智能窗戶控制系統(tǒng)

郭存良 張西蘋

摘 要：智能窗戶系統(tǒng)以AT89C52為核心配備各種傳感器，能夠檢測盜賊并經(jīng)過GSM向你發(fā)信息，自動監(jiān)測室內(nèi)外溫度和室內(nèi)有毒氣體濃度并自動改善，使窗戶真正的智能起來，不但保留了傳統(tǒng)窗戶的功能還與智能家居聯(lián)合起來，使人們的日常生活方便許多，提高人們的生活品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：STC89C52、自動調(diào)節(jié)、智能、GSM、1602液晶

引言

傳統(tǒng)的窗戶功能簡單，在室內(nèi)煙霧過大和下雨時都要手動去開窗或關(guān)窗。而在室內(nèi)溫度較高時，打開窗戶和通風(fēng)換氣是不可能的。并且很多的窗戶系統(tǒng)沒有比較智能功能，因此紅外檢測和防盜系統(tǒng)安裝在窗口中。當(dāng)有人從窗戶進入偷竊是，蜂鳴器發(fā)出聲音，并通過GSM發(fā)送短信告知，極大程度降低了損失。

現(xiàn)在雖然出現(xiàn)了智能家居產(chǎn)品，但是沒有具體的設(shè)計，經(jīng)常缺少像溫濕度檢測功能、發(fā)送短信功能等功能。窗戶是智能家居的重要組成部分。因此，智能窗戶控制系統(tǒng)能更好地實現(xiàn)對窗戶的智能控制和安全保護，提高家居的安全性、方便性、舒適性和藝術(shù)性。

1 系統(tǒng)的概述

1.1設(shè)計原理以及組成結(jié)構(gòu)

以STC89C52單片機為核心，配備多種傳感器監(jiān)測控制的電子部分和由步進電機和風(fēng)扇組成的機械部分組成了智能窗戶控制系統(tǒng)，步進電機通過轉(zhuǎn)動動滑輪組控制窗戶的狀態(tài)。傳感電路實時檢測室內(nèi)有害氣體濃度，光亮度，室內(nèi)外的溫濕度等信號，再與設(shè)置的參數(shù)相比較，，最后由檢測窗的狀態(tài)，由單片機調(diào)整步進電機控制窗戶開關(guān)，框架圖如下圖所示：

1.2重要組成部分

1.2.1單片機與步進電機電路

該系統(tǒng)采用芯片的是AT89C52是一款低電壓，高性能的處理芯片。晶振12MHz價格低廉性能強勁。而步進電機電路由ULN2003模塊組成。其主要工作就是通過電源提供的動力帶動窗戶運動，通過電機正反轉(zhuǎn)動控制窗戶的開關(guān)。

1.2.2溫濕度探測電路

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一種溫度和濕度復(fù)合傳感器，它包含校準(zhǔn)的數(shù)字信號輸出。采用特殊的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，保證了產(chǎn)品的可靠性和長期穩(wěn)定性。單片機與DHT11之間采用單總線數(shù)據(jù)格式，高位先出，并且能夠一次傳40位。溫濕度傳感置于窗外，可快速準(zhǔn)確檢測到溫濕度變化，控制窗戶的狀態(tài)。

1.2.3 光敏電阻電路

對環(huán)境光強十分敏感的LY-C1光敏傳感器在本電路中用于探測環(huán)境光強度。輸出狀態(tài)的靈敏度可以靈活調(diào)節(jié)。在周圍光強沒有達到設(shè)定值或者超過設(shè)定值，輸出高電平或者低電平。由此可以把光敏電阻放在窗外監(jiān)測外界環(huán)境亮度，判斷白天和黑夜，再由單片機檢測IO口的變化控制窗戶的狀態(tài)。

1.2.4紅外檢測防盜電路

此激光防盜電路探測器由發(fā)射頭發(fā)射紅外線，接頭接收紅外線兩部分構(gòu)成，一般探測器處于非活動狀態(tài)。如果有人站在發(fā)射和接收探頭之間擋住紅外線，接收頭沒有接收到發(fā)射探頭發(fā)射的紅外線，探測器停止輸出低電平。所以小偷越過窗戶經(jīng)過紅外探頭傳感器時，可以快速察覺，然后蜂鳴器發(fā)出聲音GSM模塊向用戶手機發(fā)送短信然后關(guān)閉窗戶。整個窗戶可以保證實現(xiàn)防盜。

