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作者：南京邮电大学 高攀 叶华贵 何维杰
指导教师：林巧民

　　作品简介

　　我们的智能房间是在单片机开发板(以STC15F2K61S2芯片为控制核心)的基础上完成的。我之所以时间这样的产品，就是想到我高中的时候在那样紧张的学习氛围下每天还要考虑着学习的环境，学习效率也有很大的下降，所以想到了做一个智能房间，这样学习的孩子就可以安心地学习了。
　　我们的智能房间系统主要包括了温控和亮度调节两个模块。
　　其中接在外面的电路板上的三个开关中的自锁式小开关是整个系统的总开关，按下开关后，整个系统就会工作。
　　温度控制的开关是自锁式小开关右边的弹性小按键
　　温度测试盒调节用的是DS18B20温度传感器，温度传感器是直接擦在单片机开发板的DS18B220的插孔里面的，单片机通过DS18B20采集到的数据，将数据送给数码管，数码管上显示室内的实时温度，同时我们为室内的风扇加装了一个开关来实现风扇的开启和关闭，接下来的工作就是有单片机自己来完成，如，温度高时风扇的转速就会加快，温度低时，风扇的转速就会降低，这样就会使得室内的环境比较的安逸，舒适。
　　接下来就是亮度的采集和控制模块。
　　亮度控制开关时自锁式小开关左边的弹性小按键。
　　亮度的采集我们采用的是光敏电阻，就是盒子底部和单片机靠在一起的那一部分，其中AD采集的电路部分加装在了盒子的内壁上。我们利用光敏电阻采集到的数据，改变了光敏电阻的阻值，接着通过AD采集光敏电阻两端的电压的改变，然后控制步进电机的正传和倒转，从而实现窗帘的上升和下降，其中步进电机装在和AD模块相对的位置，步进电机上贴着窗帘从而实现窗帘的上升和下降。
　　为了防止窗帘在上升到最大高度，或者下降到最低高度时电机还在转动，于是我在窗户的最上端和最下端加了两根铁线，并且在窗帘上加了一根导线，这根导线接的是低电平，那么当窗帘上升达最大高度时，或者下降到最低高度是接在窗帘上方和下方的线也会产生低电平，从而控制窗帘的停止。
　　如果遇到黑夜的情况，那么，我们在房间的顶部加装了8个LED等，就是当窗帘上升到最大高度低，亮度还不够，就自然开启灯。
　　整个系统的使用很简单，就是四个开关。电路板上的自锁式小按键是实现系统的开和关，右边的自锁式小按键是实现温度的采集和控制，左边的自锁式小按键是实现亮度的采集和控制。盒子外围的自锁式小按键是实现风扇的开和关，其它一切都是由系统自己控制。　　

　　平台选型说明单片机

　　以STC15F2K61S2芯片为控制核心

　　设计说明

　　我们设计的智能房间系统用的单片机开发板是以STC15F2K61S2芯片为控制核心，整个系统包括了两个部分，就是温度控制何调节，以及亮度控制和调节。
　　首先我们先构思出了基本的思想，接着就是布置电路，我们用的是protuse仿真软件，应为是以单片机开发板为基础来实践的，其很多电路开发板中都有了，我们也就没有在自找麻烦来另设电路，像其中的DS18B20电路，步进电机电路，直流电机电路，数码管电路等我们都没有在另辟蹊径，而其他的，如光敏电阻中AD的采集以及房顶上的8个LED等是我们自己铺设电路自己焊接电路做起来的。其部分电路图如图所示：　　

