單片機(jī)在智能窗控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、引言

　　隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展， 家庭中的許多電器設(shè)備如彩電、冰箱、空調(diào)等都已貼上了智能化的標(biāo)簽， 為提高人們的生活質(zhì)量做出了貢獻(xiàn)。但遺憾的是， 居室的眼睛---窗戶， 卻遲遲未跟上時代的步伐。即使是在眾多的智能化生活小區(qū)， 我們都可以發(fā)現(xiàn)， 幾乎所有的窗戶的管理仍然處在原始管理方式， 與電子技術(shù)毫不沾邊， 更不用說智能化了。如果使窗戶具有一定的智能， 如下雨則自動關(guān)、室內(nèi)有害氣體超標(biāo)則自動開、有盜賊入內(nèi)則自動報警等， 就會給人們的居家生活帶來諸多方便， 從而進(jìn)一步提高人們的生活質(zhì)量。

　　沿著這樣的思路， 我們設(shè)計(jì)了以AT89C51 單片機(jī)為中央控制器的智能窗控制系統(tǒng)。

　　該控制系統(tǒng)能通過其數(shù)據(jù)檢測傳感電路不斷循環(huán)檢測室內(nèi)溫度、濕度、有害氣體（如媒氣） 濃度等環(huán)境參數(shù)，然后與由控制鍵盤預(yù)置的參數(shù)臨界值相比較， 從而作出開/關(guān)窗、轉(zhuǎn)動/停止換氣扇、降/升溫（濕） 等判斷， 再結(jié)合窗狀態(tài)檢測電路所檢測到的窗狀態(tài)， 發(fā)出一系列的控制命令， 完成下雨則自動關(guān)窗、室內(nèi)有害氣體超標(biāo)則自動開窗（同時轉(zhuǎn)動換氣扇） 、恒溫（濕） 等自動控制功能。人們還可通過控制鍵盤， 直接控制窗戶的開/關(guān)、換氣窗的轉(zhuǎn)/停、溫（濕） 的升/降、選擇所顯示參數(shù)的種類等。

　　二、系統(tǒng)組成和部分電路設(shè)計(jì)

　　本控制系統(tǒng)主要由AT89C51 單片機(jī)組成的中央控制器， 數(shù)據(jù)檢測傳感電路， A/D 轉(zhuǎn)換器， 窗驅(qū)動控制接口電路、窗驅(qū)動電路等組成。其系統(tǒng)框圖如圖一所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

　　中央控制器

　　中央控制器以美國ATMEL 公司的AT89C51 單片機(jī)為核心。

　　1. AT89C51 單片機(jī)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)簡單、性能可靠、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。它為用戶預(yù)留下足夠的軟、硬件資源， 可供用戶進(jìn)行再開發(fā)應(yīng)用。該系統(tǒng)除內(nèi)部已有的4K Flash 存儲器外， 還可以擴(kuò)展選址64KROM區(qū)和64KRAM區(qū)， 供用戶使用。用戶在系統(tǒng)開發(fā)時， 可以將自己的數(shù)據(jù)塊和程序段、數(shù)據(jù)表， 以若干控制子程序、數(shù)據(jù)塊形式存放于AT89C51 單片機(jī)的擴(kuò)展ROM或RAM區(qū)中， 以便系統(tǒng)工作時重復(fù)使用和反復(fù)調(diào)用。由于本應(yīng)用系統(tǒng)主要用于溫度、濕度、有害氣體識別、防盜安全的定點(diǎn)和多點(diǎn)測試， 片內(nèi)4K Flash 存儲器已能滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

　　2. AT89C51 單片機(jī)機(jī)有三級程序存儲器加密。利用該功能可防止別人非法復(fù)制程序， 從而保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)。

　　3. AT89C51 單片機(jī)還為用戶預(yù)置了P0、P1、P2、P3 四個并行I/O 口， 為該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制提供了足夠的端口資源。

　　4. AT89C51 單片機(jī)還為用戶提供一組全雙工串行數(shù)據(jù)傳輸端口， 可用于單片機(jī)系統(tǒng)間的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)信息交換。

　　本系統(tǒng)采用P0 數(shù)據(jù)采集、控制端口， 完成控制信息的采集和控制功能。

　　P110~P113 作為窗狀態(tài)檢測端口， 完成對窗狀態(tài)（即窗是否移到邊框） 的檢測。

　　數(shù)據(jù)檢測傳感電路

　　數(shù)據(jù)檢測傳感電路由四個部分組成： 1） 溫度傳感電路； 2） 濕度傳感電路； 3） 有害氣體傳感電路； 4） 紅外防盜傳感電路。

　　為了討論問題方便， 我們以溫度傳感電路為例進(jìn)行分析。通常， 在自然情況下， 窗戶的開關(guān)與生活環(huán)境和人體的舒適度有關(guān)， 溫度的測試是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。為了較好地測出溫度參數(shù)， 我們選用集成溫度傳感器AD590（可測-55~+150 ℃） , 其溫度檢測完全可以滿足要求?；倦娐啡鐖D二所示。

圖2 基本電路