基于嵌入式系統的智能門(mén)窗設計

引言
隨著(zhù)21世紀信息化時(shí)代的到來(lái)，社會(huì )信息化和家居智能化也呈現出了蓬勃發(fā)展的趨勢，越來(lái)越多的家庭開(kāi)始追求高質(zhì)量、高科技舒適安全的家居生活，充分享受由信息時(shí)代帶來(lái)的生活上的便利。作為智能家居系統的子系統——智能門(mén)窗，是在傳統住宅的基礎上，綜合利用傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、現代通訊技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等，實(shí)現了門(mén)窗各種信息的采集、傳輸、處理和控制。安全舒適的家居環(huán)境是實(shí)現家居智能化的基礎和前提，而門(mén)窗作為家庭與外界互通的門(mén)戶(hù)，起著(zhù)尤為關(guān)鍵的作用，實(shí)現門(mén)窗的智能化是智能家居的第一步，也是非常重要的一步。

1 系統的總體設計
智能門(mén)窗屬建筑領(lǐng)域的附件，它包括智能控制系統和門(mén)窗開(kāi)關(guān)裝置以及報警系統。該智能門(mén)窗實(shí)現的主要功能是當室內燃氣泄露，CO和CO2含量過(guò)高，甲醛、苯等有毒物質(zhì)超標時(shí)，能夠控制窗戶(hù)自動(dòng)打開(kāi)，讓空氣形成對流，并啟動(dòng)排風(fēng)扇向室外排出有害氣體，當室外環(huán)境不允許開(kāi)窗時(shí)(比如風(fēng)雨和沙塵天氣)由風(fēng)光雨傳感器傳輸信號到主控系統，使其發(fā)出指令關(guān)閉窗戶(hù)，同時(shí)整個(gè)系統將以排風(fēng)扇工作為主。如果狀況仍未緩解，則啟動(dòng)警報裝置。
整個(gè)系統由主控芯片、各種傳感器、報警器終端，以及機械傳動(dòng)裝置組成，控制芯片和傳感器等直接固定在門(mén)窗上，而報警終端則可固定在室內墻壁或容易引起主人警覺(jué)的地方。系統結構如圖1所示。

1．1 LPC2136微控制器概述
LPC2136是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16／32位ARM7TDMI-S CPU微控制器，它帶有256 KB嵌入的高速片內FLASH存儲器。片內128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使32位代碼能夠在最大時(shí)鐘頻率下運行。
P0．27～P0．30為L(cháng)PC2136的A／D轉換器輸入端，作為風(fēng)光雨模擬信號、溫度模擬信號和有害氣體檢測信號等的模擬輸入端，分時(shí)段掃描查詢(xún)這幾個(gè)模擬量，并將風(fēng)光雨模擬信號、有害氣體模擬信號等做A／D轉換后顯示在LCD顯示單元上。風(fēng)光雨傳感器輸出的信號非線(xiàn)性誤差較大，并對溫度敏感，本文設計了專(zhuān)用的放大、處理和補償電路對其信號進(jìn)行處理和補償，使其輸出的模擬量基本達到線(xiàn)性。實(shí)測證明可達到5％的誤差，這對于一般的監控已可以滿(mǎn)足要求。
1．2 感應系統硬件設計
該部分主要以傳感器為采集信號手段，經(jīng)轉換元件將采集到的信號進(jìn)行加工，使采集到的模擬信號能夠被主控制芯片識別，結構框圖如圖2所示。