基于嵌入式系统的智能门窗设计
嵌入式系统设计与实现智能家居控制系统
嵌入式系统设计与实现智能家居控制系统智能家居控制系统是一种集成了嵌入式系统和物联网技术的智能化家居管理系统。
它通过连接多种智能设备和传感器，实现对家居设备的远程监控和控制。
本文将详细介绍嵌入式系统设计与实现智能家居控制系统的相关内容。
一、智能家居控制系统的概述智能家居控制系统是通过嵌入式系统和物联网技术，将家居设备和传感器连接到一个统一的控制平台上，以实现对家居设备的远程监控和控制。
该系统可以通过手机App、智能语音助手或网页端进行操作，用户可以随时随地对家居设备进行控制和管理。
二、嵌入式系统在智能家居控制系统中的应用1. 硬件设计：嵌入式系统设计是智能家居控制系统的核心部分。
首先，需要选择合适的处理器和微控制器，根据家居设备的需求进行硬件设计。
然后，根据系统的功能需求，设计和选取相应的传感器、执行器和通信模块。
最后，进行电路布局和焊接等工作，确保系统的稳定性和可靠性。
2. 软件开发：嵌入式系统的软件开发是智能家居控制系统实现的关键。
通过编写嵌入式软件，实现与传感器和执行器的交互，以及对家居设备的控制和管理。
软件开发过程中，需要考虑系统的实时性、稳定性和安全性，保证系统的可靠运行。
同时，还需要设计友好的用户界面，并支持手机App等多种操作方式。
三、物联网技术在智能家居控制系统中的应用1. 无线通信：物联网技术提供了无线通信的方案，可以实现智能家居设备的远程监控和控制。
通过WiFi、蓝牙、Zigbee等无线通信技术，将家居设备和控制平台连接起来，实现实时数据的传输和系统的远程操作。
2. 数据处理与分析：物联网技术可以实时采集和处理家居设备产生的数据。
通过数据处理和分析，可以获取家居设备的工作状态，并进行智能化的决策和控制。
例如，根据家庭成员的行为模式，自动调整空调和照明等设备的工作状态，提高能源利用效率。
四、智能家居控制系统的功能和应用场景1. 功能：智能家居控制系统可以实现对家庭照明、空调、窗帘、安防等设备的远程控制和管理。
1013基于单片机的智能窗户控制系统设计与实现
基于单片机的智能窗户控制系统设计与实现摘要随着科技的进步，经济的快速发展，人们对生活质量的要求越来越高，自动化设备也就逐渐被人们所喜爱，所以设计智能窗户系统具有实践意义。
目前普通窗户在下雨时不能自动关闭，在刮大风有沙尘天气的时候也不能自动关闭，这给我们带来了诸多不便, 也给我们带来经济损失，在这种情况下安装智能窗就可以让我们不再让这些问题成为我们的烦恼。
智能窗户代替现在的普通窗户将会成为一种趋势。
本论文阐述了以STC89C52RC单片机为核心的智能开窗器的工作原理和设计方法。
温湿度信号由温湿度传感器DHT11采集，并以数字信号的方式传送给单片机，烟雾检测采用的是MQ-2传感器。
论文介绍了该控制系统的硬件部分和软件部分的设计与实现。
硬件电路包括：温湿度检测电路，烟雾检测电路和电机控制电路。
单片机通过对信号进行相应处理，根据温湿度和烟穿情况对连接窗户的电机进行控制，从而实现对窗户开闭进行自动控制的目的。
关键诃智能窗户控制，STC89C52单片机，DHT11温湿度传感器，MQ-2传感器, 电机控制Design and Implementation of IntelligentWindow Control System Based on SCMAbstractWith the progress of science and technology and the rapid development of economy, people's requirement for the quality of life becomes higher and higher, and automation equipment is also gradually enjoyed by people, so to design a kind of intelligent window system is proposed. Currently ordinary window cannot be automatically shut down when it rains, the wind is dust weather, this brings us to inconvenience, also brings economic losses, in this case the installation of intelligent window can let us not to let these problems become our troubles. Intelligent windows instead of ordinary window will now become a trend.The working principle and the design method of intelligent window based on STC89C52RC micro controller are described in the paper. Humidity and temperature signal are collected from the temperature and humidity sensor DHT11 acquisition, and smoke is detected by MQ-2 sensor. Digital signals are transmitted to the micro controller. This paper introduces the hardware and software parts. The control system includes temperature and humidity detection circuit, smoke detection circuit and motor control circuit. SCM is response to process corresponding signals, thus to realize the control of the connected window according to temperature and humidity and smoke.Keywords: Intelligent Window Control, STC89C52, DHT11, MQ-2, Motor Control摘要 (1)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1课题研究背景与意义 (1)1.2课题研究现状 (1)1-3本设计的主要任务和内容 (2)1.4论文组织结构 (2)第2章关键技术介绍 (3)2. 1 STC89C52RC 单片机 (3)2.2DHT11温湿度传感器 (3)2.3MQ-2烟雾传感器 (4)第3章系统需求分析 (5)3- 1系统设计目标 (5)3.2系统功能需求 (5)3.2. I温度采集模块 (5)3.2.2湿度采集模块 (5)3.2.3烟雾采集模块 (5)3.2.4电机控制模块 (5)3.2.5复位模块 (5)3-3系统非功能需求 (5)第4章系统设计 (6)4. 1系统总体框图 (6)4.2系统硬件设计 (7)4. 2. 1硬件构件设计 (7)4. 2.2时钟电路 (8)4. 2.3单片机内部组成 (10)4. 2.4引脚定义 (10)4. 2.5复位电路 (12)4. 2.6电机控制电路 (14)4.3系统软件设计 (15)4.3. 1温湿度的读取 (15)4.3.2 MQ-2 的检测 (15)4.3.3电机的驱动 (16)4.3.4传感器信号处理 (16)第5章系统实现 (17)5-1系统软件的实现 (17)5. 1. 1设备初始化 (17)5. 1.2温湿度读取 (17)5. 1.3电机驱动 (18)5.2系统集成与调试 (19)5. 2. 1 焊接 (19)5. 2.2程序烧写 (20)第6章系统测试 (22)6-1测试概述 (22)6.2 ；则试用伊J (22)第7章结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)第1章绪论1.1课题研究背景与意义上世纪八十年代初，随着电子技术飞速发展，电子技术与家用电器开始结合，电子时代的到来已经从人们开始体现岀来，住宅电子化也不例外，大批的住宅电子设备随之岀现。
基于嵌入式的智能家居系统设计与实现
基于嵌入式的智能家居系统设计与实现随着科技的不断进步，物联网技术得到了突飞猛进的发展。
智能家居是物联网技术的典型应用领域之一。
智能家居系统将独立家用电器、安防设备连接成一个具有思想的整体，实现家居设备的智能管理和远程监控。
本课题的嵌入式平台采用WinCE操作系统，硬件设备采用ARM10架构的Intel XScale270核心处理器的实验箱作为技术支撑。
系统设计与实现使用Keil、VS2005和Delphi三种集成开发工具实现代码的编写与调试。
软件部分主要涵盖硬件网关设备的WinCE操作系统相关功能设计、嵌入式设备平台服务端软件设计、计算机客户端应用软件的设计及家电控制端底层的设计。
