【摘 要】現(xiàn)代社會，人們的生活水平日漸提高，不僅僅滿足于解決溫飽問題。創(chuàng)造一個智能、便捷、環(huán)保的居住條件已成為現(xiàn)代人生活的基本需求。智能窗戶的出現(xiàn)改變了人們的生活。根據(jù)搜集有關(guān)資料，市場上現(xiàn)有的智能窗戶也沒有能完全符合人們的需求。為此，我設(shè)計了一個在溫、濕度適宜，噪聲小時自動開窗并能夠在雨天自動關(guān)窗，平時又可以根據(jù)自己需求自動開關(guān)的智能窗戶。

【關(guān)鍵詞】智能窗戶；自動；便捷

對于住樓房的居民來說，大家都有這樣的感受，室內(nèi)溫度忽冷忽熱，時而潮濕，時而干燥，影響著家人的身體健康，時常為一次次的開關(guān)窗戶而感到不便。另外，外面的各種噪聲也嚴(yán)重影響了我們正常的工作休息，睡夢中被吵醒，還得拖著疲憊的身體去關(guān)窗戶?，F(xiàn)在的普通推拉窗戶已經(jīng)無法解決人們生活中的不便。經(jīng)過市場調(diào)查，我所設(shè)計的這種智能窗戶尚未問世。經(jīng)過網(wǎng)上調(diào)查，已經(jīng)公示的智能窗戶實現(xiàn)了根據(jù)室內(nèi)外溫度、濕度的變化控制窗戶的開關(guān)，也可以根據(jù)光照、風(fēng)速的變化控制窗戶的開關(guān)，還有的增加了防雨、防風(fēng)、防盜功能。設(shè)計更加智能化、人性化，卻沒有考慮到另外的一些難題：戶外噪聲大、戶外溫濕度測量，多種控制量相矛盾（例如溫、濕度不適宜，戶外噪聲大的情況），而我所設(shè)計的智能窗戶可以彌補這些不足，只需一些簡單的電路外加一套機械傳動裝置即可，其機械結(jié)構(gòu)原理簡單實用。

1.研究方案

窗戶控制器可以使用紅外遙控裝置進行模式切換，即噪聲模式、溫、濕度模式和自動模式。在噪聲模式下，主要通過聲音傳感器檢測環(huán)境噪聲，將檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并與系統(tǒng)設(shè)定值相比較，根據(jù)比較結(jié)果來控制窗戶開關(guān)。在溫、濕度模式下，主要通過室內(nèi)、室外溫、濕度傳感器檢測環(huán)境溫、濕度，將檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并與系統(tǒng)的設(shè)定值相比較來控制窗戶開關(guān)。在自動模式下，利用紅外遙控器可以發(fā)出啟（包括正、反轉(zhuǎn)）、停信號，當(dāng)控制器接收到此信號后，可以根據(jù)相應(yīng)控制信號來控制電機的運行。本系統(tǒng)應(yīng)用遙控系統(tǒng)主要有兩點優(yōu)勢：一、用戶可以根據(jù)自己的意愿進行窗戶的開關(guān)；二、當(dāng)出現(xiàn)室內(nèi)溫、濕度不適宜，戶外噪聲大等情況，噪聲對人們工作、休息的影響已遠遠超過了溫、濕度對人們的影響，這時人們可以通過模式切換到噪聲模式，通過噪聲控制系統(tǒng)實現(xiàn)對窗戶開關(guān)的控制。本系統(tǒng)還增加了霍爾開關(guān)，以判斷窗戶是否徹底打開或徹底關(guān)閉，從而來控制電機的運行。

2.各模塊硬件選型

單片機的選擇： 選用PIC16F877單片機。一開始準(zhǔn)備選用AT89S52單片機，但需要很多A/D轉(zhuǎn)換器，又增加了電路的復(fù)雜程度，成本也相對較高。而選用PIC16F877單片機，減少了A/D轉(zhuǎn)換器的個數(shù)，并且其抗干擾性能好，內(nèi)部資源較豐富。

電機的選擇：因為控制的對象是窗戶，控制的精度要求較高，考慮實際運用的可行性，所以選用控制方式簡單、控制精度高的步進電機。

遙控方式的選擇：本系統(tǒng)采用紅外遙控方式，由于紅外線為不可見光，因此，對環(huán)境影響很小。而且波長比較小，不會對家里的電器設(shè)備產(chǎn)生干擾。其原理簡單，性價比高，在生活中已經(jīng)得到推廣。

窗戶位置檢測：當(dāng)窗戶已經(jīng)徹底打開或者關(guān)閉時，此時電機應(yīng)停止轉(zhuǎn)動。本系統(tǒng)采用的方案是：利用霍爾開關(guān)元件和磁鐵組成的檢測裝置，霍爾開關(guān)元件安裝在窗戶上端兩側(cè)，磁鐵安裝在下端兩測。通過此裝置來判斷窗戶的位置，繼而控制電機執(zhí)行相應(yīng)的操作。

溫、濕度檢測：本模塊采用的是具有溫、濕度檢測功能、價格相對較低的SHT10芯片；當(dāng)室內(nèi)溫、濕度滿足時，電機停止轉(zhuǎn)動；當(dāng)室內(nèi)溫、濕度不滿足時，窗戶外的溫、濕度檢測電路進行判斷，室外不滿足時，電機停止轉(zhuǎn)動，室外滿足時，通過檢測值與系統(tǒng)設(shè)定值進行比較分析，發(fā)出相應(yīng)的指令控制電機的轉(zhuǎn)向。

噪聲檢測：本模塊采用的是BR-ZS1芯片，BR-ZS1芯片支持現(xiàn)場分貝值讀取，具有性能穩(wěn)定，測試精度高，兼容用戶環(huán)境檢測監(jiān)控系統(tǒng)等優(yōu)點。工作原理：當(dāng)室外的噪聲值超出標(biāo)準(zhǔn)范圍時，電機正傳，窗戶關(guān)閉；在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)時，電機反轉(zhuǎn)，窗戶打開。

機械裝置：主要有電機、齒輪、齒條組成。電機固定，帶動齒條平動，齒條固定在窗戶底部，以此實現(xiàn)窗戶的開關(guān)。

3.結(jié)束語

隨著近幾年資源的大量消耗，科學(xué)發(fā)展已成為一個國家發(fā)展的主要考慮因素。目前，我國正處于大力推進城鎮(zhèn)化建設(shè)時期，建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，建筑節(jié)能，門窗環(huán)保都是未來發(fā)展的主流趨勢。智能窗戶在現(xiàn)階段還屬于一個新興的朝陽產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景，普及多功能智能窗戶具有重要的現(xiàn)實意義。

人類對新產(chǎn)品、新技術(shù)的依賴就像對水和糧食的渴望。當(dāng)我們擁有彩色電視機的時候，還能容忍黑白電視嗎？當(dāng)我們使用遙控器開啟電視的時候，還能容忍用自己的手去切換頻道嗎？同樣，當(dāng)我們擁有智能窗戶的時候，我們還會自己動手去開關(guān)窗戶嗎？或許正是由于人類的懶惰才促進了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

【參考文獻】

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