。位置的分辨率是陰影的高度除以 256（以一個字節(jié)表示）?？s放因子由移動一個位置所需的步驟數(shù)決定。通過仔細(xì)記賬，可以準(zhǔn)確地保持絕對空間的位置。對陰影的調(diào)整僅限于這些位置，同時權(quán)衡內(nèi)存大小和微調(diào)控制。完成每個位置的步數(shù)后，調(diào)整位置簿記并遞減調(diào)整變量。

定時器根據(jù)四個調(diào)整變量將電機(jī)連續(xù)調(diào)整到相鄰狀態(tài)：

• adjup_pos 向上調(diào)整陰影

• adjdown_pos 向下調(diào)整陰影

• adjopen_pos 調(diào)整打開角度

• adjclose_pos 調(diào)整閉合角度

通過將調(diào)整變量設(shè)置為非零正數(shù)，計(jì)時器將自動控制物理電機(jī)運(yùn)動以完成調(diào)整，而不會阻止通信組件的任何控制。最初，使用兩個變量允許我們將走勢向上和向下排隊(duì)，這樣它就會在向下走勢之前完成所有向上的走勢（或在收盤前完成所有開倉）。然而，經(jīng)過進(jìn)一步考慮，這個理想似乎很新穎，并不是特別有用。因此，在設(shè)置調(diào)整變量時，互補(bǔ)調(diào)整（例如，設(shè)置 adjup_pos 時為 adjdown_pos）應(yīng)歸零。在某個點(diǎn)將 configuration 存儲到內(nèi)存中的能力比在 movement 結(jié)束時存儲位置更有利。

結(jié)果

執(zhí)行速度

運(yùn)行遮陽簾的電機(jī)是非阻塞的，可以隨時被手動命令覆蓋。輸入手動命令時，將擦除先前的命令并執(zhí)行新命令。這非常適合快速和即時調(diào)整，當(dāng)用戶可能希望停止自動調(diào)整陰影并將該點(diǎn)作為存儲值時。這也消除了以前的閃爍，該閃爍是由于陰影具有同時上下移動的命令而導(dǎo)致的，這會導(dǎo)致陰影著色并經(jīng)常在旋轉(zhuǎn)中丟失步驟，從而降低陰影的準(zhǔn)確性。現(xiàn)在只有一個命令，因此陰影沒有沖突的調(diào)整。

陰影的兩個調(diào)整都會閃爍，然后傳感器值會生成一個非常接近節(jié)點(diǎn)的值。這是因?yàn)楣?jié)點(diǎn)處的數(shù)據(jù)連接不順暢，而是設(shè)置被分割成段。因此，如果傳感器值懸停在某個節(jié)點(diǎn)周圍，則當(dāng)傳感器高于和低于時，它將嘗試在兩個范圍設(shè)置之間來回調(diào)整。電機(jī)不斷嘗試重新調(diào)整，但從未關(guān)閉。為了解決這個問題，我們需要為內(nèi)存系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一種新的方法，也許使用雙線性插值函數(shù)并創(chuàng)建一條連續(xù)曲線。我們沒有實(shí)現(xiàn)這個內(nèi)存模型的原因是實(shí)現(xiàn) smooth 函數(shù)所需的計(jì)算。每個變量 （高度或角度） 的計(jì)算都需要 8 次乘法。這意味著我們在整個代碼中每個循環(huán)都需要 16 次乘法。

準(zhǔn)確性

步進(jìn)電機(jī)為系統(tǒng)提供了非常好的精度，使其能夠獲得窗簾水平的精確點(diǎn)。我們將陰影分成 255 個步驟，或陰影可以停止的位置。這些步驟中的每一個都需要一定的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，這在 steps_per_position 中給出。當(dāng)電機(jī)沒有足夠的扭矩來旋轉(zhuǎn)窗簾或打開百葉窗并且電機(jī)滑動或發(fā)出咔嗒聲時，窗簾精度的唯一缺陷就會出現(xiàn)。這種情況更多地發(fā)生在陰涼處頂部附近，此時電機(jī)必須舉起陰涼處的全部重量。發(fā)生這種情況時，臺階將被丟棄，并且陰影現(xiàn)在位于不正確的位置。為了解決這個問題，我們有一個 calibrate 函數(shù)，它將陰影一直帶到頂部（無需點(diǎn)擊或跳過），然后將位置重置為零。

安全

步進(jìn)電機(jī)通常會大量發(fā)熱，因?yàn)檫\(yùn)行電機(jī)需要大量的功率。為了解決這個問題，當(dāng)電機(jī)不移動窗簾時，我們會關(guān)閉電機(jī)。我們通過向電機(jī)發(fā)送一個字節(jié)的低位來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，這意味著沒有電壓進(jìn)入任何電機(jī)輸入。這不僅可以防止電機(jī)過熱，還可以降低功耗。除此之外，我們的窗簾與家中常見的另一種窗簾一樣安全。

