基于多傳感器的浴室智能排氣控制系統(tǒng)

高重陽　李夢晗　王麟博　郭新宇

摘 要：本設(shè)計是一個智能浴室除霧系統(tǒng)，旨在通過實現(xiàn)浴室智能化解決人們在沐浴時遇到的諸多不便。系統(tǒng)通過各種傳感器對浴室內(nèi)溫濕度，水汽含量和氣壓的實時監(jiān)測，獲取浴室內(nèi)的各種環(huán)境參數(shù)，并把數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)中，對各項環(huán)境參數(shù)融合處理，根據(jù)結(jié)果控制排氣扇的開關(guān)，以提高浴室內(nèi)舒適度，實現(xiàn)智能化控制。實踐證明，本設(shè)計具有操作簡單、適用范圍廣、自動化程度高等特點。

關(guān)鍵詞：智能浴室;STM32;溫濕度傳感器

物聯(lián)網(wǎng)智能家居大行其道的今天，人們對家庭用電器產(chǎn)品的智能化、舒適化和方便的操作要求越來越高，從而使家用電器從追求簡單的功能需求轉(zhuǎn)為高質(zhì)量，舒適度，智能化，健康管理化，人性化服務(wù)等多功能的產(chǎn)品需求。

浴室是家庭生活經(jīng)常使用的地方，傳統(tǒng)的浴室內(nèi)的電器設(shè)施功能單一，其舒適度和安全性不能滿足現(xiàn)代人們的需求。本文提出采用多傳感器聯(lián)合的方式，檢測浴室內(nèi)的溫度、濕度、水汽含量、氣壓等參數(shù)，通過對環(huán)境參數(shù)融合處理，控制浴室內(nèi)的環(huán)境，滿足智能化和舒適度等的要求。[1]

1 總體設(shè)計思路

采用溫濕度傳感器檢測室內(nèi)的溫度和濕度，采用壓力傳感器測試浴室內(nèi)的氣壓值，然后通過傳感器檢測到的環(huán)境參數(shù)融合輸出值智能控制排氣扇的開關(guān)以減少淋浴過程的水汽含量，根據(jù)壓力傳感器的數(shù)值調(diào)節(jié)排氣量的大小，以實現(xiàn)室內(nèi)空氣的流通功能。通過對上述的各種物理量的控制，來滿足浴室內(nèi)智能化控制和舒適度的要求。

2 系統(tǒng)工作原理

通過各種傳感器對浴室內(nèi)溫濕度，水汽含量和氣壓的實時監(jiān)測，獲取浴室內(nèi)的各種環(huán)境參數(shù)，并把數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)中，單片機(jī)負(fù)責(zé)對各項環(huán)境參數(shù)融合處理，根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果控制排氣扇的開關(guān)，從而達(dá)到浴室內(nèi)舒適度的提高和智能化的控制。

圖1 系統(tǒng)工作原理框圖

圖2 浴室智能除霧和排氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)原理圖

3 硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件電路主要由STM32F407ZGT6單片機(jī)、SHT10數(shù)字溫度傳感器、LCD顯示屏等器件組成。本文設(shè)計的數(shù)據(jù)采集檢測系統(tǒng)[2]主要采集浴室中的溫度、濕度、氣壓三種數(shù)據(jù)。其中電壓需要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換單元，實現(xiàn)由模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，而溫度的檢測采用數(shù)字溫度傳感器SHT10，可直接輸出二進(jìn)制數(shù)據(jù);轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的電壓、電流和溫度通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和結(jié)果的顯示;整個數(shù)據(jù)檢測部分以單片機(jī)為控制核心，通過單片機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測單元、A/D轉(zhuǎn)換單元和顯示單元間的協(xié)調(diào)工作。其中單片機(jī)為中心控制芯片，利用SHT10數(shù)字溫度傳感器來實現(xiàn)溫濕度測試，TFT-LCD顯示模塊顯示檢測的結(jié)果。

4 軟件設(shè)計

系統(tǒng)通電開始之后，完成對CPU主芯片模塊的初始化、系統(tǒng)時鐘的初始化，隨后，對SHT10數(shù)字溫度傳感器模塊﹑NPA表貼壓力傳感器模塊及TFT-LCD液晶顯示模塊進(jìn)行初始化操作。然后將各個I/O口傳入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換之后，使最終的結(jié)果在TFT-LCD屏上完整顯示。系統(tǒng)將獲得的數(shù)據(jù)與單片機(jī)設(shè)置閾值比較，若未超過設(shè)定閾值，重復(fù)檢測刷新數(shù)據(jù)，若超過設(shè)定閾值，排氣扇打開，警報燈光亮起，直至低于閾值。[3]系統(tǒng)軟件總設(shè)計流程圖3所示。

圖3 系統(tǒng)軟件總設(shè)計流程圖

5 總結(jié)

本研究設(shè)計的基于多傳感器的浴室智能除霧和排氣控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測室內(nèi)溫度、濕度、氣壓值，并顯示在液晶屏上。通過各傳感器融合的數(shù)據(jù)智能判斷浴室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)并智能控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)改善浴室內(nèi)的環(huán)境。能夠設(shè)置舒適環(huán)境參數(shù)范圍，超限報警提示，調(diào)節(jié)排氣扇開關(guān)來調(diào)節(jié)室內(nèi)氣壓等參數(shù)。通過實驗得到的參數(shù)結(jié)果基本可以令人滿意，基本上驗證了該系統(tǒng)的可行性。

參考文獻(xiàn)：

[1]王江紅，胡湘娟，陽泳.基于STM32的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（02）：23.

[2]曹圓圓.基于STM32的溫度測量系統(tǒng)[J].儀器儀表與分析監(jiān)測，2010（01）：16-18.

[3]劉映宏.基于STM32的溫濕度測量系統(tǒng)設(shè)計[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（05）：104-105.

[4]劉火良，楊森.STM32庫開發(fā)實戰(zhàn)指南[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2013.5.