智能窗戶控制系統

郭存良 張西蘋

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

關鍵詞：STC89C52、自動調節、智能、GSM、1602液晶

引言

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

現在雖然出現了智能家居產品，但是沒有具體的設計，經常缺少像溫濕度檢測功能、發送短信功能等功能。窗戶是智能家居的重要組成部分。因此，智能窗戶控制系統能更好地實現對窗戶的智能控制和安全保護，提高家居的安全性、方便性、舒適性和藝術性。

1 系統的概述

1.1設計原理以及組成結構

以STC89C52單片機為核心，配備多種傳感器監測控制的電子部分和由步進電機和風扇組成的機械部分組成了智能窗戶控制系統，步進電機通過轉動動滑輪組控制窗戶的狀態。傳感電路實時檢測室內有害氣體濃度，光亮度，室內外的溫濕度等信號，再與設置的參數相比較，，最后由檢測窗的狀態，由單片機調整步進電機控制窗戶開關，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，通過電機正反轉動控制窗戶的開關。

1.2.2溫濕度探測電路

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

1.2.3 光敏電阻電路

對環境光強十分敏感的LY-C1光敏傳感器在本電路中用于探測環境光強度。輸出狀態的靈敏度可以靈活調節。在周圍光強沒有達到設定值或者超過設定值，輸出高電平或者低電平。由此可以把光敏電阻放在窗外監測外界環境亮度，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。

1.2.4紅外檢測防盜電路

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

1.2.5 液晶顯示電路

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

1.2.6紅外遙控系統

紅外遙控指實現對被控目標的遙遠控制分為紅外發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，信息傳輸十分穩定，操作方便，價格低廉等優點。

1.2.7煙霧傳感器和換風系統電路

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

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，可靠的傳輸數據，語音，短信等服務。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閉。各種傳感器檢測控制模塊實時監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有可燃氣體或濃霧超過初始設定值，濕溫度傳感器檢測到室外濕度超過初始設定的值時，單片機都可以快速控制電機打開或者關閉窗戶，同時蜂鳴器發出聲音，風扇啟動改變空氣質量。當窗口打開時，紅外探測器探測到窗口附近的物體。單片機控制電機關窗，并且蜂鳴器發出聲音并通過GSM向用戶手機發送短信提醒。然后關窗。在距離相對較遠時還可以通過遙控遠距離控制開，關窗。如下圖2所示流程圖

3設計特點

現在許多的窗戶都是手動控制開關勞煩費力，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，后經蜂鳴器和GSM發短信告訴人們發生的事情，很好的解決了這些問題。并且換風系統加過濾器，過濾器還可以定期清潔，都體現了作品人性化的設計。因此我們發明的智能窗戶控制系統，當有意外發生時，系統可以快速準確的自動處理。并且整套設備的器件簡單實用，低廉的價格完全可以滿足大多數人的需要。

4總結

智能窗戶控制系統的設計考慮到各種，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，晚上發現有人越窗，蜂鳴器立刻報警，高效準確的保護家人，還可以準確的檢測危險氣體，改善室內空氣質量，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：

[1]鹿澤洲.基于GSM和MCU的遠程家電控制系統[J].世界電子元器件.2005.03：69-71

[2]周立功.增強型80c51單片機速成與實踐[M].北京：航天航空大學出版社