智能窗的通风采光控制.doc

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1、智能窗的通风采光控制　　【摘要】据了解，智能窗在国外是一个发达的产业，它在节能减排、消防方面有广泛的应用。根据国家建设部统计资料，我国每年城乡建筑能耗中，通过玻璃门和窗户损失的能耗占到全部建筑能耗的40-50%。由此可见，门窗质量对节能减耗起着极为关键的作用，而智能窗的广泛应用将可大幅节能减排。本文以AVR系列单片机为控制单元，通过传感器检测外界信号的变化，采集温度、光照和红外反射的外界参数，进行综合判断分析，然后将变化的信号输入到单片机，由单片机对其进行判断，进而控制电机的正反转，以达到开关窗户的目的。并且它集消防排烟、防盗、避风挡雨、调节温度、通风

2、采光、自动开关等功能于一体，结束了手动开窗的历史，并让它成为智能建筑家居的管理者，将现代城市和家居带入了一个暂新的智能窗户时代。　　【关键词】AVRMCU；温度检测；光照检测；红外反射　　1、研究目的和意义　　据了解，智能窗在国外是一个发达的产业，它在节能减排、消防方面有广泛的应用。根据国家建设部统计资料，我国每年城乡新建房屋80%以上为高耗能建筑，既有建筑95%以上是高能耗建筑，建筑能耗占社会总能耗的27%。而建筑能耗中，通过玻璃门和窗户损失的能耗占到全部建筑能耗的40-50%。由此可见，门窗质量对节能降耗起着极为关键的作用，而智能窗的广泛应用将可大

3、幅节能减排[1]。　　2、国内外家居智能窗户发展状况　　智能家居进入中国发展已有近十年的时间，随着人们从陌生到熟悉，从误解到理解，智能家居的发展道路可谓非常坎坷。它经过了早期的概念普及期到现在开始进入快速的发展期。可以从以下五大方面看出这一点。　　概念普及程度广泛　　厂商更新换代频繁　　房地产开发商推波助澜　　媒体关注度极大提高　　消费者对智能家居跃跃欲试[4]　　3、本文研究的主要内容　　本次设计以AVR系列单片机为控制单元，采集温度、光照和红外反射的外界参数，进行综合判断分析，控制电机的正反转来达到窗户开关的目的。　　主要工作　　①由单片机采集外界

4、参数控制窗户的开关状态。　　②采用数码管显示温度值，使读数更清晰、易于为用户接受。　　③能手动控制窗户的开关状态。　　④能预设窗户开关的温度值。　　⑤具有防盗功能。　　主要技术指标　　①窗户有开和关两个状态。　　②温度显示范围0℃～55℃。　　③手动设置温度的范围为3℃～49℃　　④红外有效的检测距离为<30CM。　　⑤电机有正反转和停止三个状态。　　4、系统原理和总体设计　　4.1家居智能窗户方案论证　　传感器的选择　　测量温度有很多传感器。热电偶灵敏度较低，但能在很宽广的温度范围内使用；热敏电阻的工作温度范围较窄，但灵敏度高，有利于检测微小温差，其

5、输出特性量非线性，检测时需要有线性化装置；廉价的集成电路温度传感器性能离散度很大，用于高精度测量时，必须进行校准；测温铂电阻温度系数的离散度很小，精确度高，灵敏度也较好，特别适用于1000度以下的温度测量，但价格昂贵。　　集成电路温度传感器利用了半导体PN结电流电压特性和温度的相关性，与热敏电阻、热电偶相比，最大优点是输出线好，测温精度较高。感温部分、传感器驱动部分、信号处理部分等电路均集成化并封闭在一个小型管壳内，使用方便。　　18B20是一种集成电路温度传感器，作为电流输出型传感器的特点是，具有很强的抗外界干扰能力。其输出电流和绝对温度成正比。当两

6、端加上+4V～+30V之间的电压时，器件呈现高阻抗，输出电流按1uA/1.0K变化。电气上耐用，可承受正向+44V，反向-20V的电压而不损坏，不必担心管脚接错。由于采用激光微调来较正IC内的薄膜电阻，而使18B20在298.2K时输出稳定的298.2uA电流。基于以上优点，本系统采用18B20作为温度传感器[3]。　　控制芯片的选择　　本设计选用单片机为控制芯片是因为它有以下优点。第一，可靠性良好。单片机是按照工业控制要求所设计的，其抗工业噪声优于一般的CPU，程序指令及常数数据都烧写在ROM内，其许多信号通道均在同一个芯片内，因此可靠性高；第二，易

7、扩充。单片机具有一般微电脑所必需的器件，如三态双向总线、并行及串行的输入/输出引脚，可以扩充为各种规模的微电脑系统；第三，控制功能强。为了满足工业控制的要求，单片机的指令除了输入/输出控制指令、逻辑判断指令外，还有更为丰富的条件分支跳跃指令。　　利用单片机的智能性，可方便的实现具有智能的数据采集和处理。在采用单片机为实现形式时，有很多种单片机可以实现数据采集、数据处理功能，通常会用以下几种单片机来实现：　　1、采用AVR来实现。AVR单片机的特点：速度快、片内资源丰富、保密性好、可重复擦写及在系统编程ISP、工作电压范围宽、功耗低、支持JTAG仿真、与

8、C语言的完美配合。　　2、采用AT89S52来实现。ATMEL公司生产的AT89S52单片机采