基于單片機(jī)的室內(nèi)舒適度控制設(shè)計(jì)

范治中，劉育才，何松濤，李浩波

（成都理工大學(xué) 信息與通信工程系，四川 成都 610059）

近些年來，科技技術(shù)的快速發(fā)展可以說是日新月異，在人們的生活中隨處可見，隨處可以體驗(yàn)。科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展已經(jīng)極大地改善了人們的生活方式，提高人們的生活質(zhì)量和生活水平。然而人們對家居環(huán)境的舒適度也越來越重視。因此，生活中出現(xiàn)了許多智能產(chǎn)品，幫助提升人們的生活質(zhì)量，使人們的生活變得更多姿多彩。

近年來室內(nèi)環(huán)境舒適技術(shù)快速發(fā)展，家居是否舒適得到了更多的人重視。保持室內(nèi)環(huán)境對人體的舒適度，不僅能給人們帶來更好的生活，還對降低建筑能耗具有重要意義[1]。因此，很有必要對室內(nèi)舒適性進(jìn)行控制。人們都希望自己生活在一個(gè)舒適的環(huán)境中，而室內(nèi)溫度以及燈光的不正常會(huì)使人感到疲勞從而導(dǎo)致家居體驗(yàn)和工作效率的下降，因此，室內(nèi)環(huán)境的舒適性也更加受到人們的重視[2]。為了緩解這些問題，很有必要設(shè)計(jì)開發(fā)一種能夠控制室內(nèi)燈光和溫度的智能設(shè)備。本設(shè)計(jì)為基于單片機(jī)的室內(nèi)舒適性控制設(shè)計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)基于人體智能控制室內(nèi)溫度的高低和燈光的亮滅，本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)為控制芯片通過傳感器采集室內(nèi)環(huán)境信息，以人體是否存在為基礎(chǔ)智能控制室內(nèi)的溫度及光線，最后達(dá)到人體在室內(nèi)活動(dòng)時(shí)感覺舒適的目標(biāo)[3-5]。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

本設(shè)計(jì)以STC89C52RC單片機(jī)作為主芯片。運(yùn)用溫度傳感器檢測室內(nèi)溫度，光敏電阻和HC—SR501人體傳感器為單片機(jī)輸入控制電平，易于控制的繼電器控制空調(diào)與電燈開關(guān)。溫度的上下限范圍可通過獨(dú)立按鍵進(jìn)行設(shè)置，在系統(tǒng)自動(dòng)控制之外也能通過按鍵單獨(dú)控制空調(diào)繼電器及電燈繼電器[6]。本設(shè)計(jì)自動(dòng)檢測室內(nèi)光照的強(qiáng)度、室內(nèi)當(dāng)前的溫度，并根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制燈光和是否開關(guān)空調(diào)。本設(shè)計(jì)需要使用溫度傳感器，檢測室內(nèi)的溫度后發(fā)送至單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，如果溫度高于溫度的設(shè)定值，同時(shí)在室內(nèi)有人時(shí)系統(tǒng)打開空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，如果沒人則不開，從而達(dá)到節(jié)約資源的目的。還需要選擇光敏電阻來檢測室內(nèi)光照強(qiáng)度，當(dāng)室內(nèi)有人但室內(nèi)光線強(qiáng)度足夠大時(shí)則關(guān)閉電燈，當(dāng)室內(nèi)有人且室內(nèi)光線比較暗時(shí)，需要打開燈，當(dāng)人們離開房間后延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉[7-9]。系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框架

2 主控制芯片和傳感器

單片機(jī)是一種微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，此單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價(jià)格低、易于產(chǎn)品化、處理字長較短、系統(tǒng)開發(fā)周期短、初學(xué)者易于入門等特點(diǎn)。本系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中需要檢測溫度、光強(qiáng)、人體存在、控制電路。用單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心有許多優(yōu)勢如便宜的價(jià)格、高可靠性以及可以不斷重復(fù)編程系統(tǒng)來進(jìn)行測試[10]。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 結(jié)構(gòu)示意

本設(shè)計(jì)運(yùn)用了3種傳感器來對外界環(huán)境情況的變化進(jìn)行采集信號，這3種傳感器分別為熱釋電紅外傳感器、光敏電阻傳感器、溫度傳感器。

熱釋電紅外傳感器是檢查環(huán)境中是否存在人，將感知到的信號傳送給主控芯片，由主控芯片根據(jù)紅外變化信號作出相應(yīng)的處理。

光敏電阻傳感器是用于檢查環(huán)境中光線強(qiáng)弱變化的，將感知的信號傳送給主控芯片，由主控芯片根據(jù)光線信號作出相應(yīng)的處理。

溫度傳感器是檢查環(huán)境中溫度強(qiáng)弱變化的，將感知到的信號傳送給主控芯片，由主控芯片根據(jù)溫度變化信號作出相應(yīng)的處理。

3 主要程序設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)需要一個(gè)單片機(jī)控制芯片，對單片機(jī)進(jìn)行初始化后讀取外部傳感器發(fā)送來的數(shù)據(jù)。單片機(jī)對數(shù)據(jù)處理后送至LCD1602液晶顯示當(dāng)前溫度和所設(shè)置的參數(shù)；如果當(dāng)前室內(nèi)有人并且溫度高于溫度上限值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)控制一個(gè)外接負(fù)載的繼電器吸合使空調(diào)打開。當(dāng)室內(nèi)溫度低于所設(shè)定的溫度下限值且室內(nèi)有人或室內(nèi)無人時(shí)則控制空調(diào)的繼電器釋放使空調(diào)關(guān)閉。當(dāng)室內(nèi)光線低于所設(shè)定的閾值且室內(nèi)有人時(shí)則控制電燈的繼電器吸合使電燈打開。當(dāng)室內(nèi)光線高于所設(shè)定的閾值且室內(nèi)有人或室內(nèi)無人時(shí)則控制電燈的繼電器釋放使電燈關(guān)閉[11-12]。主程序流程如圖3所示。

4 實(shí)物檢測

在此設(shè)計(jì)中，我們能夠檢測到室內(nèi)溫度、室內(nèi)光照以及人體是否存在。在實(shí)物上能夠體現(xiàn)出我們預(yù)先想要的設(shè)計(jì)效果。