基于嵌入式系統(tǒng)的智能門窗設(shè)計(jì)

引言
隨著21世紀(jì)信息化時(shí)代的到來，社會(huì)信息化和家居智能化也呈現(xiàn)出了蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)，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(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等，實(shí)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(shí)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(shí)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 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
智能門窗屬建筑領(lǐng)域的附件，它包括智能控制系統(tǒng)和門窗開關(guān)裝置以及報(bào)警系統(tǒng)。該智能門窗實(shí)現(xiàn)的主要功能是當(dāng)室內(nèi)燃?xì)庑孤?，CO和CO2含量過高，甲醛、苯等有毒物質(zhì)超標(biāo)時(shí)，能夠控制窗戶自動(dòng)打開，讓空氣形成對(duì)流，并啟動(dòng)排風(fēng)扇向室外排出有害氣體，當(dāng)室外環(huán)境不允許開窗時(shí)(比如風(fēng)雨和沙塵天氣)由風(fēng)光雨傳感器傳輸信號(hào)到主控系統(tǒng)，使其發(fā)出指令關(guān)閉窗戶，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)將以排風(fēng)扇工作為主。如果狀況仍未緩解，則啟動(dòng)警報(bào)裝置。
整個(gè)系統(tǒng)由主控芯片、各種傳感器、報(bào)警器終端，以及機(jī)械傳動(dòng)裝置組成，控制芯片和傳感器等直接固定在門窗上，而報(bào)警終端則可固定在室內(nèi)墻壁或容易引起主人警覺的地方。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1．1 LPC2136微控制器概述
LPC2136是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16／32位ARM7TDMI-S CPU微控制器，它帶有256 KB嵌入的高速片內(nèi)FLASH存儲(chǔ)器。片內(nèi)128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時(shí)鐘頻率下運(yùn)行。
P0．27～P0．30為LPC2136的A／D轉(zhuǎn)換器輸入端，作為風(fēng)光雨模擬信號(hào)、溫度模擬信號(hào)和有害氣體檢測(cè)信號(hào)等的模擬輸入端，分時(shí)段掃描查詢這幾個(gè)模擬量，并將風(fēng)光雨模擬信號(hào)、有害氣體模擬信號(hào)等做A／D轉(zhuǎn)換后顯示在LCD顯示單元上。風(fēng)光雨傳感器輸出的信號(hào)非線性誤差較大，并對(duì)溫度敏感，本文設(shè)計(jì)了專用的放大、處理和補(bǔ)償電路對(duì)其信號(hào)進(jìn)行處理和補(bǔ)償，使其輸出的模擬量基本達(dá)到線性。實(shí)測(cè)證明可達(dá)到5％的誤差，這對(duì)于一般的監(jiān)控已可以滿足要求。
1．2 感應(yīng)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
該部分主要以傳感器為采集信號(hào)手段，經(jīng)轉(zhuǎn)換元件將采集到的信號(hào)進(jìn)行加工，使采集到的模擬信號(hào)能夠被主控制芯片識(shí)別，結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。