　　我们智能房间的温度采集和调剂系统，主要是利用DS18B20的温度采集，应为DS18B20采用的是单总线的方式，所以操作起来很是方便，我们利用DS18B20采集到得数据，将其传给单片机，然后控制单片机，使得单片机在数码管上显示室内的实时温度，这样就完成了温度的采集，温度采集的工作完成之后，接下来要做的就是如何通过问的来制造一个温馨安逸的环境出来，我们用的是直流电机，因为温度的不同，直流电机的转速也应该不一样，同时为了体现人性化的思想，以及节能环保的思想，我们为直流电机安装了一个自锁式小开关，来实现风扇的开启和关闭。然而风扇开启之后其转速就是有系统自己来控制的了。
　　温度的不同，单片机送给直流电机的PWM波也是不同的，我们就通过不同的PWM波来实现风扇的不同的转速。
　　接着就是室内的亮度调节系统了。
　　这是我们本次试验遇到的最大的拦路虎，首先光敏电阻放在哪儿?肯定不能使用单片机开发板自带的光敏电阻，应为单片机开发板开启的时候，会伴随着众多LED的开启，这样势必会给光敏电阻带来极大性的干扰，从而使系统达不到预料的效果。于是我们就加装了外围电路。
　　我们自己排线，自己焊接了单片机光敏电阻的那部分，通过光敏电阻对室内亮度的感知，室内亮度的不同，其电阻值也会出现很大的变化，我们通过AD采集光敏电阻两端电压的变化(我们用1K的电阻和光敏电阻串联，这是因为，我们使用的光敏电阻的正常的取值在5K左右，当光很强货光很弱时，我们检测了，光敏电阻的阻值会在3K到10K之间变化，这样通过计算我感觉串联一个1K的电阻比较合适)然后换算出室内亮度的数值，换算出了室内亮度的值还不够，我们利用单片机换算出的数值的大小来实现步进电机的正传和倒转。步进电机实现了正传和倒转后，我们在步进电机的基础上加装了窗帘，步进电机的正传实现窗帘的下降，而步进电机的倒转则是实现窗帘的上升，如果窗帘的高度刚好实现室内亮度的值相当，那么窗帘就会邹然停止。
　　这样一来，就有一个很大的问题，如果窗帘已经达到了最大的高度，或者已经达到了最小的高度，那么怎么实现窗帘的停止呢?我们用了很长的时间，才想出了现在的办法。这期间我们尝试过，通过改写单片机片内的程序，及设置一个变量Q当窗帘上升时Q不断的实现Q++，而当窗帘下降时Q不断地实现Q--，可是后来实践发现这样的思路是行不通的，应为窗帘现在的高度，我们是无从知晓的，于是我们想到了用EEPROM，可是就在我们实践时，我突然想到了一个方法，就是在“窗户”的上下端都接上一根导线，我将窗帘上也接上一根导线，同时我将导线和地端相接，当窗帘上升到最大高度，或者窗帘下降到最低高度时，导线势必会和接在盒子壁上的线接触，我将这两根线分别和单片机的P0^5和P0^6相接，这样当检测到单片机的这两个I/O口中有一个是低电平时，单片机就会自动控制步进电机的停止。
　　这样的难题解决了，下面若是黑夜的情况又该怎么办呢，于是我们在房间的顶部安装来了8个LED的灯，这样在黑夜时由于很黑，窗帘拉到最高时也是无济于事的，于是我们把控制LED的导线接在了P0^5口上当单片机检测到窗帘已经上升到最高时，这个时候窗帘停止上升，转而LED灯开始亮，同时我们用的LED是大功率的，单片机的I/0口输出的电流根本无法满足点亮这8个LED灯的，于是我们在灯的电路的整体的外部加装了一个三极管，这样，通过三极管对电流的放大作用，可也加大加在灯两端的电流，从而更加合适的点亮这8个LED。
　　说到这里，我们整个智能房间系统已经全介绍完了，其实光敏电阻这儿还有一点小插曲。因为调节步进电机控制窗帘的高度，要不断的调试，我们也是花了很长的时间最后发现其值在80到140的时候是最合适的。

　　作品特色

　　我们的智能房间最大的特点就是其智能性，它实现了从人工控制到完全智能控制的实现。房间的温度，亮度都由系统自行检测，自行调节。而智能性也是从人工管理的升级，现代社会，我们需要处理的事情越来越多，也越来越繁琐，这样，智能系统就会受到更大的欢迎。
　　智能房间系统的实用性很大。如果将其装在学生学习的房间里，那么学生就不必再为环境的不适而烦恼，应为一切的温度，亮度由系统自行调节，这样学生就可以专心致志地学习了，既提高了学习效率，也方便了家长们。如果是用在粮食存储的仓库里，那么系统自动检测温度，然后调节，自动检测亮度，自行调节，这样不仅减轻了劳动力，还比人工照顾的更加悉心，同时粮食也不容易变质了。如果将智能房间系统用在大型的动物的饲养的地方，那么也会减轻人工劳动力，同时比人工照顾的更好，更周到。我们的智能房间还可以用在教室，宿舍等各种场所，所以说其实用性很大。
　　我们的智能房间系统中蕴含了很多的创新成果。首先，其总体的智能思想跟紧了创新性的步伐，其次其很多内部电路如AD采集亮度，温度控制风扇的转速等，都是有我们苦思冥想一独特的构思做出来的。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2574