關于智能窗戶改進方案的研究與設計

【摘 要】現代社會，人們的生活水平日漸提高，不僅僅滿足于解決溫飽問題。創造一個智能、便捷、環保的居住條件已成為現代人生活的基本需求。智能窗戶的出現改變了人們的生活。根據搜集有關資料，市場上現有的智能窗戶也沒有能完全符合人們的需求。為此，我設計了一個在溫、濕度適宜，噪聲小時自動開窗并能夠在雨天自動關窗，平時又可以根據自己需求自動開關的智能窗戶。

【關鍵詞】智能窗戶；自動；便捷

對于住樓房的居民來說，大家都有這樣的感受，室內溫度忽冷忽熱，時而潮濕，時而干燥，影響著家人的身體健康，時常為一次次的開關窗戶而感到不便。另外，外面的各種噪聲也嚴重影響了我們正常的工作休息，睡夢中被吵醒，還得拖著疲憊的身體去關窗戶。現在的普通推拉窗戶已經無法解決人們生活中的不便。經過市場調查，我所設計的這種智能窗戶尚未問世。經過網上調查，已經公示的智能窗戶實現了根據室內外溫度、濕度的變化控制窗戶的開關，也可以根據光照、風速的變化控制窗戶的開關，還有的增加了防雨、防風、防盜功能。設計更加智能化、人性化，卻沒有考慮到另外的一些難題：戶外噪聲大、戶外溫濕度測量，多種控制量相矛盾（例如溫、濕度不適宜，戶外噪聲大的情況），而我所設計的智能窗戶可以彌補這些不足，只需一些簡單的電路外加一套機械傳動裝置即可，其機械結構原理簡單實用。

1.研究方案

窗戶控制器可以使用紅外遙控裝置進行模式切換，即噪聲模式、溫、濕度模式和自動模式。在噪聲模式下，主要通過聲音傳感器檢測環境噪聲，將檢測到的模擬信號轉換為數字信號并與系統設定值相比較，根據比較結果來控制窗戶開關。在溫、濕度模式下，主要通過室內、室外溫、濕度傳感器檢測環境溫、濕度，將檢測到的模擬信號轉換為數字信號并與系統的設定值相比較來控制窗戶開關。在自動模式下，利用紅外遙控器可以發出啟（包括正、反轉）、停信號，當控制器接收到此信號后，可以根據相應控制信號來控制電機的運行。本系統應用遙控系統主要有兩點優勢：一、用戶可以根據自己的意愿進行窗戶的開關；二、當出現室內溫、濕度不適宜，戶外噪聲大等情況，噪聲對人們工作、休息的影響已遠遠超過了溫、濕度對人們的影響，這時人們可以通過模式切換到噪聲模式，通過噪聲控制系統實現對窗戶開關的控制。本系統還增加了霍爾開關，以判斷窗戶是否徹底打開或徹底關閉，從而來控制電機的運行。

2.各模塊硬件選型

單片機的選擇： 選用PIC16F877單片機。一開始準備選用AT89S52單片機，但需要很多A/D轉換器，又增加了電路的復雜程度，成本也相對較高。而選用PIC16F877單片機，減少了A/D轉換器的個數，并且其抗干擾性能好，內部資源較豐富。

電機的選擇：因為控制的對象是窗戶，控制的精度要求較高，考慮實際運用的可行性，所以選用控制方式簡單、控制精度高的步進電機。

遙控方式的選擇：本系統采用紅外遙控方式，由于紅外線為不可見光，因此，對環境影響很小。而且波長比較小，不會對家里的電器設備產生干擾。其原理簡單，性價比高，在生活中已經得到推廣。

窗戶位置檢測：當窗戶已經徹底打開或者關閉時，此時電機應停止轉動。本系統采用的方案是：利用霍爾開關元件和磁鐵組成的檢測裝置，霍爾開關元件安裝在窗戶上端兩側，磁鐵安裝在下端兩測。通過此裝置來判斷窗戶的位置，繼而控制電機執行相應的操作。

溫、濕度檢測：本模塊采用的是具有溫、濕度檢測功能、價格相對較低的SHT10芯片；當室內溫、濕度滿足時，電機停止轉動；當室內溫、濕度不滿足時，窗戶外的溫、濕度檢測電路進行判斷，室外不滿足時，電機停止轉動，室外滿足時，通過檢測值與系統設定值進行比較分析，發出相應的指令控制電機的轉向。

噪聲檢測：本模塊采用的是BR-ZS1芯片，BR-ZS1芯片支持現場分貝值讀取，具有性能穩定，測試精度高，兼容用戶環境檢測監控系統等優點。工作原理：當室外的噪聲值超出標準范圍時，電機正傳，窗戶關閉；在標準范圍之內時，電機反轉，窗戶打開。

機械裝置：主要有電機、齒輪、齒條組成。電機固定，帶動齒條平動，齒條固定在窗戶底部，以此實現窗戶的開關。

3.結束語

隨著近幾年資源的大量消耗，科學發展已成為一個國家發展的主要考慮因素。目前，我國正處于大力推進城鎮化建設時期，建筑行業蓬勃發展，建筑節能，門窗環保都是未來發展的主流趨勢。智能窗戶在現階段還屬于一個新興的朝陽產業，具有廣闊的發展前景，普及多功能智能窗戶具有重要的現實意義。

人類對新產品、新技術的依賴就像對水和糧食的渴望。當我們擁有彩色電視機的時候，還能容忍黑白電視嗎？當我們使用遙控器開啟電視的時候，還能容忍用自己的手去切換頻道嗎？同樣，當我們擁有智能窗戶的時候，我們還會自己動手去開關窗戶嗎？或許正是由于人類的懶惰才促進了科學技術的發展。

【參考文獻】

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