干擾

發(fā)射機(jī)以 433 MHz 的頻率發(fā)出射頻信號。這將干擾以該頻率發(fā)射或接收的任何其他設(shè)備。我們的項(xiàng)目通過為每個接收器關(guān)聯(lián)一個地址來對干擾進(jìn)行分類。如果存在多個遠(yuǎn)程設(shè)備，則使用地址字節(jié)來確定哪些數(shù)據(jù)對該特定設(shè)備有用。任何不包含設(shè)備地址的信號都將被忽略。

可用性

我們的項(xiàng)目在現(xiàn)實(shí)世界中非常實(shí)用。盡管在每個窗口陰影中都有內(nèi)存可能不是最好的情況（非常取決于位置和內(nèi)存設(shè)計(jì)），但它在大多數(shù)情況下非常有用。整個設(shè)備安裝在一個小框架中，可以很容易地被窗簾覆蓋，就像普通的窗簾一樣。此工程可以應(yīng)用于多個窗簾，以使用單個控制源控制所有窗簾。

另一個可用性功能是我們的計(jì)算機(jī)界面。如前所述，它不僅能夠處理到窗簾的傳輸，還能夠處理到任意數(shù)量的遠(yuǎn)程設(shè)備的傳輸（只要有足夠的地址）。這意味著單個基站最多可以控制 256 個遠(yuǎn)程設(shè)備。基站可以擴(kuò)展以作照明、風(fēng)扇和許多其他家用組件。

結(jié)論

期望值

我們很驚訝預(yù)算對我們的項(xiàng)目影響如此之大。最初，我們計(jì)劃使用太陽能和電池來實(shí)施窗簾，以使其更加環(huán)保。然而，經(jīng)過一番研究，我們意識到，買得起能夠持續(xù)運(yùn)行電機(jī)并同時為電池充電的電池和面板太昂貴了。因此，我們采用了典型的壁式插座電源。

我們在抬起和調(diào)整窗簾的極端點(diǎn)（將窗簾一直抬高或完全朝一個方向旋轉(zhuǎn)）時遇到了一些麻煩。然而，當(dāng)我們嘗試使用功率較小的步進(jìn)電機(jī)來創(chuàng)建內(nèi)存系統(tǒng)時，我們預(yù)料到會遇到一些困難。最后，我們最好使用更堅(jiān)固的電機(jī)，并使用更堅(jiān)固的材料（如木材）設(shè)計(jì)我們的框架。但是，由于時間和資源限制，我們無法完成這些任務(wù)。

知識產(chǎn)權(quán)注意事項(xiàng)

產(chǎn)品唯一不是從頭開始創(chuàng)建的部分是窗簾本身。除了窗簾，我們用原材料制造了所有東西。

我們軟件 UART 的一部分代碼來自 Atmel 給出的基本代碼。除此之外，我們所有的代碼都是在我們小組內(nèi)部自行編寫和設(shè)計(jì)的。

道德考慮

在整個項(xiàng)目中，我們盡最大努力維護(hù) IEEE 道德準(zhǔn)則，以創(chuàng)造一種安全且有用的產(chǎn)品來推動技術(shù)進(jìn)步。我們在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時高度重視公益和安全。在項(xiàng)目過程中，我們沒有遇到任何沖突。我們盡我們所能設(shè)計(jì)了這款產(chǎn)品的電路和布線。沒有賄賂案件，如果有，我們不會接受。我們采用了我們熟悉的技術(shù)，并嘗試以有用的方式將它們結(jié)合起來。我們不僅得到了 Land 教授和助教的幫助，還得到了一些以前參加過 ECE 476 的朋友的幫助。我們經(jīng)常與其他團(tuán)體或不同的種族、性別、宗教和其他各種不同的人討論他們的項(xiàng)目，并收到關(guān)于我們項(xiàng)目的反饋。

法律注意事項(xiàng)

我們以 433MHz 的速度傳輸，這在自由傳輸范圍內(nèi)。除了傳輸之外，我們的窗簾還充當(dāng)完全可作的普通手動窗簾。沒有其他法律問題需要考慮。

附錄

源代碼

程序文件

main.c
rfcomm.c
serial.c
softuart.c
stepper.c
uart.c

頭文件

main.h
ops.h
端口聲明.h
rfcomm.h
serial.h
softuart.h
步進(jìn)器.h
uart.h

圖表

圖 13.Base Station Schematic 全尺寸 sch 文件

圖 14.遠(yuǎn)程站原理圖全尺寸 sch 文件

圖 15.Motor Driver Schematic 全尺寸 sch 文件

圖 16.傳感器原理圖 sch 文件

圖 17.OPT101 光電二極管原理圖

成本