基于多傳感器的智能窗系統(tǒng)設計

作者：時間：2011-04-21 來源：網(wǎng)絡

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摘要：為促進建筑智能化，設計了一種新型智能窗，討論了智能窗的軟硬件系統(tǒng)設計方案。應用壓力傳感器，濕度傳感器，光強傳感器，紅外遙控模塊等實現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)采集，選用8051系列單片機進行信號處理，并控制步進電機調(diào)整智能窗扇葉張角。經(jīng)實驗測試，風速感應和控制精度優(yōu)于0．1 m／s，濕度感應精度5％RH，光強感應精度5lux。實現(xiàn)了測量顯示風強、濕度、光強等信息并調(diào)整扇窗開合程度，從而調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境。可以通過嵌入式系統(tǒng)設定控制量值，適合對環(huán)境要求不同的用戶使用。
關鍵詞：8051單片機；多傳感器；嵌入式系統(tǒng)；環(huán)境控制；智能窗

當今世界建筑正朝著智能化方向發(fā)展，這種發(fā)展趨勢也正是人類社會的文明程度在一定歷史時期的體現(xiàn)。但普通窗戶在起風下雨時不能自動關閉，不能自動調(diào)整開合程度以適應風、雨、光等環(huán)境變化，給我們帶來了諸多不便，安裝智能窗已是大勢所趨。本文討論了一種智能窗系統(tǒng)設計方案。
該智能窗由多個傳感器收集風力大小、空氣濕度、光照強度等信號，經(jīng)處理后傳入單片機。單片機對信號進行運算，再輸出脈沖信號調(diào)整步進電機。智能窗可根據(jù)環(huán)境變化及使用者的意愿調(diào)整扇葉張角，控制室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，且具有一定的自適應能力。

1 系統(tǒng)總體設計
智能窗由電子系統(tǒng)、相應程序和機械部分組成。電子系統(tǒng)包括傳感器、處理器、顯示屏、步進電機及其他輔助電路。機械部分可根據(jù)使用場合的不同而進行設計。
在電子控制系統(tǒng)中，傳感器起著重要的作用，它關系到控制的精度，合理選擇傳感器是系統(tǒng)成功的關鍵。此外，由于各種干擾存在，除了選用性能優(yōu)良的傳感器外，還需進行軟件上適當?shù)臑V波算法，以保證數(shù)據(jù)的可靠性。傳感部分是由多個傳感器收集環(huán)境各項參數(shù)的，為了快速準確的采集數(shù)據(jù)，在接收傳感器采樣時要合理的設置巡檢優(yōu)先級，這可以通過程序?qū)崿F(xiàn)。出于實用性，人機交互和節(jié)能也是關鍵問題，因此，系統(tǒng)還配有便于用戶使用的遙控和顯示設施。所有的參數(shù)都可以通過遙控設置、改變，保存，運行過程中用戶也可以通過遙控改變開窗狀態(tài)。顯示屏可將系統(tǒng)運行狀態(tài)，測量的數(shù)據(jù)實時顯示。電子系統(tǒng)框圖如圖1所示。