簡述家居環(huán)境的智能監(jiān)控系統(tǒng)設計

（浙江無限新能源股份有限公司，浙江 嘉興 314500）

簡述家居環(huán)境的智能監(jiān)控系統(tǒng)設計

王占領

（浙江無限新能源股份有限公司，浙江 嘉興 314500）

文章介紹了一種用于監(jiān)控家居環(huán)境的智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)以AT89C52單片機作為系統(tǒng)核心，用于檢測家居環(huán)境中的相對濕度、溫度和光照等級，該系統(tǒng)能根據(jù)環(huán)境狀況進行智能調(diào)節(jié)，用以提高家居環(huán)境質(zhì)量。

智能監(jiān)控系統(tǒng)；家居環(huán)境；溫度；濕度；光照

1 系統(tǒng)組成

該控制系統(tǒng)主要由多種模塊構(gòu)成，包括具有檢驗光照強度作用的模塊、單片機模塊、濕度檢測以及溫度檢測模塊、警報模塊、鍵盤、顯示模塊、時間顯示模塊以及電源、執(zhí)行模塊。該系統(tǒng)的功能實現(xiàn)主要依賴于數(shù)據(jù)比較，通過傳感器測量出的數(shù)據(jù)同設定數(shù)據(jù)之間的比較，繼而對單片機發(fā)出指令，對繼電器開關予以控制，從而啟動和關閉設備，鍵盤用于進行設定值的輸入，而顯示設備則用以顯示當前環(huán)境的狀況以及顯示時鐘、日歷。

2 硬件電路的設計

單片機應用系統(tǒng)中最小的系統(tǒng)、時鐘電路以及溫度測量電路和濕度測量電路共同組成了其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2.1 最小系統(tǒng)概述

系統(tǒng)主要組成包括AT89C52單片機、顯示模塊、鍵盤、時鐘以及復位模塊。除顯示模塊以及鍵盤外的三種模塊共同組成了該應用系統(tǒng)。鍵盤的連接采用了獨立接口，判斷鍵盤操作的主要原理是通過監(jiān)測高低電平來判斷是否有鍵閉合，若按下某一鍵，那么相應的數(shù)據(jù)線便會專為低電平，因此可以判定有操作，那么對操作數(shù)值進行讀入，用于設置濕度范圍以及溫度范圍。圖形液晶顯示是目前采用較為廣泛的顯示模塊，主要用于對當前環(huán)境的相關數(shù)據(jù)顯示，以及對日期和日歷、時鐘的顯示。

2.2 溫濕度測量電路及控制電路

作為測量溫濕度電路，主要采用了先進的數(shù)字式溫濕度傳感器SHT15 對溫濕度信號進行采集及處理，實現(xiàn)對環(huán)境溫濕度的智能控制功能。SHT15 是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器，將濕度傳感器、信號放大調(diào)理、A/D 轉(zhuǎn)換、I2C 線接口全部集成于一個芯片上，具有全校準相對濕度及溫值輸出，I2C 總線數(shù)字輸出接口，露點值計算輸出功能，免圍元件，濕度值輸出分辨率為l4 位，溫度值輸出分辨率為12 位，可編程降至l2 位和8 位，CRC 數(shù)據(jù)傳輸校驗功能，片裝載的校準系數(shù)可保證100% 的互換性。SHT15 與單片機的接口電路為∶GND 為接地端；DATA 為雙向串行數(shù)據(jù)總線； SCK 為串行時鐘輸入端； VDD 為電源端，范圍為2. 4 ～ 5. 5 V； NC 為空管腳.溫濕度傳感器將采集的溫度、濕度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，這些數(shù)字信號與相應的給定的數(shù)值進行比較，單片機發(fā)出相應的控制信號控制加濕裝置、去濕裝置、加溫裝置、降溫裝置等執(zhí)行設備的動作，實現(xiàn)對室內(nèi)溫度、濕度的控制。

