金勝芳，于和群，張萍萍

(德州學(xué)院，山東 德州 253023)

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窗戶管家

金勝芳，于和群，張萍萍

(德州學(xué)院，山東 德州 253023)

窗戶管家涉及一種智能家居全自動(dòng)式窗戶，主要應(yīng)用于家庭裝飾技術(shù)領(lǐng)域。它的主要執(zhí)行系統(tǒng)分為煙霧報(bào)警系統(tǒng)，溫度感官控制系統(tǒng)，防孩童墜樓系統(tǒng)，雨滴傳感器控制系統(tǒng)，全自動(dòng)開關(guān)窗控制系統(tǒng)五大模塊，由型號(hào)stc89c54 40I-pdip40單片機(jī)為核心、以YCHW208紅外線感應(yīng)模塊、煙霧傳感器、報(bào)警器等電器元件為執(zhí)行系統(tǒng)，以蓄電池或移動(dòng)電源做供能原件。以實(shí)時(shí)檢測(cè)為基礎(chǔ)，對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)。操作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之間相互配合，可以自動(dòng)的檢索天氣狀況，并及時(shí)的實(shí)現(xiàn)開關(guān)窗功能。防孩童墜落系統(tǒng)通過百葉窗下方的紅外線避障模塊，達(dá)到防墜落預(yù)警的功能。

stc89c54 40I-pdip40單片機(jī)；防孩童墜落；紅外線感應(yīng)

現(xiàn)如今，由于人為活動(dòng)的影響，使得空氣質(zhì)量狀況越來越差，霧霾頻發(fā)，每天開窗通風(fēng)這么簡(jiǎn)單的訴求都變得奢侈而難以實(shí)現(xiàn)；而且，傳統(tǒng)窗戶的不安全性越發(fā)明顯，越來越多的孩童意外墜樓，這些慘烈的教訓(xùn)指引我們開發(fā)一款智能產(chǎn)品改善這種情況?；诖?，市場(chǎng)要求我們科技創(chuàng)新改觀現(xiàn)在的弊端。加之，隨著科技的發(fā)展，生活中處處講求高質(zhì)量生活，隨處可見的智能設(shè)備，推動(dòng)了我們的傳統(tǒng)窗戶也要與時(shí)俱進(jìn)向創(chuàng)新智能型發(fā)展。在行業(yè)要求和市場(chǎng)訴求雙重的刺激下，激勵(lì)我們對(duì)傳統(tǒng)窗戶做一個(gè)改良。我們利用單片機(jī)作為中心控制系統(tǒng)，配合使用各類傳感器，以此達(dá)到自動(dòng)關(guān)窗，防孩童墜樓等功能。

1　系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1系統(tǒng)組成部分

窗戶管家是一個(gè)在現(xiàn)有傳統(tǒng)窗戶的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的智能家居裝飾類窗戶，由型號(hào)為stc89c54 40I-pdip40單片機(jī)為核心、以YCHW208紅外線感應(yīng)模塊、煙霧傳感器、報(bào)警器等電器元件為執(zhí)行系統(tǒng)，以蓄電池或移動(dòng)電源做基本儲(chǔ)能原件。通過51單片機(jī)的程序控制紅外線感應(yīng)觸碰和煙霧指標(biāo)判斷并立即做出的應(yīng)激反應(yīng)，各類傳感器獨(dú)立測(cè)試并與核心控制中心一起工作完成指令。

1.2防孩童墜樓系統(tǒng)

防孩童墜樓功能主要是通過紅外線避障模塊來實(shí)現(xiàn)的，在窗戶一定間距內(nèi)，安裝兩個(gè)紅外線感應(yīng)模塊，當(dāng)兩個(gè)傳感器不能同時(shí)感應(yīng)信號(hào)的時(shí)候，把信息傳送給51單片機(jī)判斷出可能是孩童正在靠近窗戶，進(jìn)而啟動(dòng)自動(dòng)關(guān)窗系統(tǒng)，把危險(xiǎn)扼殺在搖籃中，避免危險(xiǎn)的發(fā)生。我們還根據(jù)人體靠近窗戶與地面形成的夾角的情況，成人靠近與地面的距離比較近，而孩童極可能是趴在窗臺(tái)上，跟地面的距離偏大，由此利用“正三角現(xiàn)象”對(duì)成人與幼童靠近窗戶進(jìn)行辨別，從而使系統(tǒng)做出相應(yīng)的反應(yīng)。

1.3煙霧傳感器模塊

窗戶管家的煙霧傳感器模塊是在窗戶基底部分安裝煙霧傳感器，感知周圍環(huán)境的濃度，當(dāng)感知到的濃度大于等于編程程序當(dāng)中設(shè)定的參考值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生蜂鳴聲報(bào)警達(dá)到安全利民的功效。同時(shí)，室外傳感器感應(yīng)到空氣濃度過高，同樣會(huì)把信息反饋給中心控制系統(tǒng)，并下達(dá)關(guān)窗指令。該裝置可根據(jù)外界空氣質(zhì)量狀況和室內(nèi)液化氣，煙霧的濃度情況作出測(cè)試及判斷，使產(chǎn)品更加具有實(shí)用性。

1.4單片機(jī)控制系統(tǒng)

煙霧傳感器模塊和防孩童墜落系統(tǒng)都是采用型號(hào)為stc89c54 40I-pdip40的單片機(jī)作為核心控制系統(tǒng)，用戶使用51單片機(jī)系統(tǒng)和傳感器之間密切配合，實(shí)現(xiàn)窗戶管家的防孩童墜樓、煙霧傳感的自動(dòng)關(guān)窗功能。單片機(jī)控制系統(tǒng)接收傳感器反饋過來的實(shí)時(shí)信息，通過程序設(shè)定的內(nèi)容給操作系統(tǒng)下達(dá)指令，從而打破傳統(tǒng)窗戶的禁錮性，實(shí)現(xiàn)家居裝飾的智能化。