智能家居系统与用户数据交互采用GSM系统，通过短信的方式实现。
家居设备之间的数据通信采用TCP/IP网络协议，建立三次握手机制，保证数据传输稳定可靠。
系统对WinCE系统内核进行裁剪定制，提高数据的处理能力。
在网关内设计开发用于WinCE系统的控制中心，即嵌入式服务端，实现硬件设备与软件系统数据握手通信。
计算机客户端的应用软件设计，即视频采集查阅软件，是基于Delphi可视化界面开发语言编写进行设计。
客户端应用软件用于异地及时通过视频画面掌握家居状态环境。
本课题基于嵌入式的智能家居系统的设计与实现，使用嵌入式平台作为核心控制器能够提高整个系统的稳定性，数据传输采用TCP/IP协议能够很好解决目前一些系统中存在的数据传输不稳定问题。
基于嵌入式的方式能够降低智能家居系统的成本，大大降低市场中由于智能家居价格较高无法普及现象，使智能家居能够走入普通百姓家中。
关键字：智能家居系统，物联网，嵌入式技术，WinCE系统，DelphiDesign and Implementation of Smart Home System Based onEmbedded SystemWith the constant progress of science and technology, Internet of things (IOT) technology develops by leaps and bounds. Smart home is one of the typical applications of IOT. Smart home system links home appliances and security equipment as a whole with the soul, implementing intelligent management and remote monitoring of the household equipment.In this project, the embedded platform adopts the WinCE operating system, and the hardware device uses an experiment box with Intel XScale270 core processor based on ARM10 architecture as the technical support. System design and implementation uses Keil, VS2005, and Delphi integrated development tools to edit and debug the codes. Software mainly covers the WinCE operating system function design of the hardware gateway device, platform server client software design of the embedded devices, the computer client application software design and the household appliance control bottom program design.Interaction of smart home system with the user uses GSM system with short message service. Data communications between household equipment adopts TCP/IP network protocol, setting up a three-way handshake mechanism, to ensure stable and reliable data transmission. The system truncates and customizes the WinCE system core to improve data processing ability. In the gateway, the control center for the WinCE system, namely embedded server, can be developed to realize the data communication between the hardware and software system. Computer client application software design, namely the video acquisition carried out based on Delphi visualization interface development language. The client application software is used in mastering the household environment timely by video images in the remote places. The design and implementation of intelligent Home Furnishing system based on embedded system, using the embedded platform as the core controller can improvethe stability of the whole system, data transmission using TCP/IP protocol can solve data transmission system exists the unstable problem. Embedded system can reduce the cost of smart home system, greatly reducing the market because of the high price of smart home can’t be universal phenomenon, so that smart home can go into the homes of ordinary people.Keywords:smart home system, IOT, embedded technology, WinCE system, Delphi目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 智能家居研究现状与发展 (3)1.2.1 智能家居国内外发展现状 (3)1.2.2 智能家居发展趋势 (4)1.3 本课题研究内容 (5)1.4 论文结构 (6)第2章系统设计方案 (8)2.1硬件总体设计框图 (8)2.2控制核心选择 (10)2.3家电控制板 (11)2.3.1串行端口电路 (12)2.3.2家电控制电路 (14)2.3.3传感器接口电路 (15)2.4 GSM通信模块 (15)2.5视频监控模块 (16)2.6总体软件设计方案 (17)2.7本章小结 (18)第3章操作系统的定制 (19)3.1 BSP的安装 (19)3.2添加平台特征和配置平台 (20)3.3串口部分设置与调试 (22)3.4操作系统的生成与下载 (24)3.5本章小结 (24)第4章应用软件设计 (26)4.1应用程序编写环境 (26)4.2智能家居人机接口设计 (26)4.3串口通信功能设计 (30)4.3.1串口通信协议 (30)4.3.2软件的实现 (31)4.3.2.1打开串口与配置串口 (32)4.3.2.2关闭串口 (35)4.3.2.3串口读线程 (36)4.3.2.4串口实现数据的写入 (37)4.3.2.5串口类的调用 (38)4.3.2.6串口的监听 (38)4.4 GSM无线数据传输模块 (39)4.4.1 GSM无线数据传输的基础 (39)4.4.1.1 PDU编码规则 (39)4.4.1.2 AT指令 (41)4.4.2 软件的实现 (42)4.4.2.1 PDU编码解码 (42)4.4.2.2 CEncode类成员函数详解 (44)4.4.2.3 收发短信 (53)4.5 图像采集模块 (55)4.5.1 摄像头驱动程序 (55)4.5.2 视频捕捉和视频信息传送 (56)4.6 以太网通信模块 (57)4.6.1 TCP/IP协议 (57)4.6.2 软件实现 (58)4.7 客户端视频监控软件 (61)4.8 家电控制及传感器模块 (63)4.8.1 单片机串口使用及参数设置 (63)4.8.2 串口通信的自定义约定 (64)4.8.3 单片机程序流程 (65)4.8.4 ARM端控制和报警流程 (68)4.9本章小结 (68)第5章系统测试 (70)5.1测试环境 (70)5.2 测试步骤 (70)5.3本章小结 (75)第6章总结与展望 (77)6.1本文的总结 (77)6.2 对本课题前景的展望 (78)参考文献 (79)作者简介及在学期间所取得的科研成果 (82)致谢 (83)第1章 绪论1.1 研究背景及意义我国伴随经济化建设的步伐持续加快与深入，中国百姓生活逐渐面向全面小康化方向前进，使得寻常百姓生活质量也随之提升一个层次。
