簡述家居環境的智能監控系統設計

（浙江無限新能源股份有限公司，浙江 嘉興 314500）

簡述家居環境的智能監控系統設計

王占領

（浙江無限新能源股份有限公司，浙江 嘉興 314500）

文章介紹了一種用于監控家居環境的智能系統，該系統以AT89C52單片機作為系統核心，用于檢測家居環境中的相對濕度、溫度和光照等級，該系統能根據環境狀況進行智能調節，用以提高家居環境質量。

智能監控系統；家居環境；溫度；濕度；光照

1 系統組成

該控制系統主要由多種模塊構成，包括具有檢驗光照強度作用的模塊、單片機模塊、濕度檢測以及溫度檢測模塊、警報模塊、鍵盤、顯示模塊、時間顯示模塊以及電源、執行模塊。該系統的功能實現主要依賴于數據比較，通過傳感器測量出的數據同設定數據之間的比較，繼而對單片機發出指令，對繼電器開關予以控制，從而啟動和關閉設備，鍵盤用于進行設定值的輸入，而顯示設備則用以顯示當前環境的狀況以及顯示時鐘、日歷。

2 硬件電路的設計

單片機應用系統中最小的系統、時鐘電路以及溫度測量電路和濕度測量電路共同組成了其數據采集系統。

2.1 最小系統概述

系統主要組成包括AT89C52單片機、顯示模塊、鍵盤、時鐘以及復位模塊。除顯示模塊以及鍵盤外的三種模塊共同組成了該應用系統。鍵盤的連接采用了獨立接口，判斷鍵盤操作的主要原理是通過監測高低電平來判斷是否有鍵閉合，若按下某一鍵，那么相應的數據線便會專為低電平，因此可以判定有操作，那么對操作數值進行讀入，用于設置濕度范圍以及溫度范圍。圖形液晶顯示是目前采用較為廣泛的顯示模塊，主要用于對當前環境的相關數據顯示，以及對日期和日歷、時鐘的顯示。

2.2 溫濕度測量電路及控制電路

作為測量溫濕度電路，主要采用了先進的數字式溫濕度傳感器SHT15 對溫濕度信號進行采集及處理，實現對環境溫濕度的智能控制功能。SHT15 是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器，將濕度傳感器、信號放大調理、A/D 轉換、I2C 線接口全部集成于一個芯片上，具有全校準相對濕度及溫值輸出，I2C 總線數字輸出接口，露點值計算輸出功能，免圍元件，濕度值輸出分辨率為l4 位，溫度值輸出分辨率為12 位，可編程降至l2 位和8 位，CRC 數據傳輸校驗功能，片裝載的校準系數可保證100% 的互換性。SHT15 與單片機的接口電路為∶GND 為接地端；DATA 為雙向串行數據總線； SCK 為串行時鐘輸入端； VDD 為電源端，范圍為2. 4 ～ 5. 5 V； NC 為空管腳.溫濕度傳感器將采集的溫度、濕度轉換為數字信號，這些數字信號與相應的給定的數值進行比較，單片機發出相應的控制信號控制加濕裝置、去濕裝置、加溫裝置、降溫裝置等執行設備的動作，實現對室內溫度、濕度的控制。

2. 3 光照強度測量電路及控制電路

作為測量光照強度電路，主要采用光敏電阻。光敏電阻是采用半導體材料制作，利用內光電效應工作的光電元件。它在光線的作用下其阻值往往很小。在黑暗的環境里，它的電阻值很高。當受到光照時，光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值越低。 入射光消失后，光敏電阻的阻值逐漸恢復原值。在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當波長的光線照射時，電流就會隨光強的增加而變大，從而實現光電轉換。當光照強度檢測電路中，發光二極管LED1、LED2、LED3 均不發光時，表示光照強度暗； 發光二極管LED1發光、LED2、LED3 均不發光時，表示光照強度弱； 發光二極管LED1、LED2均發光、LED3 不發光時，表示光照強度中； 發光二極管LED1、LED2、LED3 均發光時，表示光照強度強。當陽光照到光敏電阻上，光照等級自動增強時，單片機發出相應的控制信號，控制電動機正轉，將窗簾自動拉合； 當光照等級自動變弱時，單片機發出相應的控制信號，控制電動機反轉，將窗簾自動拉開。

2.4 日歷電路以及時鐘電路

該系統中使用的日歷電路以及時鐘電路采用的是Dallas公司出產的時鐘芯片，該DS1302芯片為串行實時芯片，具有時鐘以及靜態的RAM，通訊方式為串行通訊，能夠同單片機實現方便的對接。該芯片作為涓流充電芯片，其功能的實現主要依賴于其內的實時日歷時鐘系統以及一個靜態的RAM，其同單片機之間的時間通訊主要依賴于串行接口。其交流信息內容包括年、月、日、時、分、秒以及星期等，月天數以及閏年天數能夠自動調整，而一天的時間可以通過AMPM的劃分制定決定是十二小時制還是二十四小時制。該芯片同單片機之間的通訊只需要三個I/O線，即串行時鐘SCLK數據線以及復位端口。

3 軟件的設計

系統軟件的設計描述主要包括以下內容：濕度處理、溫度處理、主程序、光照處理以及鍵盤功能和顯示、執行控制等。以下便對程序的整體思路進行詳細的論述：主程序的運行過程主要為，對光照、濕度、溫度進行測量，對光照、濕度、溫度進行處理，通過鍵盤進行查詢，最終由執行機構予以執行。當定時器時間達到預定時間后，系統會對現場予以保護，并顯示數據，繼而恢復現場，返回到主程序。主要用于實時顯示濕度、溫度、光照以及時鐘，并對溫度、光照、濕度等預期值進行上限以及下限的設定，通過良方數據的比較，若是實時的溫度、濕度以及光照數值較之下限值較低，那么系統便控制加溫設備進行加溫、加濕設備進行加濕，并命令電動機翻轉將窗簾拉開。若是實時數據較之于上限值較高，則系統會控制相關設備執行同上述動作相反的動作。并且若是實時環境相關數據超出預期范圍，除了上述動作外，系統還會控制警報器發出警報信號，并亮起指示燈。

結語

本文介紹的控制系統在靈敏性上較高，且精度于穩定性相對比其他系統都具有極大的優勢，按照該設計方式制作出的系統投入較低，且能夠使用在多種環境中對其環境條件進行調節。

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