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摘要：本文在研究国内智能窗户的基础之上，设计了一套更先进、智能、人性化的智慧窗户。该系统通过实时检测煤气浓度、噪音、雨水、温湿度、粉尘浓度和非法入侵，智能控制窗户的开关，从而实现室内外自动通风换气和入侵自动报警，在保持室内空气清新健康的同时保障家庭安全，营造自然舒适安全的居住环境。
关键词：STM32单片机；环境检测；智能控制
0 引言
在日常生活中，窗户对我们家家户户通风换气起着十分重要的作用。然而一些外在的污染，例如空气、噪音、有害气体的污染，严重困扰着我们的身体健康；一些内在污染，如火炉煤烟、煤气灶气体泄露等问题潜伏在我们身边，安全隐患巨大。当我们外出的时候，下雨忘记关窗，导致雨水灌进屋里损坏家具、电器设备等；婴幼儿爬窗户从楼上掉下去的事情也时有发生。针对以上安全隐患问题，国内耿丽清等人在《一种无线智能窗户控制系统及窗户》[1]一文中提出过相应的解决方案，但对环境的检测不够全面。在深入调研基础上，作者设计了一套智慧窗户系统，该系统通过对环境的全面检测来实时监测风险隐患，智能控制窗户关闭来更好地帮助人们解决这些生活中的问题。
1 系统功能
智慧窗户系统能够实现的功能和特点如下：
①智能精准地检测室内煤气浓度。当浓度超过设定阈值时，打开排风扇降低浓度，并打开蜂鸣器报警，同时向户主发送短信进行提醒。
②自动检测室外的噪音大小。实现外面环境太吵自动关窗，安静自动开窗的功能。
③实时检测室外的温湿度。实现冬天室外温度过低或者夏天室外温度过高时自动关窗；室外下雨时自动关窗，正常时自动开窗通风，保持室内温湿度在舒适的范围内。
④实时地进行入侵监测。实现发现有人攀爬窗户，自动报警的功能。
⑤智能地检测室外的粉尘浓度。浓度大于健康值时，自动关窗；浓度低于健康值时，自动开窗。
⑥实时显示室外的温湿度和PM2.5的浓度。
2 系统设计与实现
2.1系统硬件设计
本系统采用STM32F103单片机作为信息处理单元，与蔡红专，吴玉平等设计的一种智能窗户控制系统[2]相比，STM32F103单片机比51单片机更加适合功能高度集成的系统设计，温湿度传感器、粉尘传感器、煤气传感器等各个传感器模块作为环境检测的信息采集单元，蜂鸣器、舵机、电风扇、显示屏等作为动作单元。单片机最小系统板需要稳定的3.3V电压供电，信息采集和动作单元则需要稳定的5V电压供电。单片机对信息采集单元传递进来的信息进行分析、判断和处理，向动作单元发送动作指令，进而实现室内外自动通风换气和入侵自动报警。
2.2系统软件设计
采用C语言在Keil5开发环境中编写相对应的传感器的驱动程序，主要包括显示屏、粉尘传感器、温湿度传感器、短信模块的驱动程序以及风扇的PWM信号的产生程序。经过对各个子程序编译和调试之后，将其按照主程序框架融合到一起，再进行整体的编译调试。
经过对硬件和软件进行反复的试验和调试，系统实现了所有设定的功能。
3结束语
通过理论分析、系统设计、电路调试和软件编程，实现了系统预期的所有功能。该智慧窗户集众多优点于一体，具有智能化程度高、功能豐富、感应灵敏、动作快捷、运行稳定的特点，为窗户的智能检测与控制研究做了成功的探索和尝试。
参考文献：
[1]耿丽清，王艳艳，刘东，郭庭航.一种无线智能窗户控制系统及窗户：天津，CN207249414U[P].2018-04-17
[2]蔡红专，吴玉平.一种智能窗户控制系统：陕西， CN206468177U[P].2017-09-05
作者简介：张天骏（2002-），男，河南郑州人，郑州外国语新枫杨学校学生。
关键词：STM32单片机；环境检测；智能控制
0 引言
在日常生活中，窗户对我们家家户户通风换气起着十分重要的作用。然而一些外在的污染，例如空气、噪音、有害气体的污染，严重困扰着我们的身体健康；一些内在污染，如火炉煤烟、煤气灶气体泄露等问题潜伏在我们身边，安全隐患巨大。当我们外出的时候，下雨忘记关窗，导致雨水灌进屋里损坏家具、电器设备等；婴幼儿爬窗户从楼上掉下去的事情也时有发生。针对以上安全隐患问题，国内耿丽清等人在《一种无线智能窗户控制系统及窗户》[1]一文中提出过相应的解决方案，但对环境的检测不够全面。在深入调研基础上，作者设计了一套智慧窗户系统，该系统通过对环境的全面检测来实时监测风险隐患，智能控制窗户关闭来更好地帮助人们解决这些生活中的问题。
1 系统功能
智慧窗户系统能够实现的功能和特点如下：
①智能精准地检测室内煤气浓度。当浓度超过设定阈值时，打开排风扇降低浓度，并打开蜂鸣器报警，同时向户主发送短信进行提醒。
②自动检测室外的噪音大小。实现外面环境太吵自动关窗，安静自动开窗的功能。
③实时检测室外的温湿度。实现冬天室外温度过低或者夏天室外温度过高时自动关窗；室外下雨时自动关窗，正常时自动开窗通风，保持室内温湿度在舒适的范围内。
④实时地进行入侵监测。实现发现有人攀爬窗户，自动报警的功能。
⑤智能地检测室外的粉尘浓度。浓度大于健康值时，自动关窗；浓度低于健康值时，自动开窗。
⑥实时显示室外的温湿度和PM2.5的浓度。
2 系统设计与实现
2.1系统硬件设计
本系统采用STM32F103单片机作为信息处理单元，与蔡红专，吴玉平等设计的一种智能窗户控制系统[2]相比，STM32F103单片机比51单片机更加适合功能高度集成的系统设计，温湿度传感器、粉尘传感器、煤气传感器等各个传感器模块作为环境检测的信息采集单元，蜂鸣器、舵机、电风扇、显示屏等作为动作单元。单片机最小系统板需要稳定的3.3V电压供电，信息采集和动作单元则需要稳定的5V电压供电。单片机对信息采集单元传递进来的信息进行分析、判断和处理，向动作单元发送动作指令，进而实现室内外自动通风换气和入侵自动报警。
2.2系统软件设计
采用C语言在Keil5开发环境中编写相对应的传感器的驱动程序，主要包括显示屏、粉尘传感器、温湿度传感器、短信模块的驱动程序以及风扇的PWM信号的产生程序。经过对各个子程序编译和调试之后，将其按照主程序框架融合到一起，再进行整体的编译调试。
经过对硬件和软件进行反复的试验和调试，系统实现了所有设定的功能。
3结束语
通过理论分析、系统设计、电路调试和软件编程，实现了系统预期的所有功能。该智慧窗户集众多优点于一体，具有智能化程度高、功能豐富、感应灵敏、动作快捷、运行稳定的特点，为窗户的智能检测与控制研究做了成功的探索和尝试。
参考文献：
[1]耿丽清，王艳艳，刘东，郭庭航.一种无线智能窗户控制系统及窗户：天津，CN207249414U[P].2018-04-17
[2]蔡红专，吴玉平.一种智能窗户控制系统：陕西， CN206468177U[P].2017-09-05
作者简介：张天骏（2002-），男，河南郑州人，郑州外国语新枫杨学校学生。