基于嵌入式系统的智能门窗设计
基于嵌入式系统的智能门窗设计引言随着21世纪信息化时代的到来，社会信息化和家居智能化也呈现出了蓬勃发展的趋势，越来越多的家庭开始追求高质量、高科技舒适安全的家居生活，充分享受由信息时代带来的生活上的便利。
作为智能家居系统的子系统——智能门窗，是在传统住宅的基础上，综合利用传感器技术、计算机技术、现代通讯技术和自动控制技术等，实现了门窗各种信息的采集、传输、处理和控制。
安全舒适的家居环境是实现家居智能化的基础和前提，而门窗作为家庭与外界互通的门户，起着尤为关键的作用，实现门窗的智能化是智能家居的第一步，也是非常重要的一步。
1 系统的总体设计智能门窗属建筑领域的附件，它包括智能控制系统和门窗开关装置以及报警系统。
该智能门窗实现的主要功能是当室内燃气泄露，CO和CO2含量过高，甲醛、苯等有毒物质超标时，能够控制窗户自动打开，让空气形成对流，并启动排风扇向室外排出有害气体，当室外环境不允许开窗时(比如风雨和沙尘天气)由风光雨传感器传输信号到主控系统，使其发出指令关闭窗户，同时整个系统将以排风扇工作为主。
如果状况仍未缓解，则启动警报装置。
整个系统由主控芯片、各种传感器、报警器终端，以及机械传动装置组成，控制芯片和传感器等直接固定在门窗上，而报警终端则可固定在室内墙壁或容易引起主人警觉的地方。
系统结构如图1所示。
1(1 LPC2136微控制器概述LPC2136是基于一个支持实时仿真和跟踪的16,32位ARM7TDMI-S CPU微控制器，它带有256 KB嵌入的高速片内FLASH存储器。
片内128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟频率下运行。
P0(27,P0(30为LPC2136的A,D转换器输入端，作为风光雨模拟信号、温度模拟信号和有害气体检测信号等的模拟输入端，分时段扫描查询这几个模拟量，并将风光雨模拟信号、有害气体模拟信号等做A,D转换后显示在LCD显示单元上。
风光雨传感器输出的信号非线性误差较大，并对温度敏感，本文设计了专用的放大、处理和补偿电路对其信号进行处理和补偿，使其输出的模拟量基本达到线性。
嵌入式系统中的智能家居控制系统设计与实现
嵌入式系统中的智能家居控制系统设计与实现近年来，随着科学技术的不断发展和人们生活水平的提高，智能家居系统逐渐成为现代家庭的重要组成部分。
智能家居控制系统通过使用嵌入式系统技术，使得家庭设备和设施能够自动、智能地进行控制和管理。
本文将深入探讨嵌入式系统中智能家居控制系统的设计与实现。
首先，智能家居控制系统的设计需要考虑到家庭的实际需求和用户的习惯。
不同的家庭有不同的需求，因此在系统设计阶段，应该根据家庭的需求进行定制化设计。
例如，一些家庭可能对安全性要求较高，需要布置安防设备和监控系统；一些家庭注重节能环保，需要控制家电设备的使用时间和能耗等。
因此，在设计过程中要充分考虑用户的需求和习惯，提供个性化的解决方案。
其次，智能家居控制系统设计与实现需要结合传感器技术和无线通信技术。
通过传感器和各种传感器网络，可以感知家庭环境的温度、湿度、光照等参数，并将这些数据传输给嵌入式系统。
嵌入式系统根据传感器数据进行分析和处理，通过无线通信技术与各个设备进行连接和控制。
例如，当温度过高时，系统可以自动调节空调的温度；当检测到有人进入家庭时，系统可以自动开启门锁。
传感器技术和无线通信技术的应用使得智能家居控制系统更加智能化和自动化。
在智能家居控制系统的设计与实现中，安全性也是一个非常重要的考虑因素。
智能家居系统涉及到家庭的隐私问题，因此系统设计必须注重数据的保护和安全性。
首先，可以通过数据加密和身份认证等技术手段，确保系统中的数据传输的安全性。
其次，智能家居控制系统应该设有权限管理机制，只有经过授权的用户才能对系统进行控制，以防止非法入侵和滥用。
同时，智能家居控制系统的设计还需要考虑到系统的可扩展性和兼容性。
随着科技的不断进步，新的家居设备和技术不断涌现，因此，系统设计应考虑到未来的扩展和兼容性。
在设计过程中，应该采用开放式的系统架构和标准化的协议，以方便与其他设备和系统的连接和集成。
例如，可以使用智能音箱作为控制中心，与各个设备进行连接和控制。
基于物联网的智能窗户系统设计实现
基于物联网的智能窗户系统设计实现基于物联网的智能窗户系统设计实现摘要：随着物联网技术的发展和智能家居的普及，智能窗户作为智能化家居的重要组成部分逐渐引起人们的关注。
智能窗户能够实现自动调控窗户开关、适应室内温湿度、智能报警、能源管理等功能，提升生活质量和节能效益。
本文基于物联网技术，设计了一套智能窗户系统，并对系统的硬件设计、软件开发以及系统的实现效果进行详细阐述。
一、引言1.1 研究背景智能家居的出现为人们的生活提供了极大的便利，而智能窗户作为智能家居的重要组成部分，能够实现窗户的智能控制、温湿度感知等功能。
随着科技的不断进步，人们对智能窗户系统的需求也在逐渐增加。
1.2 研究目的本文旨在基于物联网技术，设计一套智能窗户系统，实现对窗户开关的自动控制、室内环境的监测与调节、智能报警等功能，提升生活质量和节能效益。
二、智能窗户系统的硬件设计2.1 系统组成智能窗户系统主要由传感器模块、控制模块、执行模块和用户界面组成。
传感器模块负责室内环境的感知，控制模块负责系统的控制与决策，执行模块负责窗户的开关，用户界面提供用户与系统的交互方式。
2.2 系统硬件设计本文采用了树莓派作为主控单元，选择了温湿度传感器、光照传感器、红外传感器及电机执行模块等硬件组件。
通过连接各个硬件组件，实现对窗户开关的自动控制以及室内环境的感知和监测。
三、智能窗户系统的软件开发3.1 系统架构智能窗户系统采用了分层的软件架构，包括传感层、应用层和用户界面层。
传感层负责与传感器进行通信，获取室内环境数据；应用层负责系统的逻辑控制和决策；用户界面层提供用户与系统的交互方式。
3.2 系统软件设计系统的软件设计主要包括数据采集与处理模块、控制模块、报警模块和图形界面模块等。
数据采集与处理模块负责采集传感器数据并进行处理；控制模块根据环境数据进行控制决策；报警模块负责对异常情况进行报警；图形界面模块提供用户与系统的交互界面。
四、智能窗户系统的实现效果本文设计的智能窗户系统经过实际测试，实现了窗户的自动开关、室内环境的智能感知与调控、智能报警等功能。
基于ARM与ZigBee的智能窗户系统设计与实现
基于ARM与ZigBee的智能窗户系统设计与实现作者：唐明星赖国明曾树洪叶捷杰周紫妍杨金伟来源：《科学与信息化》2018年第08期摘要本文提出的是一个将嵌入式技术、通信网络技术、移动应用开发技术相结合的智能窗户管控系统。
在硬件模块中，通过ZigBee无线网络，实时高效地将各传感器节点采集到的环境参数传送到ARM开发板，并进行数据的处理，进而控制窗户的开关、调节窗户透光率和排气扇等。
通过外网连接实现手机对窗户的远程操控、调取摄像头等功能。
关键词物联网；嵌入式系统；智能窗户前言“智能窗户管控系统”是针对下雨无人关窗、煤气泄漏时不能及时开窗通风等窗户功能不能很好被使用的状况，设计的一个基于ARM与ZigBee网络的智能窗户系统，让窗户发挥其最大的作用。
该系统不但能智能控制窗户，还能实时检测窗户周边环境，将温湿度、PM值等环境信息在移动终端显示出来。
而且其重视用户安全，有严谨的警报系统，能在煤气泄漏等危险突发状况发生的时候智能控制窗户的开关并及时通知用户，最大程度的降低损失。
人性化的用户体验、严谨的逻辑设计、高效可行的技术实现使其能很好的实现窗户智能化，保卫住户安全。
1 系统整体设计智能窗户管控系统主要由中央控制器、环境检测模块、手机客户端、服务器、动力系统、显示警报模块这六部分组成。
图1-1是系统整体结构图。
各传感器节点将检测到的室内外环境参数通过Zigbee组成的星形的网络，传送到ARM开发板上进行数据的处理，由ZigBee协调器把指令传达给ZigBee控制节点，通过控制电机驱动器驱使电机运作，带动窗户的打开与关闭。
同时，中央控制器会把环境变化信息以及窗户状态发生的改变传达给服务器，通过外网连接，将数据传送到用户的手机移动端，并在移动端将这些信息以可视化形式展现出来[1]。
2 系统硬件设计智能窗户管控系统以中央控制器为中心，通过ZigBee网络实现环境参数无线采集，ZigBee协调器与网关通过串口进行数据传输。
基于嵌入式系统的智能门窗设计
基于嵌入式系统的智能门窗设计
崔斌;韩峻峰;梁晋昌;罗文
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2010(33)22
【摘要】为了使家居生活更加舒适、安全,采用以ARM7为主控制芯片,融合多路传感器的方法,突破了传统的防盗门窗模式.综合考虑了室内外环境的安全因素,设计了一种基于嵌入式系统的智能门窗,进行了以CO、煤气、甲醛以及风光雨传感器为主要信号获取单元,以声光报警器、排风扇和电动开窗器为执行机构的联合调试实验设计,实验中系统运行稳定可靠.实验结果证明该设计切实可行.
