基于嵌入式系统的智能门窗设计

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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，釆用以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，设计丫一种基于嵌入式系统的智能门窗，进行丫以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DesignofIntelligentWindowBasedonEmbeddedSystemAbstract:Inordertomakehomelifemore

2、comfortableandsecure，theintelligentwindowsanddoorsaredesignedbasedonembeddedsystems，whichadoptstheARM7basedcontrolchipandmultichannelsensors,andbreaksthroughthetraditionalmodel.ItmakesuseoftheCO,gas，formaldehyde,aswellasthesceneryasthemainsignalfortherainsensorunit,adoptsthesoundandlightalarm

3、，rowoffansandelectricwindowdeviceastheimplementingagencies.Thesystemisstableandreliable.Theexperimentalresultsshowthatthedesignisfeasible.Keywords:sensors;ARM7;signalsacquisition;smartwindowsanddoors0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，充分享受由信息吋代带来的生活上的便利。作为智能家

4、居系统的子系统智能门窗，是在传统住宅的棊础上，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C02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冇害气体，当室外环境不允许开窗吋（比如风

5、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，以及机械传动装罝组成，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。12V1.1LPC2136微控制器概述LPC2136是基于一个支持实吋仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMTSCPU微控制器，它带有256KB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位代码能够在最大吋钟频率下运行［1］。P0.27

6、〜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

7、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C02、C0、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,这些冇害物质的浓度过高吋会对人体造成危害［3］。冇害气体检测电路，如图3所示。在该电路屮主要用气敏传感器实现q气电转换，在正常情况不,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