室內(nèi)節(jié)能自動控制系統(tǒng)

【摘 要】基于低功耗單片機STM32，結合震動、溫度、煙霧等傳感器設計實現(xiàn)室內(nèi)節(jié)能自動控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由控制模塊、智能調(diào)光電路模塊、GSM模塊、彩屏顯示模塊以及傳感器模塊組構成。模擬室內(nèi)生活，通過檢測室內(nèi)環(huán)境去改變用電器的工作狀態(tài)，若室內(nèi)發(fā)生突發(fā)情況，報警系統(tǒng)工作，并將信息由單片機控制GSM模塊及時以短信形式發(fā)送給戶主，彩屏則實時顯示各用電器工作情況，整個系統(tǒng)具有感應靈敏，準確率高，性能穩(wěn)定、設計人性化等優(yōu)點。

【關鍵詞】單片機；傳感器；智能控制

0.引言

當今世界，針對當前的資源短缺、能源浪費現(xiàn)象，節(jié)能環(huán)保的必要性越來越彰顯。近年來隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電能作為最普遍的能源直接反映了一個國家的技術水平和對能源的利用狀況，本設計采用單片機結合傳感器技術設計實現(xiàn)對室內(nèi)用電系統(tǒng)的智能控制，從而實現(xiàn)能源環(huán)保，節(jié)能節(jié)電的目的，并且亦可以此為藍本，拓寬到酒店、工廠等更廣闊的范圍。

1.系統(tǒng)總體設計

本系統(tǒng)主要是利用傳感器原理檢測各用電設備的使用情況，通過單片機智能控制系統(tǒng)內(nèi)部各設備運行。整個系統(tǒng)依據(jù)節(jié)能節(jié)電的環(huán)保理念，通過改變用電設備在工作時的用電強度，避免不必要的能量損耗，具體實現(xiàn)以下幾個功能：（1）LED照明強度控制；（2）溫度檢測；（3）震動報警；（4）風扇自動開關；（5）GSM短信息提示；（6）易燃氣體檢測，所有功能的信息可通過彩屏實時顯示。

2.硬件設計

2.1主控模塊方案

主控模塊采用高性能、低成本、低功耗的單片機STM32，此單片機資源豐富，功能強大，穩(wěn)定性強，應用廣泛。本系統(tǒng)中，應用單片機對傳感器檢測數(shù)據(jù)進行處理，并且反饋控制給各個用電設備，例如，檢測光照較強時，當判斷采樣電壓超過基準電壓時，單片機控制LED等點亮的個數(shù)，從而模擬智能調(diào)光，達到節(jié)能節(jié)電的效果。

2.2風扇自動控制模塊

風扇自動控制模塊是模擬空調(diào)的簡易裝置，當溫度傳感器18B20檢測溫度超過一個設定的值后風扇開始工作。

2.3 GSM模塊

GSM模塊是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨立的操作系統(tǒng)、GSM射頻處理、基帶處理并提供標準接口的功能模塊，類似現(xiàn)在使用的手機，在室內(nèi)有突發(fā)情況時，及時以短信息的形式自動提示戶主。

2.4智能調(diào)光模塊

智能調(diào)光模塊基于光敏電阻在不同光照強度下控制不同數(shù)量的LED燈照明。將光敏電阻與普通電阻串聯(lián)，置于系統(tǒng)中，采樣光強后由單片機處理并產(chǎn)生相應指令控制LED燈亮的個數(shù)，實現(xiàn)智能照明。光敏模塊放在模型頂層，便于實現(xiàn)光照強度檢測。

2.5傳感器組模塊

（1）溫度傳感器18B20檢測：基于DS18B20對環(huán)境溫度進行檢測并實時顯示當前溫度，當溫度高達設定溫度時風扇自動打開。

（2）震動傳感器報警：系統(tǒng)通過使用震動傳感器進行震動檢測，當發(fā)生震動時蜂鳴器會發(fā)生報警信號，并且可通過短信通知戶主。

（3）煙霧傳感器檢測易燃氣體：基于MQ-2傳感器模塊實現(xiàn)了煙霧檢測。該傳感器帶有遲滯電路，工作非常穩(wěn)定，可以通過電位器調(diào)節(jié)其靈敏度，從而可以調(diào)節(jié)檢測距離，可以檢測3-110cm內(nèi)的火焰或易燃氣體。當室內(nèi)有大量火源或易燃氣體時，輸出低電平，此時會觸發(fā)蜂鳴器報警，并通過短信提示戶主。

（4）光敏電阻檢測光照強度：基于光敏電阻檢測光照強度，并與單片機原先設定的參數(shù)值進行比較，若光照較強時，根據(jù)單片機指令控制LED燈亮的個數(shù)，模擬實現(xiàn)智能調(diào)光。

3.程序設計

4.總結與展望

室內(nèi)節(jié)能自動控制系統(tǒng)具有多元化、多用途、實用性強的功能，能夠實現(xiàn)節(jié)能節(jié)電環(huán)保的效果。人機結合，實現(xiàn)家庭用電調(diào)節(jié)的智能化。節(jié)能節(jié)電是本設計的最大優(yōu)勢，可由家庭室內(nèi)拓寬到更大的范圍，例如校園內(nèi)照明燈的智能控制，既節(jié)省了能源，又節(jié)約了人力、財力，而智能化路燈節(jié)能裝置采用變壓器補償穩(wěn)壓方式，利用單片機運算控制能力強的特點，具有體積小、工作可靠、節(jié)能等優(yōu)點，會使城市路燈管理工作提高到一個新的水平，它不但節(jié)約能源，同時也可減少照明燈具的損耗，因而具有廣泛的推廣前景，本設計具有良好的社會價值和經(jīng)濟效益。

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