基于嵌入式系统的智能门窗设计

h；采用防水结构设计方案，以及风感部分双轴承结构，可确保风感灵敏度。当室内有害气体浓度过大，除开启排风扇将有害气体排出室外，还可连接开窗器作为辅助将窗户打开，但若逢大风、大雨或风沙天气，因不适宜开窗，则由MCU发出关闭窗户指令。

1．5 门窗防盗模块设计

　　该模块主要用于防止门窗打开时，不法分子趁机入室或窗户关闭时破窗而入，对房屋主人的人身及财产安全造成威胁。该模块主要由人体靠近传感器和玻璃破碎传感器组成，如图4所示。

　　人体靠近传感器 是基于红外线技术的产品，当有人进入开关感应范围时，传感器探测到人体红外光谱的变化，开关自动接通负载，延时3 s后检测到人不离开或有继续入侵动作，先以红灯警告，再延时3 s，如果还未离开，则打开高分贝声光警报器，以达到驱赶入侵者，必要时还可将警情传输到小区保卫处以及房屋主人的手机上。

　　玻璃破碎传感器 是利用振动传感器在玻璃破碎时发出2 kHz特殊频率，感应出报警信号。为了避免室内因玻璃器皿破碎、电话铃声、闹钟以及其他一些声音引起误报警信号，目前玻璃破碎传感器采用了双探测技术，即需要同时探测到破碎产生的振荡和音频声响，才能发出报警信号。

　　门磁开关由一条永久磁铁和一个常开触点的干簧管组成，一般把干簧管安装在被监视房门的门框上，把永久磁铁安装在门上，关门后，干簧管在磁场的作用下接通，当门被打开时，干簧管触点断开，触发报警电路。

　　1．6 执行系统模块的设计

　　智能门窗的执行机构包括排风扇、开窗器、声光报警器和电话报警等。排风扇部分如图5所示，风扇的转动由PWM来控制转速，安装在厨房等易出现煤气泄漏的场所，可有效地排出有害气体，避免室内人员煤气或CO中毒。

　　开窗器分为螺旋式开窗器和链条式开窗器，它采用天津科普瑞特公司的E350型螺旋式开窗器进行设计，工作电压为直流24 V；工作电流为1 A；推拉力为1 000 N；行程为90～1 000 mm；速度为5 mm／s。该开窗器采用全金属材质、内螺杆式电动开窗、铝合金外壳、开窗时噪音低，开窗推力大，支撑强度高，可调节的滑动支架便于安装，适合于各种窗型。当煤气泄漏或有害气体浓度在开窗和排风扇工作一段时间后仍未减小到无害的程度或有人非法入侵时，就要启动声光报警装置，该警报器适宜装在房屋主人容易警觉处，如客厅和卧室。警报器启动时将以高分贝的警报声和LED灯光发出警告，同时LCD液晶显示将告诉房屋主人是何原因警报(煤气泄漏或有人非法入侵)。

　　2 软件设计

　　为了使软件更安全、简洁，设计中使用μC／OS-Ⅱ嵌入式操作系统。在该操作系统下，所有的操作都是对任务的处理，因此系统的整体框图应该有几个任务组成。该系统由以下两个任务组成。任务1：读取室内气体传感器的数据，对采集到的信号进行处理；判断室内空气污染是否超标，若超标则进行开窗和启动排风扇，使室内空气污染浓度降低，如图6所示。任务2：主要任务为防盗报警和气体超标报警，读取门窗报警器信号，启动声光报警器，并显示报警原因，如图7所示。

　　3 结语

　　本文主要研究了一种基于ARM7处理器的嵌入式智能门窗设计。其中该设计综合了传感器技术、通信技术和自动控制技术，使整个系统本着安全、高效、低功耗、小体积和实用性强思想来设计，设计中采用LPC2136微控制器作为设计的主控芯片，实现了有害气体的检测，门窗的智能化，防盗报警，燃气泄露报警等功能。经使用，基本达到设计要求，使家居生活更加安全舒适。