【总页数】3页(P78-80)
【作者】崔斌;韩峻峰;梁晋昌;罗文
【作者单位】广西工学院,广西,柳州,545006;广西机电职业技术学院,广西,南
宁,530000;广西工学院,广西,柳州,545006;广西工学院,广西,柳州,545006
【正文语种】中文
【中图分类】TN911-34
【相关文献】
1.基于Proteus的家用智能门窗控制系统的设计 [J], ZHAO Haoran;DONG Xiaoyan;GONG Bin
2.基于Proteus的家用智能门窗控制系统的设计 [J], 赵浩然; 董小燕; 龚斌
3.基于NB-IoT的粮库智能门窗群监控系统设计与实现 [J], 黄双成; 赵扬; 李志伟; 刘世林; 薛笑运
4.基于物联网智能家居中的门窗控制设计 [J], 蒋玥
5.基于物联网的门窗智能启闭器系统设计 [J], 杨子靖;苏俊维
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于嵌入式智能窗帘控制硬件设计
（１）同时包括高性能和低功耗的８位８０５１ ＭＣＵ器核【３５】； （２）Ｚｉｇｂｅｅ／８０２．１５．４全兼容的硬件层、物理层； （３）耗能低，体眠工作模式时仅有１础的损耗，待机模式时少于０．２脚的 损耗； （４）硬件支持ＣＳＭＡ／ＣＡ功能［３６］； （５）安全指数高，含有集成ＡＥＳ安全协处理器［３７］。
由图３．８所示，可以看出信号线ＤＡＴ直接与ＣＣ２５３０芯片Ｉ／Ｏ管脚相连接，
实时把采集到的数据传输到芯片内部，运用单总线传输方式，正常数据传输周期
万方数据
第三章系统的硬件平台设计
是４ｍｓ一次，其中数据传输过程中整数和小数部分是分开的，具体如表３—２所示。
表３－２ ＤＨＴｌｌ数据传输格式
Ｔａｂｌｅ．３—２ ＤＨＴｌ １ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｆｏｒｍａｔ
（１）设备Ａ发送绑定请求至协调器，设备Ｂ发送绑定请求至协调器，当协 调器接到Ａ和Ｂ绑定请求数据包，协调器建立绑定表后，使得设备Ａ和Ｂ不同 端点进行绑定［４２】。
（２）设备Ａ发送数据给协调器，协调器唧再把数据发送给设备Ｂ【４３］。（在 简单系统使用中，协调器可以没有，本设计系统中设备Ｂ充当协调器作用。） 图３．４是绑定过程图。
３．２．２ Ｚｉｇｂｅｅ硬件组网电路设计
在本课题系统研究中，Ｚｉｇｂｅｅ硬件组成电路包含有Ｚｉｇｂｅｅ协调器、Ｚｉｇｂｅｅ 终端、信号采集传感器【３８】，它们共同作用形成一个星型的网络结构，这样有利于 数据的传送和处理。 ３．２．２．１ Ｚｉｇｂｅｅ终端
Ｚｉｇｂｅｅ终端的主要功能是采集数据以及对数据进行处理，还需要把采集的数 据上传给协调器节点。Ｚｉｇｂｅｅ终端传感器、处理器、天线、电源、指示灯这几个 模块组成［３９］。
基于嵌入式平台的智能家居系统设计与实现
基于嵌入式平台的智能家居系统设计与实现在当今人类社会，智能化家居越来越成为人们生活品质提升的一种方式。
传统的家居设施需要人来操作和管理，而现代智能家居则可以通过自动化系统、远程控制和智能化设备等方式实现家居简单、智能化的管理和操作。
智能家居通过传感器和控制器组成的嵌入式平台的实现，实现了用户的个性化操作和全自动化的家居生活方式，成为当今世界科技的一大变革。
一、智能家居系统的设计智能家居系统是基于硬件平台和软件平台联合设计的。
硬件平台负责连接各个设备和组件，由同一控制器控制整个系统；而软件平台主要包括一些数据处理算法和通信服务。
在智能家居系统的设计中，需要充分考虑用户的需求和功能要求。
通常，智能家居的数据收集和处理系统可以分为以下几个步骤：1.传感器采集数据：智能家居系统需要对用户家里的环境进行实时监控。
传感器通过多种方式采集环境信息，如温度、湿度、气体等。
传感器负责将数据传输给控制器。
2.控制器：当传感器将数据发送到控制器时，控制器会对收到的数据进行实时处理。
此时控制器需要再次用通信方式将一些数据存储在数据库中。
3.数据库：智能家居系统的数据库是存储所有数据的中心，包括温度、湿度、光强、噪声和视频等。
当用户或家庭成员需要访问家庭数据时，可以通过任何设备的应用程序连接该数据库。
4.解释数据：如果智能家居系统得到的数据还没有被处理，则可能发生一些问题。
因此，需要一些算法来检查数据是否处于正常状态，以避免系统中断操作或故障。
5.通信服务：当数据处理完毕后，还需要一些特定的协议或技术来传输数据。
例如，通过云服务将数据上传到用户手机或浏览器的射频标识卡（RFID）系统。
二、嵌入式系统实现智能家居系统智能家居系统的设计中，嵌入式平台则是关键性的一环。
基于嵌入式平台的智能家居系统由传感器和控制器等硬件设备构成。
传感器用于采集环境信息，控制器负责控制所有设备的功能，并将数据传输到智能家居系统中。
下面介绍一下基于嵌入式平台的智能家居系统的实现。
基于物联网的智能窗户系统设计实现
基于物联网的智能窗户系统设计实现随着科技的不断发展和智能家居市场的兴起，基于物联网的智能窗户系统成为了人们关注的焦点。
智能窗户系统通过传感器和智能控制技术，能够实现自动调节窗户开合、调节室内光线等功能，为人们的生活带来了更加便捷和舒适的体验。
本文将从设计和实现两个方面，详细介绍基于物联网的智能窗户系统。
一、设计1. 传感器技术智能窗户系统的设计首先需要考虑如何获取室内外环境的相关信息，以便做出相应的调节。
这就需要采用各种传感器技术，例如光照传感器、温湿度传感器、风力传感器等。
光照传感器能够实时监测室内外光线强度，从而根据需要进行开合窗户；温湿度传感器可以监测室内外的温度和湿度，以便调节窗户让室内空气更加清新舒适；风力传感器则可以监测室外风力，确保窗户在强风天气下的安全开合。
2. 智能控制技术智能窗户系统需要依靠智能控制技术实现自动化调节。
通过采用微控制器或者嵌入式系统，能够实现对窗户的自动开合、调节室内光线亮度等功能。
还可以通过与智能手机或者智能家居中枢控制系统的连接，让用户也能够通过手机APP或者语音控制等方式对窗户进行远程控制。
