基于單片機的智能氣象小屋的設計

彭鴻昌 陳世林 程秋紅

（東南大學成賢學院電子與計算機工程學院，江蘇南京210088）

0 引言

隨著科學技術的迅速發展，我們所處的時代也在飛速進步，很多高新技術的快速融入，讓我們的生活環境以及生活方式發生了巨大的改變，很多智能化的產品都能帶給我們更舒適的生活方式，比如說對自身所處地區氣象數據的實時了解也是我們生活的一部分。通過各類傳感器實時監測當前天氣的各種數據，數據處理后直接反饋給用戶，能讓用戶實時了解當前的天氣情況，做好充足的準備，這樣就不會再發生衣服穿多穿少、下雨天忘記帶傘等等情況，從而讓我們的生活更加方便、更加舒適。

1 系統總體設計

本系統主要以51單片機作為主控模塊，由溫濕度模塊、大氣壓模塊、光照強度模塊、人體紅外模塊以及舵機、繼電器、語音控制等模塊組成完整體系。系統整體結構圖如圖1所示。

圖1 系統框架圖

2 硬件部分設計

2.1 主控芯片的選擇

本系統采用的是STC89C52單片機，它是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器，在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash，這都使得STC89C52成為了眾多嵌入式控制應用系統提高靈活性、有效性的解決方案。

2.2 智能窗戶的設計

智能窗戶的設計需要涉及降雨概率和光照強度，控制流程如圖2所示，當對通過溫濕度模塊以及大氣壓模塊采集回來的數據進行處理后，計算當前降雨概率，若降雨概率較大，則通過控制舵機關閉窗戶，以防雨水濺入室內；若降雨概率較低，則通過光強傳感器判斷當前是白天還是夜晚，若是夜晚則也自動控制關窗。

圖2 智能窗戶控制流程

2.3 智能燈光的控制

智能燈光的控制涉及人體紅外傳感器以及繼電器控制，控制流程如圖3所示。通過人體紅外傳感器檢測室內是否有人員活動，若有則控制繼電器接通電源，打開燈光；若5 s內沒有檢測到人員活動，則斷開電源連接，從而關閉燈光。

圖3 智能燈光控制流程

2.4 出行提醒的設計

出行提醒的設計需要涉及語音模塊和人體紅外模塊，控制流程與智能燈光控制基本相同。在用戶準備出門時，因脫離人體紅外監測范圍，延遲5 s后斷開燈光，并開啟語音提醒，通過語音模塊簡單播報當前天氣狀況，提醒用戶出行準備，未雨綢繆。

3 軟件部分設計

為了實現程序的兼容性，將系統程序分成了多個模塊分別處理，并且各個模塊有相應的形參作為接口。系統程序主要包括main函數、數據采集函數、智能控制函數及顯示函數。給系統上電后，首先會對相關參數進行基本的初始化設置，然后根據采集的天氣數據進行顯示，并實現智能控制。程序流程圖如圖4所示。

圖4 軟件流程圖

4 結語

本文設計的智能氣象小屋，是大學生創新實踐項目，經過精心設計和完善后，各模塊可以較好地運行，實現數據反饋、智能控制燈光、窗戶以及出行提醒等功能，能在用戶居家及出行時提供方便舒心的生活體驗。

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