基于多傳感器的浴室智能排氣控制系統

高重陽　李夢晗　王麟博　郭新宇

摘 要：本設計是一個智能浴室除霧系統，旨在通過實現浴室智能化解決人們在沐浴時遇到的諸多不便。系統通過各種傳感器對浴室內溫濕度，水汽含量和氣壓的實時監測，獲取浴室內的各種環境參數，并把數據傳送到單片機中，對各項環境參數融合處理，根據結果控制排氣扇的開關，以提高浴室內舒適度，實現智能化控制。實踐證明，本設計具有操作簡單、適用范圍廣、自動化程度高等特點。

關鍵詞：智能浴室;STM32;溫濕度傳感器

物聯網智能家居大行其道的今天，人們對家庭用電器產品的智能化、舒適化和方便的操作要求越來越高，從而使家用電器從追求簡單的功能需求轉為高質量，舒適度，智能化，健康管理化，人性化服務等多功能的產品需求。

浴室是家庭生活經常使用的地方，傳統的浴室內的電器設施功能單一，其舒適度和安全性不能滿足現代人們的需求。本文提出采用多傳感器聯合的方式，檢測浴室內的溫度、濕度、水汽含量、氣壓等參數，通過對環境參數融合處理，控制浴室內的環境，滿足智能化和舒適度等的要求。[1]

1 總體設計思路

采用溫濕度傳感器檢測室內的溫度和濕度，采用壓力傳感器測試浴室內的氣壓值，然后通過傳感器檢測到的環境參數融合輸出值智能控制排氣扇的開關以減少淋浴過程的水汽含量，根據壓力傳感器的數值調節排氣量的大小，以實現室內空氣的流通功能。通過對上述的各種物理量的控制，來滿足浴室內智能化控制和舒適度的要求。

2 系統工作原理

通過各種傳感器對浴室內溫濕度，水汽含量和氣壓的實時監測，獲取浴室內的各種環境參數，并把數據傳送到單片機中，單片機負責對各項環境參數融合處理，根據數據處理的結果控制排氣扇的開關，從而達到浴室內舒適度的提高和智能化的控制。

圖1 系統工作原理框圖

圖2 浴室智能除霧和排氣控制系統實現原理圖

3 硬件設計

系統硬件電路主要由STM32F407ZGT6單片機、SHT10數字溫度傳感器、LCD顯示屏等器件組成。本文設計的數據采集檢測系統[2]主要采集浴室中的溫度、濕度、氣壓三種數據。其中電壓需要經過A/D轉換單元，實現由模擬信號到數字信號的轉換，而溫度的檢測采用數字溫度傳感器SHT10，可直接輸出二進制數據;轉換成二進制的電壓、電流和溫度通過單片機進行數據的處理和結果的顯示;整個數據檢測部分以單片機為控制核心，通過單片機實現數據檢測單元、A/D轉換單元和顯示單元間的協調工作。其中單片機為中心控制芯片，利用SHT10數字溫度傳感器來實現溫濕度測試，TFT-LCD顯示模塊顯示檢測的結果。

4 軟件設計

系統通電開始之后，完成對CPU主芯片模塊的初始化、系統時鐘的初始化，隨后，對SHT10數字溫度傳感器模塊﹑NPA表貼壓力傳感器模塊及TFT-LCD液晶顯示模塊進行初始化操作。然后將各個I/O口傳入的數據進行處理轉換之后，使最終的結果在TFT-LCD屏上完整顯示。系統將獲得的數據與單片機設置閾值比較，若未超過設定閾值，重復檢測刷新數據，若超過設定閾值，排氣扇打開，警報燈光亮起，直至低于閾值。[3]系統軟件總設計流程圖3所示。

圖3 系統軟件總設計流程圖

5 總結

本研究設計的基于多傳感器的浴室智能除霧和排氣控制系統，能夠實時監測室內溫度、濕度、氣壓值，并顯示在液晶屏上。通過各傳感器融合的數據智能判斷浴室內環境狀態并智能控制各執行機構改善浴室內的環境。能夠設置舒適環境參數范圍，超限報警提示，調節排氣扇開關來調節室內氣壓等參數。通過實驗得到的參數結果基本可以令人滿意，基本上驗證了該系統的可行性。

參考文獻：

[1]王江紅，胡湘娟，陽泳.基于STM32的溫濕度監控系統設計[J].科技創新與應用，2016（02）：23.

[2]曹圓圓.基于STM32的溫度測量系統[J].儀器儀表與分析監測，2010（01）：16-18.

[3]劉映宏.基于STM32的溫濕度測量系統設計[J].電子技術與軟件工程，2015（05）：104-105.

[4]劉火良，楊森.STM32庫開發實戰指南[M].機械工業出版社，2013.5.