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(hù)， 卻遲遲未跟上時(shí)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(hù)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(shuō)智能化了。如果使窗戶(hù)具有一定的智能， 如下雨則自動(dòng)關(guān)、室內(nèi)有害氣體超標(biāo)則自動(dòng)開(kāi)、有盜賊入內(nèi)則自動(dòng)報(bào)警等， 就會(huì)給人們的居家生活帶來(lái)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?cè)O(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(guò)其數(shù)據(jù)檢測(cè)傳感電路不斷循環(huán)檢測(cè)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(pán)預(yù)置的參數(shù)臨界值相比較， 從而作出開(kāi)/關(guān)窗、轉(zhuǎn)動(dòng)/停止換氣扇、降/升溫（濕） 等判斷， 再結(jié)合窗狀態(tài)檢測(cè)電路所檢測(cè)到的窗狀態(tài)， 發(fā)出一系列的控制命令， 完成下雨則自動(dòng)關(guān)窗、室內(nèi)有害氣體超標(biāo)則自動(dòng)開(kāi)窗（同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)換氣扇） 、恒溫（濕） 等自動(dòng)控制功能。人們還可通過(guò)控制鍵盤(pán)， 直接控制窗戶(hù)的開(kāi)/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(lèi)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(cè)傳感電路， A/D 轉(zhuǎn)換器， 窗驅(qū)動(dòng)控制接口電路、窗驅(qū)動(dòng)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(guó)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(jiǎn)單、性能可靠、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。它為用戶(hù)預(yù)留下足夠的軟、硬件資源， 可供用戶(hù)進(jìn)行再開(kāi)發(fā)應(yīng)用。該系統(tǒng)除內(nèi)部已有的4K Flash 存儲(chǔ)器外， 還可以擴(kuò)展選址64KROM區(qū)和64KRAM區(qū)， 供用戶(hù)使用。用戶(hù)在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)， 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(shí)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(shí)別、防盜安全的定點(diǎn)和多點(diǎn)測(cè)試， 片內(nèi)4K Flash 存儲(chǔ)器已能滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

　　2. AT89C51 單片機(jī)機(jī)有三級(jí)程序存儲(chǔ)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(shí)產(chǎn)權(quán)。

　　3. AT89C51 單片機(jī)還為用戶(hù)預(yù)置了P0、P1、P2、P3 四個(gè)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(hù)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(cè)端口， 完成對(duì)窗狀態(tài)（即窗是否移到邊框） 的檢測(cè)。

　　數(shù)據(jù)檢測(cè)傳感電路

　　數(shù)據(jù)檢測(cè)傳感電路由四個(gè)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(wèn)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(hù)的開(kāi)關(guān)與生活環(huán)境和人體的舒適度有關(guān)， 溫度的測(cè)試是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。為了較好地測(cè)出溫度參數(shù)， 我們選用集成溫度傳感器AD590（可測(cè)-55~+150 ℃） , 其溫度檢測(cè)完全可以滿(mǎn)足要求?；倦娐啡鐖D二所示。

圖2 基本電路