關(guān)于智能窗戶(hù)改進(jìn)方案的研究與設(shè)計(jì)

【摘 要】現(xiàn)代社會(huì)，人們的生活水平日漸提高，不僅僅滿(mǎn)足于解決溫飽問(wèn)題。創(chuàng)造一個(gè)智能、便捷、環(huán)保的居住條件已成為現(xiàn)代人生活的基本需求。智能窗戶(hù)的出現(xiàn)改變了人們的生活。根據(jù)搜集有關(guān)資料，市場(chǎng)上現(xiàn)有的智能窗戶(hù)也沒(méi)有能完全符合人們的需求。為此，我設(shè)計(jì)了一個(gè)在溫、濕度適宜，噪聲小時(shí)自動(dòng)開(kāi)窗并能夠在雨天自動(dòng)關(guān)窗，平時(shí)又可以根據(jù)自己需求自動(dòng)開(kāi)關(guān)的智能窗戶(hù)。

【關(guān)鍵詞】智能窗戶(hù)；自動(dòng)；便捷

對(duì)于住樓房的居民來(lái)說(shuō)，大家都有這樣的感受，室內(nèi)溫度忽冷忽熱，時(shí)而潮濕，時(shí)而干燥，影響著家人的身體健康，時(shí)常為一次次的開(kāi)關(guān)窗戶(hù)而感到不便。另外，外面的各種噪聲也嚴(yán)重影響了我們正常的工作休息，睡夢(mèng)中被吵醒，還得拖著疲憊的身體去關(guān)窗戶(hù)。現(xiàn)在的普通推拉窗戶(hù)已經(jīng)無(wú)法解決人們生活中的不便。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，我所設(shè)計(jì)的這種智能窗戶(hù)尚未問(wèn)世。經(jīng)過(guò)網(wǎng)上調(diào)查，已經(jīng)公示的智能窗戶(hù)實(shí)現(xiàn)了根據(jù)室內(nèi)外溫度、濕度的變化控制窗戶(hù)的開(kāi)關(guān)，也可以根據(jù)光照、風(fēng)速的變化控制窗戶(hù)的開(kāi)關(guān)，還有的增加了防雨、防風(fēng)、防盜功能。設(shè)計(jì)更加智能化、人性化，卻沒(méi)有考慮到另外的一些難題：戶(hù)外噪聲大、戶(hù)外溫濕度測(cè)量，多種控制量相矛盾（例如溫、濕度不適宜，戶(hù)外噪聲大的情況），而我所設(shè)計(jì)的智能窗戶(hù)可以彌補(bǔ)這些不足，只需一些簡(jiǎn)單的電路外加一套機(jī)械傳動(dòng)裝置即可，其機(jī)械結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單實(shí)用。

1.研究方案

窗戶(hù)控制器可以使用紅外遙控裝置進(jìn)行模式切換，即噪聲模式、溫、濕度模式和自動(dòng)模式。在噪聲模式下，主要通過(guò)聲音傳感器檢測(cè)環(huán)境噪聲，將檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并與系統(tǒng)設(shè)定值相比較，根據(jù)比較結(jié)果來(lái)控制窗戶(hù)開(kāi)關(guān)。在溫、濕度模式下，主要通過(guò)室內(nèi)、室外溫、濕度傳感器檢測(cè)環(huán)境溫、濕度，將檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并與系統(tǒng)的設(shè)定值相比較來(lái)控制窗戶(hù)開(kāi)關(guān)。在自動(dòng)模式下，利用紅外遙控器可以發(fā)出啟（包括正、反轉(zhuǎn)）、停信號(hào)，當(dāng)控制器接收到此信號(hào)后，可以根據(jù)相應(yīng)控制信號(hào)來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行。本系統(tǒng)應(yīng)用遙控系統(tǒng)主要有兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：一、用戶(hù)可以根據(jù)自己的意愿進(jìn)行窗戶(hù)的開(kāi)關(guān)；二、當(dāng)出現(xiàn)室內(nèi)溫、濕度不適宜，戶(hù)外噪聲大等情況，噪聲對(duì)人們工作、休息的影響已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了溫、濕度對(duì)人們的影響，這時(shí)人們可以通過(guò)模式切換到噪聲模式，通過(guò)噪聲控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)窗戶(hù)開(kāi)關(guān)的控制。本系統(tǒng)還增加了霍爾開(kāi)關(guān)，以判斷窗戶(hù)是否徹底打開(kāi)或徹底關(guān)閉，從而來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行。