3. 能源管理技术智能窗户系统的设计也应考虑到能源管理技术。
通过采用能耗低的硬件设备和采用节能的算法设计，可以最大程度地减少智能窗户系统的能源消耗。
还可以考虑使用太阳能电池板来为系统供电，降低对传统电网的依赖，也为可持续发展做出贡献。
二、实现1. 窗户机构设计智能窗户系统的实现需要考虑窗户机构的设计。
窗户机构需要能够实现自动开合，并且尽可能减少因为频繁开合而产生的磨损。
还需要考虑窗户的防水防风设计，在恶劣天气环境下能够保证室内外的安全。
2. 硬件设备的选择选择合适的硬件设备是智能窗户系统实现的关键。
在传感器技术方面，需要选择精度高、响应快的光照传感器、温湿度传感器等；在智能控制技术方面，选择性能稳定、功耗低的微控制器或者嵌入式系统；在能源管理技术方面，选择高效的太阳能电池板和节能算法等。
基于嵌入式系统的智能锁设计与实现
基于嵌入式系统的智能锁设计与实现随着科技的发展，智能化已经成为日常生活中的一部分。
智能锁作为智能家居的重要组成部分，应运而生。
它通过无线技术，实现安全控制和便捷的门锁管理，让我们的生活更加方便。
嵌入式系统是智能锁的核心，在实现智能锁的各项功能中扮演着至关重要的角色。
一、智能锁的基本结构智能锁包含门锁主机和门锁配件两部分。
其中，门锁主机中除了核心控制芯片、电源芯片和驱动芯片之外，还需要加入一些外围传感器、无线通讯模块和语音模块等，以达到智能控制和安全防范的效果。
门锁的配件包括面板、把手和锁舌等。
门锁的整体结构应该尽可能简洁大方，以满足不同人群的审美需求。
二、智能锁的功能要求智能锁应该具备以下基本功能：1.密码解锁：用户可以通过输入密码进行解锁。
2.指纹识别：通过指纹扫描识别用户身份并解锁。
3.卡片解锁：用户可以使用门禁卡进行解锁。
4.手机远程开锁：通过手机APP可以实现远程开锁，方便用户管理。
5.安全防范：智能锁应该具备报警功能，当门锁被撬破或非法入侵时，应该自动发送报警信息。
6.可视化操作：门锁配备摄像头和屏幕显示器，用户可以通过观看屏幕看到门前的状况，并进行操作。
7.长时间待机：智能锁应该具备低功耗设计，能够长时间待机。
三、基于嵌入式系统的智能锁的设计与实现嵌入式系统是指在特定的硬件平台上，集成了特定功能模块的一系列软件工具和开发环境，以满足各种应用的需求。
嵌入式系统具有体积小、功耗低、可靠性高等特点，非常适合用于智能锁的设计。
智能锁主要由嵌入式系统、传感器、控制电路和通信模块构成。
其中，嵌入式系统是整个智能锁系统的核心。
它通过各种控制芯片实现对传感器、电路和通信模块的控制。
智能锁的嵌入式系统主要由以下组成部分：1.核心单片机：MCU是智能锁主控制芯片，它是智能锁嵌入式系统的核心。
它通过低功耗CPU和多种硬件接口实现嵌入式系统上固件的操作和控制。
2.传感器：传感器是智能锁中的多种外围设备，如门锁传感器、温度传感器、湿度传感器等。
基于嵌入式系统的物联网智能家居设计
基于嵌入式系统的物联网智能家居设计近年来，随着物联网技术的快速发展，智能家居已经成为家居行业的一个大热门。
通过将智能设备与互联网进行连接，可以实现各种功能，从而提升我们的生活品质和便利程度。
而在现代技术领域，嵌入式系统已经成为了带领这个行业向前发展的一个核心技术。
在本文中，我们将探讨基于嵌入式系统的物联网智能家居设计。
一、智能家居的概念智能家居指的是一种通过人机交互方式，利用各种自动化控制技术、网络通讯技术和通讯安全技术进行集成的高科技智能家居系统。
该系统可通过家庭网络，让家庭生活的各种设备互联互通，形成一个动态自适应的智能家庭网络。
一般来说，智能家居可以统筹管理家庭内各种电器设备、安防系统、家庭娱乐系统等等。
通过电子设备之间的信息互通，家庭内的各种功能将相互协调、自动化、智能化地完成。
与传统家居相比，智能家居提供了极大的便捷性，大大提高居住的安全性和生活的舒适程度。
二、嵌入式系统在智能家居中的运用智能家居中应用的嵌入式系统就是将各种传感器和执行器连接到一个小型单片机上，通过控制器对这些传感器和执行器进行控制，实现智能家居的各种功能。
嵌入式系统的应用特点是集成度高、使用方便、体积小、功耗低，在现代家居设备的应用中具有广泛的应用前景。
三、智能家居的应用场景1. 智能照明系统通常，在智能家居中，照明系统被视为最基本的一种功能，也是应用最为广泛的一种功能。
智能照明系统主要采用传感控制技术，例如通过照度传感器和红外传感器来感知环境条件，然后自动控制照明设备的开关等。
2. 空调自动控制系统智能家居中的空调自动控制系统包括温度控制和暖通风控制两个方面。
在温度控制方面，我们可以利用温度传感器来感知室内温度，控制空调的运转状态。
在暖通风控制方面，则可以通过风速控制和定时的调度机制来达到控制室内空气流通的目的。
3. 安防及防盗报警系统在智能家居中，安防和防盗报警系统是关键的一部分。
嵌入式系统与传感技术的结合，可以实现对家庭安全状况的实时监测。
嵌入式设计在门窗发展中的应用
Doors & Windows
门窗专栏
图 1 嵌入式门窗的结构
下部设计了相应的插槽，直接插入到插槽内。内窗扇下部横 向凸起直接嵌入窗框的槽中，“L”型密封胶条长度与内窗扇平 齐，与侧边形成密封空间。框架为中空方形，其上端放置于内 窗框的一半处。中空方形框架与内窗框侧壁连接，“L”形嵌入 槽与内窗扇下部相适配。内窗扇侧边有密封胶条，这样可以 与“L”型胶条发生对接。胶条部分特殊的结构形成了嵌入式 窗扇结构。内侧窗扇与窗框可以平齐，不仅保证门窗的安全 性，而且外形美观；密封采用软连接保证了密封效果。这种结 构可以保证组装时更加方便，结构更加稳定。外窗框外侧有 隔热保温构件。外窗框的密封件与隔热保温构件、密封条，保 证了隔热保温效果。外窗框、外窗扇空腔形成三子腔，可以延 缓室外空气入室内的流动。窗户关闭后，子腔内充满了空气。 具有隔热保温的构件保证冷空气难以进入。子腔包裹住的空 气相对不流通。并且空气作为热的不良导体，可以有效阻止 空腔处发生热交换。外窗扇部分的隔热保温通过上封堵与主 体框架构建成了倾斜面结构，这一结构可以有效防止了雨水 的流入。针对外窗密封结构进行了特别设计，上部与外窗框 凹槽相配合，凸块可以起到密封作用。下部设计为折弯式，采 用了橡胶密封件，密封构件上凸块直接插入到凹槽内，与外窗 扇内的密封胶条直接靠近，下部的折弯部分与外窗框联接。 玻璃密封条一面与外窗扇凹槽上的凸块相连，另一面采用了 齿形结构，下部为折弯结构，可以放置长尾橡胶密封构。橡胶 密封构件凸块部位直接插入到凹槽内，齿形结构玻璃窗靠接， 下端结构与外窗上部紧密靠接。密封构件的独特设计对于保 证窗体的保温隔热效果起到了直接的作用。窗框与窗扇均采 用了多腔体结构，窗框与窗扇可以保证更稳固。双侧嵌入扇 结构打造出了保温腔结构，体现出节能、隔热、隔音、防尘等作 用，还具有降噪、抗风压、美观、安全等优势。
