基于嵌入式系統(tǒng)的智能門窗設計

引言
隨著21世紀信息化時代的到來，社會信息化和家居智能化也呈現(xiàn)出了蓬勃發(fā)展的趨勢，越來越多的家庭開始追求高質(zhì)量、高科技舒適安全的家居生活，充分享受由信息時代帶來的生活上的便利。作為智能家居系統(tǒng)的子系統(tǒng)——智能門窗，是在傳統(tǒng)住宅的基礎(chǔ)上，綜合利用傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)和自動控制技術(shù)等，實現(xiàn)了門窗各種信息的采集、傳輸、處理和控制。安全舒適的家居環(huán)境是實現(xiàn)家居智能化的基礎(chǔ)和前提，而門窗作為家庭與外界互通的門戶，起著尤為關(guān)鍵的作用，實現(xiàn)門窗的智能化是智能家居的第一步，也是非常重要的一步。

1 系統(tǒng)的總體設計
智能門窗屬建筑領(lǐng)域的附件，它包括智能控制系統(tǒng)和門窗開關(guān)裝置以及報警系統(tǒng)。該智能門窗實現(xiàn)的主要功能是當室內(nèi)燃氣泄露，CO和CO2含量過高，甲醛、苯等有毒物質(zhì)超標時，能夠控制窗戶自動打開，讓空氣形成對流，并啟動排風扇向室外排出有害氣體，當室外環(huán)境不允許開窗時(比如風雨和沙塵天氣)由風光雨傳感器傳輸信號到主控系統(tǒng)，使其發(fā)出指令關(guān)閉窗戶，同時整個系統(tǒng)將以排風扇工作為主。如果狀況仍未緩解，則啟動警報裝置。
整個系統(tǒng)由主控芯片、各種傳感器、報警器終端，以及機械傳動裝置組成，控制芯片和傳感器等直接固定在門窗上，而報警終端則可固定在室內(nèi)墻壁或容易引起主人警覺的地方。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1．1 LPC2136微控制器概述
LPC2136是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16／32位ARM7TDMI-S CPU微控制器，它帶有256 KB嵌入的高速片內(nèi)FLASH存儲器。片內(nèi)128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時鐘頻率下運行。
P0．27～P0．30為LPC2136的A／D轉(zhuǎn)換器輸入端，作為風光雨模擬信號、溫度模擬信號和有害氣體檢測信號等的模擬輸入端，分時段掃描查詢這幾個模擬量，并將風光雨模擬信號、有害氣體模擬信號等做A／D轉(zhuǎn)換后顯示在LCD顯示單元上。風光雨傳感器輸出的信號非線性誤差較大，并對溫度敏感，本文設計了專用的放大、處理和補償電路對其信號進行處理和補償，使其輸出的模擬量基本達到線性。實測證明可達到5％的誤差，這對于一般的監(jiān)控已可以滿足要求。
1．2 感應系統(tǒng)硬件設計
該部分主要以傳感器為采集信號手段，經(jīng)轉(zhuǎn)換元件將采集到的信號進行加工，使采集到的模擬信號能夠被主控制芯片識別，結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。