【摘 要】基于低功耗單片機(jī)STM32，結(jié)合震動(dòng)、溫度、煙霧等傳感器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)節(jié)能自動(dòng)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(gòu)成。模擬室內(nèi)生活，通過檢測(cè)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(bào)警系統(tǒng)工作，并將信息由單片機(jī)控制GSM模塊及時(shí)以短信形式發(fā)送給戶主，彩屏則實(shí)時(shí)顯示各用電器工作情況，整個(gè)系統(tǒng)具有感應(yīng)靈敏，準(zhǔn)確率高，性能穩(wěn)定、設(shè)計(jì)人性化等優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；傳感器；智能控制

0.引言

當(dāng)今世界，針對(duì)當(dāng)前的資源短缺、能源浪費(fèi)現(xiàn)象，節(jié)能環(huán)保的必要性越來(lái)越彰顯。近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電能作為最普遍的能源直接反映了一個(gè)國(guó)家的技術(shù)水平和對(duì)能源的利用狀況，本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)結(jié)合傳感器技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)用電系統(tǒng)的智能控制，從而實(shí)現(xiàn)能源環(huán)保，節(jié)能節(jié)電的目的，并且亦可以此為藍(lán)本，拓寬到酒店、工廠等更廣闊的范圍。

1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要是利用傳感器原理檢測(cè)各用電設(shè)備的使用情況，通過單片機(jī)智能控制系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備運(yùn)行。整個(gè)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(shè)備在工作時(shí)的用電強(qiáng)度，避免不必要的能量損耗，具體實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：（1）LED照明強(qiáng)度控制；（2）溫度檢測(cè)；（3）震動(dòng)報(bào)警；（4）風(fēng)扇自動(dòng)開關(guān)；（5）GSM短信息提示；（6）易燃?xì)怏w檢測(cè)，所有功能的信息可通過彩屏實(shí)時(shí)顯示。

2.硬件設(shè)計(jì)

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(jī)STM32，此單片機(jī)資源豐富，功能強(qiáng)大，穩(wěn)定性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。本系統(tǒng)中，應(yīng)用單片機(jī)對(duì)傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并且反饋控制給各個(gè)用電設(shè)備，例如，檢測(cè)光照較強(qiáng)時(shí)，當(dāng)判斷采樣電壓超過基準(zhǔn)電壓時(shí)，單片機(jī)控制LED等點(diǎn)亮的個(gè)數(shù)，從而模擬智能調(diào)光，達(dá)到節(jié)能節(jié)電的效果。

2.2風(fēng)扇自動(dòng)控制模塊

風(fēng)扇自動(dòng)控制模塊是模擬空調(diào)的簡(jiǎn)易裝置，當(dāng)溫度傳感器18B20檢測(cè)溫度超過一個(gè)設(shè)定的值后風(fēng)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(chǔ)器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、GSM射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊，類似現(xiàn)在使用的手機(jī)，在室內(nèi)有突發(fā)情況時(shí)，及時(shí)以短信息的形式自動(dòng)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(qiáng)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(qiáng)后由單片機(jī)處理并產(chǎn)生相應(yīng)指令控制LED燈亮的個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能照明。光敏模塊放在模型頂層，便于實(shí)現(xiàn)光照強(qiáng)度檢測(cè)。

2.5傳感器組模塊

（1）溫度傳感器18B20檢測(cè)：基于DS18B20對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行檢測(cè)并實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度，當(dāng)溫度高達(dá)設(shè)定溫度時(shí)風(fēng)扇自動(dòng)打開。

（2）震動(dòng)傳感器報(bào)警：系統(tǒng)通過使用震動(dòng)傳感器進(jìn)行震動(dòng)檢測(cè)，當(dāng)發(fā)生震動(dòng)時(shí)蜂鳴器會(huì)發(fā)生報(bào)警信號(hào)，并且可通過短信通知戶主。

（3）煙霧傳感器檢測(cè)易燃?xì)怏w：基于MQ-2傳感器模塊實(shí)現(xiàn)了煙霧檢測(cè)。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(cè)距離，可以檢測(cè)3-110cm內(nèi)的火焰或易燃?xì)怏w。當(dāng)室內(nèi)有大量火源或易燃?xì)怏w時(shí)，輸出低電平，此時(shí)會(huì)觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警，并通過短信提示戶主。

（4）光敏電阻檢測(cè)光照強(qiáng)度：基于光敏電阻檢測(cè)光照強(qiáng)度，并與單片機(jī)原先設(shè)定的參數(shù)值進(jìn)行比較，若光照較強(qiáng)時(shí)，根據(jù)單片機(jī)指令控制LED燈亮的個(gè)數(shù)，模擬實(shí)現(xiàn)智能調(diào)光。

3.程序設(shè)計(jì)

4.總結(jié)與展望

室內(nèi)節(jié)能自動(dòng)控制系統(tǒng)具有多元化、多用途、實(shí)用性強(qiáng)的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能節(jié)電環(huán)保的效果。人機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)家庭用電調(diào)節(jié)的智能化。節(jié)能節(jié)電是本設(shè)計(jì)的最大優(yōu)勢(shì)，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(cái)力，而智能化路燈節(jié)能裝置采用變壓器補(bǔ)償穩(wěn)壓方式，利用單片機(jī)運(yùn)算控制能力強(qiáng)的特點(diǎn)，具有體積小、工作可靠、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，會(huì)使城市路燈管理工作提高到一個(gè)新的水平，它不但節(jié)約能源，同時(shí)也可減少照明燈具的損耗，因而具有廣泛的推廣前景，本設(shè)計(jì)具有良好的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

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