基于嵌入式的智能家居系统设计与实现
基于嵌入式的智能家居系统设计与实现摘要：伴随着人们工作节奏的加快和工作环境的不确定性，人们越来越注重居住环境的安全，希望能在第一时间知道家中的安全情况，因此，设计一种智能家居远程控制系统具有良好的实际意义。
本文浅析基于嵌入式的智能家居系统设计与实现。
关键词：嵌入式；智能家居；远程控制]引言电子技术、智能控制技术以及物联网技术的融合，使得传统住宅家居体系已经无法满足居住要求，对于智能化以及安全性的要求逐渐提升。
虽然当前视频监控已经逐渐被重视，但在具体操作中相对复杂。
这种状况的产生，使得对嵌人式智能家居系统的研究热度逐渐上升，成为引领远程控制的重要方式。
目前，大多数嵌入式系统都以处理器为核心，与一些检测、监控设备配合实现一定的功能，但是由于视频图像传输的影响以及监控界面的问题，客户端的远程监控效果并不理想。
如果嵌入式智能家居系统能够连接到Internet 和GPRS模块，则用户可以通过远程登录界面来了解家居环境信息。
因此，本文提出了一款具有网络功能的智能家居控制系统的实现方案，使用火狐浏览器作为上位机，采用JPEG高效压缩算法对视频图像进行压缩，用户不仅可以通过浏览器监测家居环境信息，还可以访问Web服务器中的视频，同时，GPRS通信模块还能将异常信息以短信方式通知用户，提高了智能家居控制的灵活性。
1嵌入式智能家居系统总体设计基于智能家居制品监控的角度分析，主要需要借助当前计算机技术，设计并构成智能家居子系统，将各个技术融合之后实现统一管理。
站在智能家居系统的角度，主要包括视频服务、客户端、服务端等部分。
硬件设计。
此次设计采用TX2440A开发板进行设计，将S3C2440处理器作为主控制芯片，主频已经能够达到400MHz，具有单独的管理单元、控制器以及存储器等。
LCD显示部分包括3.5英寸真彩色液晶屏，具备USB接口。
在开发板方面具备多种结构，便于对系统的调试与测试需求；视频采集模块运用ZC301摄像头，可实现Linux提供摄像头视频数据的采集；包括DS18B20室内温度的传感器；GPRS通信模块。
基于嵌入式平台的智能化家居系统设计方案
基于嵌入式平台的智能化家居系统设计方案一、设计题目基于嵌入式平台的智能家居系统设计二、设计要求基于嵌入式智能家居控制系统主要由系统服务器、家庭控制器(各种模块)、各种路由器、电缆调制解调器头端设备 CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等部分组成。
设计重点完成基于嵌入式系统平台的家居控制中心设备的结构、功能。
系统采用SM8952AC25P、MT8870、TC35 modem 和各类家居传感器设计制作一款智能家居控制系统样机。
系统使用UC/OS-II 嵌入式系统。
系统设计主要包括：系统硬件的设计与调试和控制软件的编写与调试。
本次基于嵌入式的智能化家居系统的设计，选择高性能的 STM32F103RBT6 为核心的控制芯片，植入μC/OS-II 实时操作系统。
设计围绕智能家居中的智能照明、电动窗帘、背景音乐、安防报警、远程控制等方面以 STM32F103RBT6 为硬件开发平台，为设计具有实用性高、性价比高的智能化产品做市场调研，为在智能家居方向发展提供科技展望理念。
本系统设计主要包括智能照明控制电路、电动窗帘控制电路、家用电器控制电路、环境监测电路、安防报警电路、远程控制电路和单片机集中控制与人机对话部分。
其中，智能照明控制电路包括对多地、多个照明设备的同时或分开控制；电动窗帘控制电路则是根据需求自动控制窗帘，主要是通过控制电机的正反转来实现；家用电器控制电路主要是控制是否需要开启电器设备，包括电视、音乐播放器、空调等等；环境监测电路主要通过传感器获取室内温度、湿度、烟雾浓度等；安防报警电路主要对室内防盗等提供技术保障；远程控制电路包括用户在外地通过手机或者互联网对家中相应设备实现控制与信息交流等；单片机集中控制与人机对话部分主要是将各部分信息收集到单片机进行集中处理，根据户主需求，执行相应的控制命令与操作，实现人机对话等。
三、设计作用与目的通过本次基于 STM32 和μC/OS-II 的智能家居控制系统，熟悉并初步掌握 STM32 和μC/OS-I I的编程与实际应用。
基于嵌入式系统的智能家居设计研究
基于嵌入式系统的智能家居设计研究摘要：近年来在我国智能家居快速发展和进步的过程中，已经开始凭借智能化、多功能与网络化发展优势，打造安全性很高、舒适度极佳的生活环境，深受人们的关注。
为促使智能家居的良好发展，为人们提供高质量的家居环境服务，应着重强调嵌入式系统的应用，将其当做是基础开展设计活动，完善智能家居的功能，保证设计的水平，为智能家居领域的后续发展提供保障。
关键词：嵌入式系统；智能家居；设计基于嵌入式系统的智能家居设计的领域中，应明确设计的思路，完善设计方案，系统化设计智能家居中的构造，保证智能家居中各个系统的设计都能够和嵌入式系统之间相互整合，彰显出相关嵌入式系统的应用价值和优势，促使智能家居设计工作的持续进步。
1.基于嵌入式系统的智能家居设计思路为积极开展有关的设计工作，将嵌入式系统作为基础提升智能家居的设计效果，应明确有关的思路。
具体的思路为：1.完善有关的方案内容对于智能家居设计工作来讲，将嵌入式系统当做是基础，应该完善其中的方案内容。