1.2.5 液晶顯示電路

此電路采用LCD1602液晶。它是一種工業(yè)字符型液晶，可同時顯示16x02即32個字符。用來顯示室內(nèi)外亮度、日期和時間、室內(nèi)外溫度濕度。

1.2.6紅外遙控系統(tǒng)

紅外遙控指實現(xiàn)對被控目標(biāo)的遙遠控制分為紅外發(fā)光二極管和紅外接收管兩部分。紅外遙控有很強抗干擾能力，信息傳輸十分穩(wěn)定，操作方便，價格低廉等優(yōu)點。

1.2.7煙霧傳感器和換風(fēng)系統(tǒng)電路

煙霧傳感器MQ-2放置在窗口，如果室內(nèi)有毒氣體或者煙霧超過初始設(shè)定值時，啟動換風(fēng)系統(tǒng)進行換氣，并且控制步進電機打開窗戶，改善室內(nèi)的空氣狀況，蜂鳴器發(fā)出聲音提醒人們采取相應(yīng)的措施。

1.2.8 GSM模塊

本模塊主要采用西門子的GSM-TC35，通訊接口是RS232，能夠與單片機相連，能夠快速，安全，可靠的傳輸數(shù)據(jù)，語音，短信等服務(wù)。TC35的工作電壓在3.3V-3.5V。模塊有AT命令接口，還有天線連接器直接插SIM卡使用，十分方便。

2系統(tǒng)總流程圖

上電后單片機工作開始。步進電機模塊首先使窗戶關(guān)閉。各種傳感器檢測控制模塊實時監(jiān)測各個方面并將檢測的信號送給單片機。如果煙霧傳感器檢測室內(nèi)有可燃氣體或濃霧超過初始設(shè)定值，濕溫度傳感器檢測到室外濕度超過初始設(shè)定的值時，單片機都可以快速控制電機打開或者關(guān)閉窗戶，同時蜂鳴器發(fā)出聲音，風(fēng)扇啟動改變空氣質(zhì)量。當(dāng)窗口打開時，紅外探測器探測到窗口附近的物體。單片機控制電機關(guān)窗，并且蜂鳴器發(fā)出聲音并通過GSM向用戶手機發(fā)送短信提醒。然后關(guān)窗。在距離相對較遠時還可以通過遙控遠距離控制開，關(guān)窗。如下圖2所示流程圖

3設(shè)計特點

現(xiàn)在許多的窗戶都是手動控制開關(guān)勞煩費力，如果家人不在遇到特殊情況不能快速的處理，這是個很大的安全隱患，而本產(chǎn)品通過將光敏，溫濕度等多個感器連接到單片機上，遙控遠程控制窗戶的狀態(tài)，后經(jīng)蜂鳴器和GSM發(fā)短信告訴人們發(fā)生的事情，很好的解決了這些問題。并且換風(fēng)系統(tǒng)加過濾器，過濾器還可以定期清潔，都體現(xiàn)了作品人性化的設(shè)計。因此我們發(fā)明的智能窗戶控制系統(tǒng)，當(dāng)有意外發(fā)生時，系統(tǒng)可以快速準(zhǔn)確的自動處理。并且整套設(shè)備的器件簡單實用，低廉的價格完全可以滿足大多數(shù)人的需要。

4總結(jié)

智能窗戶控制系統(tǒng)的設(shè)計考慮到各種，以單片機為核心，在配備各種傳感器功能齊全，可以應(yīng)對一些基本的情況。還可以遠程控制和手動雙種控制窗戶;實時自動檢測顯示室外溫度提醒出行的家人，晚上發(fā)現(xiàn)有人越窗，蜂鳴器立刻報警，高效準(zhǔn)確的保護家人，還可以準(zhǔn)確的檢測危險氣體，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，在此智能家居提出之時，具有很好的前景，相信在投入市場以后一定收到廣大市民的歡迎

參考文獻：

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