基于物聯網的智能窗戶的設計

摘 要：本文研究的是GSM模塊與手機通訊，利用ATMEGA16單片機將GSM接收到的手機短信處理之后得到相應的控制命令，去控制電機，以此來關閉或打開窗戶。用溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器、光照強度傳感器采集溫度、濕度、煙霧、光照強度等信息，并將這些信息送給單片機，由單片機分析得到控制電機的命令和發送相應的手機提示消息。

關鍵詞：GSM；智能窗戶；ATMEGA16單片機；

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 16-0000-01

物聯網技術發展越來越快，物聯網相關的產品也逐漸走進生活，大大方便人們的生活。研究物聯網技術是世界科技發展的趨勢，物聯網技術非常廣泛。

物聯網是利用信息傳感器采集信號，通過CPU處理濾除干擾信號得到需要的信號，再通過執行電路執行相應的任務，將物體與物體、人與物體、物體與網絡連接起來，讓生活中生產中一切設備聯網控制，大大方便了人們的生活。

一、基于物聯網的智能窗戶的總體設計方案

該設計是以ATMEGA16單片機為主控芯片，通過采集溫度、濕度、光照強度、室內煙霧濃度這些信息，和GSM模塊接收到的用戶發送的手機短信的內容來共同控制窗戶開關。例如手機通過傳感器采集到的信息經過單片機處理之后需要讓窗戶打開，但是用戶發送的短信卻是讓窗戶關閉，最終單片機遵循用戶的意見，讓窗戶關閉。不管是傳感器采集到的信息還是手機短信發送的命令，如果將要執行的命令與現在狀態相同，那么單片機就不會發送命令給電機驅動。也就是單片機將要發送打開窗戶的命令給電機驅動，但是窗戶已經是打開的，那么這條打開窗戶的指令將不會被執行。

如果用戶在家中，那么打開、關閉窗戶也可以用相應按鍵控制。如果窗戶是通過手機短信控制之后執行相應的命令，系統還會回復短信給用戶，通知用戶窗戶現在的狀態和溫度、濕度、光照強度、煙霧濃度等信息，讓用戶了解家庭安全情況[1]。

二、硬件電路設計

硬件電路分為電源模塊、單片機最小系統模塊、GSM模塊、傳感器模塊、電機驅動模塊。下面介紹一下傳感器模塊、電機驅動模塊、GSM模塊電路。

（一）MQ-2煙霧傳感器電路。MQ-2煙霧傳感器可已采集液化氣、甲烷、丁烷、丙烷、酒精、煙霧等，通過采集到的電壓信號經單片機內部的AD轉化，或則經比較器比較得出數字量。

（二）溫度傳感器DS18B20電路。DS18B20為單總線數字溫度傳感器，可用數據線供電。測量范圍為-55℃—125℃[2]。

（三）HS1101濕度傳感器電路。HS1101電容傳感器，在電路構成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。將HS1101置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉為與之呈反比的電壓頻率信號，該信號可直接用單片機采集[3]。

（四）光照強度采集電路。檢測光照強度采用簡單的光敏電阻串聯一個100K歐姆的電阻，用單片機內部自帶ADC模塊采集兩電阻之間的電壓。

圖1 傳感器電路或模塊接口電路

四、軟件代碼調試

系統開始工作，首先初始化ADC、UART串口、LCD1602、外部中斷，初始化結束程序進入大循環，如果有按鍵按下則進入外部中斷并判斷哪個按鍵按下執行相應程序，在采集并顯示溫度、濕度、煙霧濃度、光照強度等，最后判斷是否滿足打開關閉窗戶、發送短信的條件，滿足就執行打開、關閉電機、發送短信警報的命令，程序結束。

圖2 程序流程圖

五、結束語

本項目初步接觸物聯網技術，將物聯網與生活應用相結合。通過用戶發送短信來遠程開關窗戶，大大方便了人們的生活。同時溫度傳感器、濕度傳感器、光照強度傳感器、煙霧傳感器不停檢測環境，天黑時、下雨時窗戶如果是打開的那么窗戶會自動關閉，如果發生煤氣泄漏，窗戶也會自動打開，并自動發送短信警告用戶。窗戶近處也可以通過按鍵來開關窗戶。

參考文獻：

[1]浦靈敏，季愛明.基于STC89C52單片機智能窗戶控制系統的設計[J].中國科技信息，2011（10）：150-151.

[2]程院蓮.基于單總線器件DS18B20的智能溫度測量[J].中國現代教育裝備，2010（23）：44-46.

[3]常君，李延.濕度傳感器HS1101在智能家居控制系統中的應用[J].電子測試，2008（02）：77-80.

[作者簡介]王祥（1992.07-），男，安徽蕪湖人，本科在讀，研究方向：單片機控制。

[基金項目]國家級大學生創新創業訓練計劃項目（項目編號：201310379010）。