2.各模塊硬件選型

單片機(jī)的選擇： 選用PIC16F877單片機(jī)。一開(kāi)始準(zhǔn)備選用AT89S52單片機(jī)，但需要很多A/D轉(zhuǎn)換器，又增加了電路的復(fù)雜程度，成本也相對(duì)較高。而選用PIC16F877單片機(jī)，減少了A/D轉(zhuǎn)換器的個(gè)數(shù)，并且其抗干擾性能好，內(nèi)部資源較豐富。

電機(jī)的選擇：因?yàn)榭刂频膶?duì)象是窗戶(hù)，控制的精度要求較高，考慮實(shí)際運(yùn)用的可行性，所以選用控制方式簡(jiǎn)單、控制精度高的步進(jìn)電機(jī)。

遙控方式的選擇：本系統(tǒng)采用紅外遙控方式，由于紅外線為不可見(jiàn)光，因此，對(duì)環(huán)境影響很小。而且波長(zhǎng)比較小，不會(huì)對(duì)家里的電器設(shè)備產(chǎn)生干擾。其原理簡(jiǎn)單，性?xún)r(jià)比高，在生活中已經(jīng)得到推廣。

窗戶(hù)位置檢測(cè)：當(dāng)窗戶(hù)已經(jīng)徹底打開(kāi)或者關(guān)閉時(shí)，此時(shí)電機(jī)應(yīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。本系統(tǒng)采用的方案是：利用霍爾開(kāi)關(guān)元件和磁鐵組成的檢測(cè)裝置，霍爾開(kāi)關(guān)元件安裝在窗戶(hù)上端兩側(cè)，磁鐵安裝在下端兩測(cè)。通過(guò)此裝置來(lái)判斷窗戶(hù)的位置，繼而控制電機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的操作。

溫、濕度檢測(cè)：本模塊采用的是具有溫、濕度檢測(cè)功能、價(jià)格相對(duì)較低的SHT10芯片；當(dāng)室內(nèi)溫、濕度滿(mǎn)足時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)室內(nèi)溫、濕度不滿(mǎn)足時(shí)，窗戶(hù)外的溫、濕度檢測(cè)電路進(jìn)行判斷，室外不滿(mǎn)足時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，室外滿(mǎn)足時(shí)，通過(guò)檢測(cè)值與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較分析，發(fā)出相應(yīng)的指令控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。

噪聲檢測(cè)：本模塊采用的是BR-ZS1芯片，BR-ZS1芯片支持現(xiàn)場(chǎng)分貝值讀取，具有性能穩(wěn)定，測(cè)試精度高，兼容用戶(hù)環(huán)境檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。工作原理：當(dāng)室外的噪聲值超出標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)，電機(jī)正傳，窗戶(hù)關(guān)閉；在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，窗戶(hù)打開(kāi)。

機(jī)械裝置：主要有電機(jī)、齒輪、齒條組成。電機(jī)固定，帶動(dòng)齒條平動(dòng)，齒條固定在窗戶(hù)底部，以此實(shí)現(xiàn)窗戶(hù)的開(kāi)關(guān)。

3.結(jié)束語(yǔ)

隨著近幾年資源的大量消耗，科學(xué)發(fā)展已成為一個(gè)國(guó)家發(fā)展的主要考慮因素。目前，我國(guó)正處于大力推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)時(shí)期，建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，建筑節(jié)能，門(mén)窗環(huán)保都是未來(lái)發(fā)展的主流趨勢(shì)。智能窗戶(hù)在現(xiàn)階段還屬于一個(gè)新興的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景，普及多功能智能窗戶(hù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

人類(lèi)對(duì)新產(chǎn)品、新技術(shù)的依賴(lài)就像對(duì)水和糧食的渴望。當(dāng)我們擁有彩色電視機(jī)的時(shí)候，還能容忍黑白電視嗎？當(dāng)我們使用遙控器開(kāi)啟電視的時(shí)候，還能容忍用自己的手去切換頻道嗎？同樣，當(dāng)我們擁有智能窗戶(hù)的時(shí)候，我們還會(huì)自己動(dòng)手去開(kāi)關(guān)窗戶(hù)嗎？或許正是由于人類(lèi)的懶惰才促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

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