窗户管家

金胜芳，于和群，张萍萍

(德州学院，山东 德州 253023)



窗户管家

金胜芳，于和群，张萍萍

(德州学院，山东 德州 253023)

窗户管家涉及一种智能家居全自动式窗户，主要应用于家庭装饰技术领域。它的主要执行系统分为烟雾报警系统，温度感官控制系统，防孩童坠楼系统，雨滴传感器控制系统，全自动开关窗控制系统五大模块，由型号stc89c54 40I-pdip40单片机为核心、以YCHW208红外线感应模块、烟雾传感器、报警器等电器元件为执行系统，以蓄电池或移动电源做供能原件。以实时检测为基础，对外界环境进行检测。操作系统和控制系统之间相互配合，可以自动的检索天气状况，并及时的实现开关窗功能。防孩童坠落系统通过百叶窗下方的红外线避障模块，达到防坠落预警的功能。

stc89c54 40I-pdip40单片机；防孩童坠落；红外线感应

现如今，由于人为活动的影响，使得空气质量状况越来越差，雾霾频发，每天开窗通风这么简单的诉求都变得奢侈而难以实现；而且，传统窗户的不安全性越发明显，越来越多的孩童意外坠楼，这些惨烈的教训指引我们开发一款智能产品改善这种情况。基于此，市场要求我们科技创新改观现在的弊端。加之，随着科技的发展，生活中处处讲求高质量生活，随处可见的智能设备，推动了我们的传统窗户也要与时俱进向创新智能型发展。在行业要求和市场诉求双重的刺激下，激励我们对传统窗户做一个改良。我们利用单片机作为中心控制系统，配合使用各类传感器，以此达到自动关窗，防孩童坠楼等功能。

1　系统简介

1.1系统组成部分

窗户管家是一个在现有传统窗户的基础上改进而成的智能家居装饰类窗户，由型号为stc89c54 40I-pdip40单片机为核心、以YCHW208红外线感应模块、烟雾传感器、报警器等电器元件为执行系统，以蓄电池或移动电源做基本储能原件。通过51单片机的程序控制红外线感应触碰和烟雾指标判断并立即做出的应激反应，各类传感器独立测试并与核心控制中心一起工作完成指令。

1.2防孩童坠楼系统

防孩童坠楼功能主要是通过红外线避障模块来实现的，在窗户一定间距内，安装两个红外线感应模块，当两个传感器不能同时感应信号的时候，把信息传送给51单片机判断出可能是孩童正在靠近窗户，进而启动自动关窗系统，把危险扼杀在摇篮中，避免危险的发生。我们还根据人体靠近窗户与地面形成的夹角的情况，成人靠近与地面的距离比较近，而孩童极可能是趴在窗台上，跟地面的距离偏大，由此利用“正三角现象”对成人与幼童靠近窗户进行辨别，从而使系统做出相应的反应。

1.3烟雾传感器模块

窗户管家的烟雾传感器模块是在窗户基底部分安装烟雾传感器，感知周围环境的浓度，当感知到的浓度大于等于编程程序当中设定的参考值时，会产生蜂鸣声报警达到安全利民的功效。同时，室外传感器感应到空气浓度过高，同样会把信息反馈给中心控制系统，并下达关窗指令。该装置可根据外界空气质量状况和室内液化气，烟雾的浓度情况作出测试及判断，使产品更加具有实用性。

1.4单片机控制系统

烟雾传感器模块和防孩童坠落系统都是采用型号为stc89c54 40I-pdip40的单片机作为核心控制系统，用户使用51单片机系统和传感器之间密切配合，实现窗户管家的防孩童坠楼、烟雾传感的自动关窗功能。单片机控制系统接收传感器反馈过来的实时信息，通过程序设定的内容给操作系统下达指令，从而打破传统窗户的禁锢性，实现家居装饰的智能化。

2　工作原理

本系统由51单片机为核心、以红外线感应模块、烟雾传感器、报警器等电器元件为执行系统，以实时检测为基础，对外界环境进行检测。 当空气中检测到周围环境的浓度，当感知到的浓度大于等于编程程序当中设定的参考值时，会产生蜂鸣声报警。同时，室外传感器感应到空气浓度过高，同样会把信息反馈给中心控制系统，并下达关窗指令。关窗指令由杠杆原理齿轮传动带动窗户的关闭，齿轮的齿条相互啮合，实现它的自动性。红外感应模块的工作原理包括正三角形原理和间距判断两种方式，当间距过大或者墙体与人体之间的夹角越大，就会触发自动关窗的指令，从而完成防孩童坠落的功能。

3　创新点

1) 本产品弥补了当今窗户非智能不科学的空白。在窗户上加装有烟雾传感器，当发生火灾或者有人大面积吸烟时，报警装置鸣笛报警并自动开启窗户。

2) 防孩童坠落系统是着眼于社会热点问题，解决公众关心的未成年问题。通过加入红外线的预警，有效地避免了家庭悲剧的发生。

3) 创新设计，资源整合。把温度计、湿度表整合到窗户上，节省空间，清楚明了，很好地服务于人们的生产生活，实时汇报外界信息。

4) 本产品一改传统的手动或半自动式的开启和关闭窗户的方法，使用简便程序控制电机带动架的倾斜，以此实现自动化智能的开启与关闭。

4　市场前景及应用价值

窗户管家是一款智能家居装饰类的产品，是基于传统窗户改造而成的，在现有的基础上增添了几个智能模块，人们会比较容易接受，在市场上，虽有类似产品，但功能与便捷度都比不上这款，我们特色性地加入防孩童坠落模块，是聚焦了社会热点问题之后得到的，比较契合现今的时代发展。本系统智能化程度高、操作简捷，能为广大用户提供更为高效和人性化的现实生活需求。同时这款窗户管家的制作成本不高，可以广泛地应用到小高层的装修装饰当中。它在自动完成开关窗功能的同时，还可净化室内空气，提高了生活质量。为此，其将具有十分广阔的市场份额，在家居装饰中占据一席之地，应用前景十分广泛。

5　结束语

在设计窗户管家的时候，我们考量了现今的推拉窗、平推窗和测开窗的不同性能，最后选取了测开窗为我们的改良对象。它的开启方式，和窗户之间咬合的程度是最省力和最方便的方式。我们利用蓄电池带动拉杆，传递给主齿轮，继而再传递给从动齿轮，拉动窗户的开启或者关闭。虽然，这款设计在市场应用方面有待进一步完善，但随着物联网技术的不断进步以及家具装饰行业需求的不断扩大，相信这款系统在未来将拥有广阔的市场应用前景及价值。

[1]高燕.传感器原理与应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2007.

[2]张建中，周家泽.机械设计基础[M].北京：北京高等教育出版社，2007.

[3]马忠梅.单片机的C语言应用程序[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

[4]刘丽华.自动检测技术与应用[M].北京：清华大学出版社，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

金胜芳(1995- )，女，大学本科，研究方向：能源与动力工程。

1674- 4578(2016)04- 0026- 02

TP 274

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