2　工作原理

本系統(tǒng)由51單片機(jī)為核心、以紅外線感應(yīng)模塊、煙霧傳感器、報(bào)警器等電器元件為執(zhí)行系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)檢測(cè)為基礎(chǔ)，對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)。 當(dāng)空氣中檢測(cè)到周圍環(huán)境的濃度，當(dāng)感知到的濃度大于等于編程程序當(dāng)中設(shè)定的參考值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生蜂鳴聲報(bào)警。同時(shí)，室外傳感器感應(yīng)到空氣濃度過高，同樣會(huì)把信息反饋給中心控制系統(tǒng)，并下達(dá)關(guān)窗指令。關(guān)窗指令由杠桿原理齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)窗戶的關(guān)閉，齒輪的齒條相互嚙合，實(shí)現(xiàn)它的自動(dòng)性。紅外感應(yīng)模塊的工作原理包括正三角形原理和間距判斷兩種方式，當(dāng)間距過大或者墻體與人體之間的夾角越大，就會(huì)觸發(fā)自動(dòng)關(guān)窗的指令，從而完成防孩童墜落的功能。

3　創(chuàng)新點(diǎn)

1) 本產(chǎn)品彌補(bǔ)了當(dāng)今窗戶非智能不科學(xué)的空白。在窗戶上加裝有煙霧傳感器，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或者有人大面積吸煙時(shí)，報(bào)警裝置鳴笛報(bào)警并自動(dòng)開啟窗戶。

2) 防孩童墜落系統(tǒng)是著眼于社會(huì)熱點(diǎn)問題，解決公眾關(guān)心的未成年問題。通過加入紅外線的預(yù)警，有效地避免了家庭悲劇的發(fā)生。

3) 創(chuàng)新設(shè)計(jì)，資源整合。把溫度計(jì)、濕度表整合到窗戶上，節(jié)省空間，清楚明了，很好地服務(wù)于人們的生產(chǎn)生活，實(shí)時(shí)匯報(bào)外界信息。

4) 本產(chǎn)品一改傳統(tǒng)的手動(dòng)或半自動(dòng)式的開啟和關(guān)閉窗戶的方法，使用簡(jiǎn)便程序控制電機(jī)帶動(dòng)架的傾斜，以此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能的開啟與關(guān)閉。

4　市場(chǎng)前景及應(yīng)用價(jià)值

窗戶管家是一款智能家居裝飾類的產(chǎn)品，是基于傳統(tǒng)窗戶改造而成的，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上增添了幾個(gè)智能模塊，人們會(huì)比較容易接受，在市場(chǎng)上，雖有類似產(chǎn)品，但功能與便捷度都比不上這款，我們特色性地加入防孩童墜落模塊，是聚焦了社會(huì)熱點(diǎn)問題之后得到的，比較契合現(xiàn)今的時(shí)代發(fā)展。本系統(tǒng)智能化程度高、操作簡(jiǎn)捷，能為廣大用戶提供更為高效和人性化的現(xiàn)實(shí)生活需求。同時(shí)這款窗戶管家的制作成本不高，可以廣泛地應(yīng)用到小高層的裝修裝飾當(dāng)中。它在自動(dòng)完成開關(guān)窗功能的同時(shí)，還可凈化室內(nèi)空氣，提高了生活質(zhì)量。為此，其將具有十分廣闊的市場(chǎng)份額，在家居裝飾中占據(jù)一席之地，應(yīng)用前景十分廣泛。

5　結(jié)束語

在設(shè)計(jì)窗戶管家的時(shí)候，我們考量了現(xiàn)今的推拉窗、平推窗和測(cè)開窗的不同性能，最后選取了測(cè)開窗為我們的改良對(duì)象。它的開啟方式，和窗戶之間咬合的程度是最省力和最方便的方式。我們利用蓄電池帶動(dòng)拉桿，傳遞給主齒輪，繼而再傳遞給從動(dòng)齒輪，拉動(dòng)窗戶的開啟或者關(guān)閉。雖然，這款設(shè)計(jì)在市場(chǎng)應(yīng)用方面有待進(jìn)一步完善，但隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及家具裝飾行業(yè)需求的不斷擴(kuò)大，相信這款系統(tǒng)在未來將擁有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景及價(jià)值。

[1]高燕.傳感器原理與應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007.

[2]張建中，周家澤.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：北京高等教育出版社，2007.

[3]馬忠梅.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[4]劉麗華.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

Windows Butler

Jin Shengfang, Yu Hequn, Zhang Pingping

(DezhouUniversity,DezhouShandong253000,China)

Windows Butler relates to a kind of intelligent home automatic window, which is mainly used in home decoration technology. The main execution system is divided into five parts of smoke alarm system, the temperature sensory control system, anti child-falling system, control system of rain sensor and automatic window control switch system, which takes model stc89c54 40I-pdip40 SCM as the core, the YCHW208 infrared sensor module, smoke sensors, alarms and other electrical components as the operating system and the battery or portable source to be the original power supply. The system detects the external environment based on the real-time detection. With the cooperation between the operating system and the system of mutual control, the weather conditions can be automatically retrieved and timely realizes the window switch function. Through the infrared barrier module below blinds, the anti child-falling system achieves the warning function for fall protection.

stc89c54 40I-pdip40 SCM; anti-falling for child; infrared induction

2016-04-20

金勝芳(1995- )，女，大學(xué)本科，研究方向：能源與動(dòng)力工程。

1674- 4578(2016)04- 0026- 02

TP 274

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