輕松DIY一個家庭智能門窗控制系統(tǒng)吧

1.1 引言

隨著21 世紀(jì)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。

1.2 項目可行性分析

為了使家居生活更加舒適、 安全，采用以 AVR32為主控制芯片，融合多路傳感器的方法，突破了傳統(tǒng)的防盜門窗模式。綜合考慮了室內(nèi)外環(huán)境的安全因素，設(shè)計了一種基于單片機系統(tǒng)的智能門窗，進(jìn)行了以 CO、 光照、 甲醛以及溫度傳感器為主要信號獲取單元，以照明電燈、空調(diào)、換氣窗和電動開窗器為執(zhí)行機構(gòu)的聯(lián)合調(diào)試實驗設(shè)計。

1). 本項目擬采用基于Atmel AVR32單片機的EVK1100開發(fā)板作為硬件平臺。該平臺有以下幾大優(yōu)勢：首先，GPIO引腳的引出，能夠方便地進(jìn)行各個執(zhí)行模塊驅(qū)動的擴展。其次，開發(fā)板上面有多達(dá)兩個的串口，可以很方便的讓我們完成各個具體模塊的調(diào)試。再次，開發(fā)板上面的已經(jīng)擁有部分本系統(tǒng)設(shè)計中所需的模塊（光線傳感器、溫度傳感器、LCD液晶顯示、按鍵），能夠減少硬件設(shè)計的內(nèi)容，加快完成設(shè)計的進(jìn)度。

2). 在智能門窗系統(tǒng)中需要使用的其他部分，比如：照明電路（可以通過搭建簡單的模型實現(xiàn)），換氣窗和可控門窗（可以通過直流電機驅(qū)動），環(huán)境監(jiān)測傳感器（當(dāng)前工藝比較成熟，能夠方便地應(yīng)用）。

二、需求分析

2.1 功能要求

（1）通過對室內(nèi)CO濃度、甲醛濃度、濕度以及光照強度的檢測，實時顯示室內(nèi)的生活環(huán)境。

（2）通過按鍵預(yù)先設(shè)置的安全參數(shù)范圍。

（3）當(dāng)co濃度，甲醛濃度超過閾值參數(shù)時，智能控制換氣窗的開關(guān)。

（4）當(dāng)光照強度太弱，則檢測窗外的光照強度，智能選擇打開窗簾或者通過單片機驅(qū)動室內(nèi)的照明電路，同理，當(dāng)光照強度太強則智能選擇關(guān)閉窗簾或者關(guān)閉照明電路。

（5）當(dāng)溫度太高或者太低時，則啟動空調(diào)控制電路，驅(qū)動空調(diào)的運行。

（6）實時監(jiān)控室內(nèi)生活環(huán)境。實時調(diào)節(jié)設(shè)備運行。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 性能要求

光照傳感器的精度：±5% 范圍：10-2000Lux

CO分辨率：0.05ppm

甲醛分辨率：0.05ppm

溫度傳感器準(zhǔn)確度：±0.5%F.S

三、方案設(shè)計

3.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理

圖2統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

3.2 硬件平臺選用及資源配置

硬件平臺：AVR EVK1100，資源配置：光強度傳感器，co傳感器，甲醛傳感器，直流電機，照明驅(qū)動電路等。

3.3系統(tǒng)軟件流程

圖 3程序運行流程圖

3.4 系統(tǒng)預(yù)計實現(xiàn)結(jié)果

能夠?qū)崿F(xiàn)對當(dāng)前環(huán)境的監(jiān)測，并能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)置的參數(shù)，智能調(diào)節(jié)并收斂到各個執(zhí)行模塊預(yù)先設(shè)定的參數(shù)。