在方案中可以设计成为个人终端部分、通信接收和发送部分、中央控制器部分、遥控部分与家电部分，设置短信接收与发送模块，在其中添加红外线的发送电路，合理设计单片机作为中心的中央控制单元系统。
整体的方案中手机终端是将短信的形式作为基础，将指令代码发送到GSM的模块之内，单片机会从其中读取短信的信息，做出有关的控制动作，使得红外发送电路的发射情况被控制，形成有关的红外控制信号。
如图1所示，在设计智能家居中的空调开机控制系统期间，基于嵌入式的系统，可设置“I”代码，在发送代码之后可实现空调制热智能化调控、风速智能化调控等，利用手机将“I”代码发送到GSM模块之内，单片机读取短信之后进行空调的调控，实现最终的智能化控制目的。
图1.空调调控1.完善终端系统我国在智能家居设计方面的主要目的就是可以利用计算机智能化系统替代传统的住宅管理方式，近年来在个人终端设备快速进步的过程中，很多人都开始将智能家居应用在个人终端设备之内，除了能够起到拓展作用，还可以简化智能家居的控制形式，借助智能手机开展家居的控制活动，使用手机硬件和软件完善其中个人终端性能，促使智能家居的有效控制，提升信息处理效果，改善性能的同时增强信息处理效果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于嵌入式系统的智能门窗的设计姓名：狄源辉学号：101130137 班级：（1）基于嵌入式系统的智能门窗设计摘要:为了使家居生活更加舒适、安全,采用以 ARM7 为主控制芯片, 融合多路传感器的方法, 突破了传统的防盗门窗模式。
综合考虑了室内外环境的安全因素,设计了一种基于嵌入式系统的智能门窗, 进行了以CO、煤气、甲醛以及风光雨传感器为主要信号获取单元,以声光报警器、排风扇和电动开窗器为执行机构的联合调试实验设计, 实验中系统运行稳定可靠。
实验结果证明该设计切实可行。
关键词:传感器; ARM7; 信号采集; 智能门窗Design of Intelligent Window Based on Embedded System Abstract: In order t o make home life mo re comfortable and secure, the intelligent w indow s and doo rs are designed basedon embedded systems, which adopts the ARM7 based control chip and multichannel sensors, and breaks thro ug h the traditional mo del. It makes use of the CO, gas, formaldehyde, as w ell as the scenery as the main signal for the r ain sensor unit ,adopts the sound and lig ht alarm, row o f fans and electric w indow device as the implementing agencies. T he system is stable and reliable. The experimental results show that the design is feasible.Keywords : sensor s; ARM7; signals acquisition; smart w indows and doors0 引言随着21 世纪信息化时代的到来, 社会信息化和家居智能化也呈现出了蓬勃发展的趋势, 越来越多的家庭开始追求高质量、高科技舒适安全的家居生活, 充分享受由信息时代带来的生活上的便利。
作为智能家居系统的子系统智能门窗,是在传统住宅的基础上,综合利用传感器技术、计算机技术、现代通讯技术和自动控制技术等,实现了门窗各种信息的采集、传输、处理和控制。
安全舒适的家居环境是实现家居智能化的基础和前提,而门窗作为家庭与外界互通的门户, 起着尤为关键的作用,实现门窗的智能化是智能家居的第一步,也是非常重要的一步。
1 系统的总体设计智能门窗属建筑领域的附件, 它包括智能控制系统和门窗开关装置以及报警系统。
该智能门窗实现的主要功能是当室内燃气泄露, CO 和CO2 含量过高,甲醛、苯等有毒物质超标时, 能够控制窗户自动打开, 让空气形成对流,并启动排风扇向室外排出有害气体, 当室外环境不允许开窗时(比如风雨和沙尘天气) 由风光雨传感器传输信号到主控系统, 使其发出指令关闭窗户, 同时整个系统将以排风扇工作为主。
如果状况仍未缓解,则启动警报装置。
整个系统由主控芯片、各种传感器、报警器终端, 以及机械传动装置组成,控制芯片和传感器等直接固定在门窗上, 而报警终端则可固定在室内墙壁或容易引起主人警觉的地方。
系统结构如图1 所示。
1.1 LPC2136 微控制器概述LPC2136 是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/ 32 位ARM7TDMI S CPU 微控制器, 它带有256 KB嵌入的高速片内FLASH 存储器。
片内 128 位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟频率下运行[ 1]。
P0. 27~ P0. 30 为 LPC2136 的 A/ D 转换器输入端,作为风光雨模拟信号、温度模拟信号和有害气体检测信号等的模拟输入端, 分时段扫描查询这几个模拟量,并将风光雨模拟信号、有害气体模拟信号等做A/ D转换后显示在LCD显示单元上。
风光雨传感器输出的信号非线性误差较大, 并对温度敏感, 本文设计了专用的放大、处理和补偿电路对其信号进行处理和补偿,使其输出的模拟量基本达到线性。
实测证明可达到 5%的误差,这对于一般的监控已可以满足要求。
