关于智能窗户改进方案的研究与设计

关于智能窗户改进方案的研究与设计

【摘要】现代社会，人们的生活水平日渐提高，不仅仅满足于解决温饱问题。创造一个智能、便捷、环保的居住条件已成为现代人生活的基本需求。智能窗户的出现改变了人们的生活。根据搜集有关资料，市场上现有的智能窗户也没有能完全符合人们的需求。为此，我设计了一个在温、湿度适宜，噪声小时自动开窗并能够在雨天自动关窗，平时又可以根据自己需求自动开关的智能窗户。

【关键词】智能窗户；自动；便捷

对于住楼房的居民来说，大家都有这样的感受，室内温度忽冷忽热，时而潮湿，时而干燥，影响着家人的身体健康，时常为一次次的开关窗户而感到不便。另外，外面的各种噪声也严重影响了我们正常的工作休息，睡梦中被吵醒，还得拖着疲惫的身体去关窗户。现在的普通推拉窗户已经无法解决人们生活中的不便。经过市场调查，我所设计的这种智能窗户尚未问世。经过网上调查，已经公示的智能窗户实现了根据室内外温度、湿度的变化控制窗户的开关，也可以根据光照、风速的变化控制窗户的开关，还有的增加了防雨、防风、防盗功能。设计更加智能化、人性化，却没有考虑到另外的一些难题：户外噪声大、户外温湿度测量，多种控制量相矛盾（例如温、湿度不适宜，户外噪声大的情况），而我所设计的智能窗户可以弥补这些不足，只需一些简单的电路外加一套机械传动装置即可，其机械结构原理简单实用。

1.研究方案

窗户控制器可以使用红外遥控装置进行模式切换，即噪声模式、温、湿度模式和自动模式。在噪声模式下，主要通过声音传感器检测环境噪声，将检测到的模拟信号转换为数字信号并与系统设定值相比较，根据比较结果来控制窗户开关。在温、湿度模式下，主要通过室内、室外温、湿度传感器检测环境温、湿度，将检测到的模拟信号转换为数字信号并与系统的设定值相比较来控制窗户开关。在自动模式下，利用红外遥控器可以发出启（包括正、反转）、停信号，当控制器接收到此信号后，可以根据相应控制信号来控制电机的运行。本系统应用遥控系统主要有两点优势：一、用户可以根据自己的意愿进行窗户的开关；二、当出现室内温、湿度不适宜，户外噪声大等情况，噪声对人们工作、休息的影响已远远超过了温、湿度对人们的影响，这时人们可以通过模式切换到噪声模式，通过噪声控制系统实现对窗户开关的控制。本系统还增加了霍尔开关，以判断窗户是否彻底打开或彻底关闭，从而来控制电机的运行。

2.各模块硬件选型

单片机的选择：选用PIC16F877单片机。一开始准备选用AT89S52单片机，但需要很多A/D转换器，又增加了电路的复杂程度，成本也相对较高。而选用PIC16F877单片机，减少了A/D转换器的个数，并且其抗干扰性能好，内部资源较丰富。

电机的选择：因为控制的对象是窗户，控制的精度要求较高，考虑实际运用的可行性，所以选用控制方式简单、控制精度高的步进电机。

遥控方式的选择：本系统采用红外遥控方式，由于红外线为不可见光，因此，对环境影响很小。而且波长比较小，不会对家里的电器设备产生干扰。其原理简单，性价比高，在生活中已经得到推广。

窗户位置检测：当窗户已经彻底打开或者关闭时，此时电机应停止转动。本系统采用的方案是：利用霍尔开关元件和磁铁组成的检测装置，霍尔开关元件安装在窗户上端两侧，磁铁安装在下端两测。通过此装置来判断窗户的位置，继而控制电机执行相应的操作。

温、湿度检测：本模块采用的是具有温、湿度检测功能、价格相对较低的SHT10芯片；当室内温、湿度满足时，电机停止转动；当室内温、湿度不满足时，窗户外的温、湿度检测电路进行判断，室外不满足时，电机停止转动，室外满足时，通过检测值与系统设定值进行比较分析，发出相应的指令控制电机的转向。

噪声检测：本模块采用的是BR-ZS1芯片，BR-ZS1芯片支持现场分贝值读取，具有性能稳定，测试精度高，兼容用户环境检测监控系统等优点。工作原理：当室外的噪声值超出标准范围时，电机正传，窗户关闭；在标准范围之内时，电机反转，窗户打开。

机械装置：主要有电机、齿轮、齿条组成。电机固定，带动齿条平动，齿条固定在窗户底部，以此实现窗户的开关。

3.结束语

随着近几年资源的大量消耗，科学发展已成为一个国家发展的主要考虑因素。目前，我国正处于大力推进城镇化建设时期，建筑行业蓬勃发展，建筑节能，门窗环保都是未来发展的主流趋势。智能窗户在现阶段还属于一个新兴的朝阳产业，具有广阔的发展前景，普及多功能智能窗户具有重要的现实意义。

人类对新产品、新技术的依赖就像对水和粮食的渴望。当我们拥有彩色电视机的时候，还能容忍黑白电视吗？当我们使用遥控器开启电视的时候，还能容忍用自己的手去切换频道吗？同样，当我们拥有智能窗户的时候，我们还会自己动手去开关窗户吗？或许正是由于人类的懒惰才促进了科学技术的发展。

【参考文献】

[1]郭慧芳.红外线遥控开关电路的设计[J].科技与生活，2012（2）.

[2]陆艳.基于PIC单片机的数控系统遥控器的研究与设计[J].安徽大学，2005.

[3]张爱全.红外线遥控的基本原理和应用范围[J].山西电子技术，2003（6）.