摘要：本文在研究國內(nèi)智能窗戶的基礎(chǔ)之上，設(shè)計了一套更先進、智能、人性化的智慧窗戶。該系統(tǒng)通過實時檢測煤氣濃度、噪音、雨水、溫濕度、粉塵濃度和非法入侵，智能控制窗戶的開關(guān)，從而實現(xiàn)室內(nèi)外自動通風換氣和入侵自動報警，在保持室內(nèi)空氣清新健康的同時保障家庭安全，營造自然舒適安全的居住環(huán)境。

關(guān)鍵詞：STM32單片機；環(huán)境檢測；智能控制

0 引言

在日常生活中，窗戶對我們家家戶戶通風換氣起著十分重要的作用。然而一些外在的污染，例如空氣、噪音、有害氣體的污染，嚴重困擾著我們的身體健康；一些內(nèi)在污染，如火爐煤煙、煤氣灶氣體泄露等問題潛伏在我們身邊，安全隱患巨大。當我們外出的時候，下雨忘記關(guān)窗，導(dǎo)致雨水灌進屋里損壞家具、電器設(shè)備等；嬰幼兒爬窗戶從樓上掉下去的事情也時有發(fā)生。針對以上安全隱患問題，國內(nèi)耿麗清等人在《一種無線智能窗戶控制系統(tǒng)及窗戶》[1]一文中提出過相應(yīng)的解決方案，但對環(huán)境的檢測不夠全面。在深入調(diào)研基礎(chǔ)上，作者設(shè)計了一套智慧窗戶系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對環(huán)境的全面檢測來實時監(jiān)測風險隱患，智能控制窗戶關(guān)閉來更好地幫助人們解決這些生活中的問題。

1 系統(tǒng)功能

智慧窗戶系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能和特點如下：

①智能精準地檢測室內(nèi)煤氣濃度。當濃度超過設(shè)定閾值時，打開排風扇降低濃度，并打開蜂鳴器報警，同時向戶主發(fā)送短信進行提醒。

②自動檢測室外的噪音大小。實現(xiàn)外面環(huán)境太吵自動關(guān)窗，安靜自動開窗的功能。

③實時檢測室外的溫濕度。實現(xiàn)冬天室外溫度過低或者夏天室外溫度過高時自動關(guān)窗；室外下雨時自動關(guān)窗，正常時自動開窗通風，保持室內(nèi)溫濕度在舒適的范圍內(nèi)。

④實時地進行入侵監(jiān)測。實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)有人攀爬窗戶，自動報警的功能。

⑤智能地檢測室外的粉塵濃度。濃度大于健康值時，自動關(guān)窗；濃度低于健康值時，自動開窗。

⑥實時顯示室外的溫濕度和PM2.5的濃度。

2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1系統(tǒng)硬件設(shè)計

本系統(tǒng)采用STM32F103單片機作為信息處理單元，與蔡紅專，吳玉平等設(shè)計的一種智能窗戶控制系統(tǒng)[2]相比，STM32F103單片機比51單片機更加適合功能高度集成的系統(tǒng)設(shè)計，溫濕度傳感器、粉塵傳感器、煤氣傳感器等各個傳感器模塊作為環(huán)境檢測的信息采集單元，蜂鳴器、舵機、電風扇、顯示屏等作為動作單元。單片機最小系統(tǒng)板需要穩(wěn)定的3.3V電壓供電，信息采集和動作單元則需要穩(wěn)定的5V電壓供電。單片機對信息采集單元傳遞進來的信息進行分析、判斷和處理，向動作單元發(fā)送動作指令，進而實現(xiàn)室內(nèi)外自動通風換氣和入侵自動報警。

2.2系統(tǒng)軟件設(shè)計

采用C語言在Keil5開發(fā)環(huán)境中編寫相對應(yīng)的傳感器的驅(qū)動程序，主要包括顯示屏、粉塵傳感器、溫濕度傳感器、短信模塊的驅(qū)動程序以及風扇的PWM信號的產(chǎn)生程序。經(jīng)過對各個子程序編譯和調(diào)試之后，將其按照主程序框架融合到一起，再進行整體的編譯調(diào)試。

經(jīng)過對硬件和軟件進行反復(fù)的試驗和調(diào)試，系統(tǒng)實現(xiàn)了所有設(shè)定的功能。

3結(jié)束語

通過理論分析、系統(tǒng)設(shè)計、電路調(diào)試和軟件編程，實現(xiàn)了系統(tǒng)預(yù)期的所有功能。該智慧窗戶集眾多優(yōu)點于一體，具有智能化程度高、功能豐富、感應(yīng)靈敏、動作快捷、運行穩(wěn)定的特點，為窗戶的智能檢測與控制研究做了成功的探索和嘗試。

參考文獻：

[1]耿麗清，王艷艷，劉東，郭庭航.一種無線智能窗戶控制系統(tǒng)及窗戶：天津，CN207249414U[P].2018-04-17

[2]蔡紅專，吳玉平.一種智能窗戶控制系統(tǒng)：陜西， CN206468177U[P].2017-09-05

作者簡介：張?zhí)祢E（2002-），男，河南鄭州人，鄭州外國語新楓楊學(xué)校學(xué)生。