2. 3 光照強度測量電路及控制電路

作為測量光照強度電路，主要采用光敏電阻。光敏電阻是采用半導體材料制作，利用內(nèi)光電效應工作的光電元件。它在光線的作用下其阻值往往很小。在黑暗的環(huán)境里，它的電阻值很高。當受到光照時，光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值越低。 入射光消失后，光敏電阻的阻值逐漸恢復原值。在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當波長的光線照射時，電流就會隨光強的增加而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。當光照強度檢測電路中，發(fā)光二極管LED1、LED2、LED3 均不發(fā)光時，表示光照強度暗； 發(fā)光二極管LED1發(fā)光、LED2、LED3 均不發(fā)光時，表示光照強度弱； 發(fā)光二極管LED1、LED2均發(fā)光、LED3 不發(fā)光時，表示光照強度中； 發(fā)光二極管LED1、LED2、LED3 均發(fā)光時，表示光照強度強。當陽光照到光敏電阻上，光照等級自動增強時，單片機發(fā)出相應的控制信號，控制電動機正轉(zhuǎn)，將窗簾自動拉合； 當光照等級自動變?nèi)鯐r，單片機發(fā)出相應的控制信號，控制電動機反轉(zhuǎn)，將窗簾自動拉開。

2.4 日歷電路以及時鐘電路

該系統(tǒng)中使用的日歷電路以及時鐘電路采用的是Dallas公司出產(chǎn)的時鐘芯片，該DS1302芯片為串行實時芯片，具有時鐘以及靜態(tài)的RAM，通訊方式為串行通訊，能夠同單片機實現(xiàn)方便的對接。該芯片作為涓流充電芯片，其功能的實現(xiàn)主要依賴于其內(nèi)的實時日歷時鐘系統(tǒng)以及一個靜態(tài)的RAM，其同單片機之間的時間通訊主要依賴于串行接口。其交流信息內(nèi)容包括年、月、日、時、分、秒以及星期等，月天數(shù)以及閏年天數(shù)能夠自動調(diào)整，而一天的時間可以通過AMPM的劃分制定決定是十二小時制還是二十四小時制。該芯片同單片機之間的通訊只需要三個I/O線，即串行時鐘SCLK數(shù)據(jù)線以及復位端口。

3 軟件的設計

系統(tǒng)軟件的設計描述主要包括以下內(nèi)容：濕度處理、溫度處理、主程序、光照處理以及鍵盤功能和顯示、執(zhí)行控制等。以下便對程序的整體思路進行詳細的論述：主程序的運行過程主要為，對光照、濕度、溫度進行測量，對光照、濕度、溫度進行處理，通過鍵盤進行查詢，最終由執(zhí)行機構(gòu)予以執(zhí)行。當定時器時間達到預定時間后，系統(tǒng)會對現(xiàn)場予以保護，并顯示數(shù)據(jù)，繼而恢復現(xiàn)場，返回到主程序。主要用于實時顯示濕度、溫度、光照以及時鐘，并對溫度、光照、濕度等預期值進行上限以及下限的設定，通過良方數(shù)據(jù)的比較，若是實時的溫度、濕度以及光照數(shù)值較之下限值較低，那么系統(tǒng)便控制加溫設備進行加溫、加濕設備進行加濕，并命令電動機翻轉(zhuǎn)將窗簾拉開。若是實時數(shù)據(jù)較之于上限值較高，則系統(tǒng)會控制相關設備執(zhí)行同上述動作相反的動作。并且若是實時環(huán)境相關數(shù)據(jù)超出預期范圍，除了上述動作外，系統(tǒng)還會控制警報器發(fā)出警報信號，并亮起指示燈。

結(jié)語

本文介紹的控制系統(tǒng)在靈敏性上較高，且精度于穩(wěn)定性相對比其他系統(tǒng)都具有極大的優(yōu)勢，按照該設計方式制作出的系統(tǒng)投入較低，且能夠使用在多種環(huán)境中對其環(huán)境條件進行調(diào)節(jié)。

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TU23 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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