1.2 感应系统硬件设计该部分主要以传感器为采集信号手段,经转换元件将采集到的信号进行加工,使采集到的模拟信号能够被主控制芯片识别,结构框图如图2 所示[ 2]。
1.3 有害气体检测模块居室里的空气是由多种气体混合而成的,对人体有害的物质主要是 CO2、CO、煤气、有害化学物质(如甲醛、苯类等)以及可吸入颗粒及附着在其上的病菌等,这些有害物质的浓度过高时会对人体造成危害[ 3]。
有害气体检测电路,如图3 所示。
在该电路中主要用气敏传感器实现气电转换, 在正常情况下,气敏传感器不接触有害气体或有害气体浓度很低时, 气敏传感器两端呈现高阻状态[ 2],检测到的信号小,不能驱动后级电路而使其工作。
反之,检测信号变大,从而驱动开窗器和排风扇工作,及时报警,并尽可能地排除有害气体。
( 1 ) 一氧化碳传感器。
选用深圳富安达公司的CO/ MF500 型电化学传感器, 当环境的 CO 浓度发生变化时,电化学方程的平衡产生移动, 输出的电流发生相应的变化。
该传感器量程为0~ 500 ppm,分辨率为1 ppm,线性输出, 并且过滤了 H2S 和 SO2 气体, 测量精度较高。
( 2 ) 甲醛传感器。
选用深圳市富安达公司的S10电化学传感器, 测量范围为 0~ 10 ppm, 最大负载为50 ppm,输出信号为800 n A/ ppm,分辨率为0. 05 ppm,响应时间小于50 s,可在高湿度等恶劣环境下工作。
( 3 ) 烟雾传感器。
选用深圳市商斯达公司的离子室烟雾传感器, 电源电压为直流 6. 0~ 18. 0 V, 输出电压为( 5. 6 ! 0. 4) V,灵敏度为( 0. 6 ! 0. 1) V,温度为-10~ + 60 ∀。
气体传感器需要用导线引出,同时控制器需要一组12 V( DC, 500 mA)的电源供电。
由于气体传感器需要电源预热,功耗较大, +5 V 电源下约需 150 mA 电流。
本文采用一个 LM7805 三端稳压器供电, 同时加上适当的散热器, 以保证长时间可靠稳定的工作。
实践证明, 它对温度和湿度测量是准确和迅速有效的, 对气体的检测也十分敏感,遇到有危险气体时能可靠地发出报警和自动接通风扇排风,为人员的安全起到高灵敏度的检测和保护作用。
1.4 风光雨感应系统设计风光雨传感器是一种集多种传感器于一身的多功能传感器,它可以自动检测风力、光线强度、雨量大小,为窗户的开启控制提供依据,这里选用深圳卓灵公司的ZF WRR 型风光雨传感器,其工作电压为直流12 V; 工作电流为0. 1 A;风感器可设定风速值为1~ 4 级,范围为3~ 20 km/ h;雨感器可设定范围为1~ 5 mm/ h;采用防水结构设计方案,以及风感部分双轴承结构, 可确保风感灵敏度。
当室内有害气体浓度过大,除开启排风扇将有害气体排出室外,还可连接开窗器作为辅助将窗户打开,但若逢大风、大雨或风沙天气, 因不适宜开窗, 则由MCU 发出关闭窗户指令。
1.5 门窗防盗模块设计该模块主要用于防止门窗打开时,不法分子趁机入室或窗户关闭时破窗而入,对房屋主人的人身及财产安全造成威胁。
该模块主要由人体靠近传感器和玻璃破碎传感器组成[ 4],如图 4 所示。
人体靠近传感器是基于红外线技术的产品,当有人进入开关感应范围时,传感器探测到人体红外光谱的变化,开关自动接通负载, 延时 3 s 后检测到人不离开或有继续入侵动作先以红灯警告, 再延时 3 s, 如果还未离开, 则打开高分贝声光警报器,以达到驱赶入侵者,必要时还可将警情传输到小区保卫处以及房屋主人的手机上。
玻璃破碎传感器是利用振动传感器在玻璃破碎时发出 2 kHz 特殊频率, 感应出报警信号。
为了避免室内因玻璃器皿破碎、电话铃声、闹钟以及其他一些声音引起误报警信号,目前玻璃破碎传感器采用了双探测技术,即需要同时探测到破碎产生的振荡和音频声响,才能发出报警信号。
门磁开关由一条永久磁铁和一个常开触点的干簧管组成,一般把干簧管安装在被监视房门的门框上,把永久磁铁安装在门上, 关门后, 干簧管在磁场的作用下接通,当门被打开时,干簧管触点断开,触发报警电路。
1.6 执行系统模块的设计智能门窗的执行机构包括排风扇、开窗器、声光报警器和电话报警等。
排风扇部分如图 5 所示,风扇的转动由PWM 来控制转速, 安装在厨房等易出现煤气泄漏的场所,可有效地排出有害气体,避免室内人员煤气或CO 中毒。
开窗器分为螺旋式开窗器和链条式开窗器,它采用天津科普瑞特公司的 E350 型螺旋式开窗器进行设计,工作电压为直流 24 V; 工作电流为 1 A; 推拉力为 1 000 N;行程为90~ 1 000 mm;速度为5 mm/ s。
该开窗器采用全金属材质、内螺杆式电动开窗、铝合金外壳、开窗时噪音低, 开窗推力大,支撑强度高,可调节的滑动支架便于安装, 适合于各种窗型。
当煤气泄漏或有害气体浓度在开窗和排风扇工作一段时间后仍未减小到无害的程度或有人非法入侵时,就要启动声光报警装置,该警报器适宜装在房屋主人容易警觉处, 如客厅和卧室。
警报器启动时将以高分贝的警报声和LED灯光发出警告,同时LCD 液晶显示将告诉房屋主人是何原因警报(煤气泄漏或有人非法入侵)。
2 软件设计为了使软件更安全、简洁, 设计中使用C/ OS%嵌入式操作系统[ 5]。
在该操作系统下,所有的操作都是对任务的处理, 因此系统的整体框图应该有几个任务组成。
该系统由以下两个任务组成。
任务1: 读取室内气体传感器的数据[ 6],对采集到的信号进行处理; 判断室内空气污染是否超标, 若超标则进行开窗和启动排风扇,使室内空气污染浓度降低,如图6 所示。
任务2: 主要任务为防盗报警和气体超标报警,读取门窗报警器信号,启动声光报警器,并显示报警原因, 如图7 所示。
3 结语本文主要研究了一种基于 A RM7 处理器的嵌入式智能门窗设计。
其中该设计综合了传感器技术、通信技术和自动控制技术,使整个系统本着安全、高效、低功耗、小体积和实用性强思想来设计, 设计中采用LPC2136 微控制器作为设计的主控芯片, 实现了有害气体的检测,门窗的智能化, 防盗报警,燃气泄露报警等功能。