51單片機在智能窗控制系統中的應用

　　一、引言

　　隨著電子技術的不斷發展， 家庭中的許多電器設備如彩電、冰箱、空調等都已貼上了智能化的標簽， 為提高人們的生活質量做出了貢獻。但遺憾的是， 居室的眼睛---窗戶， 卻遲遲未跟上時代的步伐。即使是在眾多的智能化生活小區， 我們都可以發現， 幾乎所有的窗戶的管理仍然處在原始管理方式， 與電子技術毫不沾邊， 更不用說智能化了。如果使窗戶具有一定的智能， 如下雨則自動關、室內有害氣體超標則自動開、有盜賊入內則自動報警等， 就會給人們的居家生活帶來諸多方便， 從而進一步提高人們的生活質量。

　　沿著這樣的思路， 我們設計了以AT89C51 單片機為中央控制器的智能窗控制系統。

　　該控制系統能通過其數據檢測傳感電路不斷循環檢測室內溫度、濕度、有害氣體（如媒氣） 濃度等環境參數，然后與由控制鍵盤預置的參數臨界值相比較， 從而作出開/關窗、轉動/停止換氣扇、降/升溫（濕） 等判斷， 再結合窗狀態檢測電路所檢測到的窗狀態， 發出一系列的控制命令， 完成下雨則自動關窗、室內有害氣體超標則自動開窗（同時轉動換氣扇） 、恒溫（濕） 等自動控制功能。人們還可通過控制鍵盤， 直接控制窗戶的開/關、換氣窗的轉/停、溫（濕） 的升/降、選擇所顯示參數的種類等。

　　二、系統組成和部分電路設計

　　本控制系統主要由AT89C51 單片機組成的中央控制器， 數據檢測傳感電路， A/D 轉換器， 窗驅動控制接口電路、窗驅動電路等組成。其系統框圖如圖一所示。

圖1 系統框圖

　　中央控制器

　　中央控制器以美國ATMEL 公司的AT89C51 單片機為核心。

　　1. AT89C51 單片機系統具有設計簡單、性能可靠、功耗低等優點。它為用戶預留下足夠的軟、硬件資源， 可供用戶進行再開發應用。該系統除內部已有的4K Flash 存儲器外， 還可以擴展選址64KROM區和64KRAM區， 供用戶使用。用戶在系統開發時， 可以將自己的數據塊和程序段、數據表， 以若干控制子程序、數據塊形式存放于AT89C51 單片機的擴展ROM或RAM區中， 以便系統工作時重復使用和反復調用。由于本應用系統主要用于溫度、濕度、有害氣體識別、防盜安全的定點和多點測試， 片內4K Flash 存儲器已能滿足系統設計要求。

　　2. AT89C51 單片機機有三級程序存儲器加密。利用該功能可防止別人非法復制程序， 從而保護知識產權。

　　3. AT89C51 單片機還為用戶預置了P0、P1、P2、P3 四個并行I/O 口， 為該系統的數據采集和控制提供了足夠的端口資源。

　　4. AT89C51 單片機還為用戶提供一組全雙工串行數據傳輸端口， 可用于單片機系統間的遠程數據信息交換。

　　本系統采用P0 數據采集、控制端口， 完成控制信息的采集和控制功能。

　　P110~P113 作為窗狀態檢測端口， 完成對窗狀態（即窗是否移到邊框） 的檢測。

　　數據檢測傳感電路

　　數據檢測傳感電路由四個部分組成： 1） 溫度傳感電路； 2） 濕度傳感電路； 3） 有害氣體傳感電路； 4） 紅外防盜傳感電路。

　　為了討論問題方便， 我們以溫度傳感電路為例進行分析。通常， 在自然情況下， 窗戶的開關與生活環境和人體的舒適度有關， 溫度的測試是該系統設計的關鍵。為了較好地測出溫度參數， 我們選用集成溫度傳感器AD590（可測-55~+150 ℃） , 其溫度檢測完全可以滿足要求。基本電路如圖二所示。

圖2 基本電路