EEPW论坛

作者：广西水利电力职业技术学院 李威 黄洪林 周登维
指导教师：倪杰 龙祖连

　　作品简介

　　1、背景：
　　随着人们生活水平的提高，对浴室条件的要求也逐渐提高，让浴室智能化，信息数字化，并提供更加快捷舒适，安全的的浴室条件，对提高家用浴室的档次、安全等都有非常重要的意义。我们通过考察了现有的普通家庭浴室，发现现在的个人住房浴室大多都很狭小，且没有安装必要的设施，不能提供一个安全舒适的浴室条件。基于上述的缺点我们做了一个智能浴室设备，该设备直接置于浴室墙壁，不仅不占空间，而且还能为您提供一个舒适安全的环境，价格也公道。

　　2、系统构架
　　系统总框图如图(1)　　

　　3、系统具有的功能：
　　1. 浴室是湿度较大的场所，传统的机械开关如果安装在浴室里存在着漏电的危险。利用非接触式电容触摸按键，完全避免了传统开关漏电情况的发生。
　　2. 通过数字温度、湿度传感器模块，可实时显示浴室当前的温湿度、CO浓度值。当温度过高或CO浓度过大时，可提醒用户注意安全并自动对浴室环境进行调节，安全可靠。
　　3. 控制浴室顶部排气扇的转速，当浴室内部湿度过大、温度过高时提高排气扇的转速，避免用户发生意外。
　　4. 当洗浴者发生意外晕倒时，可及时检测并多种途径报警，并短信提示家人。

　　4、使用方法：
　　当有人进入浴室时，通过安装在浴室门前的热释电传感器感应人体，使排气风扇慢速启动，并根据浴室的温度、湿度和一氧化碳浓度自动调节;灯可根据浴室光线亮暗程度自动调节;同时，一氧化碳检测模块、温湿度测量模块和语音模块及GSM模块工作。温湿度实时显示;安装在墙壁上的6个传感器可判断人在浴室里晕倒的危险情况;语音模块可根据一氧化碳浓度和温湿度的预警值提示当前浴室情况;当在沐浴过程中，有煤气泄露、中毒晕倒、滑倒等危险情况时，通过声音报警让浴室中的人或家里的人知道，并手动解除报警，一定时间报警还为解除，GSM模块就会向外界发出短信求救信号。　　

　　平台选型说明

　　根据本作品的各个模块要求微处理器要完成的功能情况，和我们对控制核心的熟悉度，以及整体的性能、成本的考虑，我们一致选用基于51单片机的功能更强大的STC15F2K61S2核心板，它和51单片机完全兼容，比51单片机运行速度快8-12倍，内存大，外围功能更多，完全能够我们作品的需要，我们用起来得心应手。

　　设计说明

　　1、系统总体设计
　　根据系统要完成的功能，主要把它分成7个模块：人体感应模块、灯和风扇驱动模块、一氧化碳检测模块、温湿度测量模块、红外传感器模块、语音模块、GSM模块。

　　系统总框图如下图(2)：　　

　　2.1 方案设计
　　2.1.1 人体感应模块
　　该模块主要完成判断是否有人进入浴室的功能，实现智能化。本模块选用热释电红外传感器感应来感应人体。
　　其原理是：发热体都会产生红外线，而热释电红外传感器正是利用人体发热而产生的红外线，通过康涅尔透镜人体产生的红外线聚焦到感应芯片上，来感应人体，从而判断是否有人。

　　2.1.2 一氧化碳检测模块
　　该模块完成的功能是检测CO的浓度，当浓度超出人体安全范围时，发出警报，提醒人们有危险。选用MQ-7一氧化碳传感器来对CO的检测。
　　其原理图如图(3)：
　　当检测到有一氧化碳是通过LM393比较器进行比较，输出高电平，送给单片机并驱动报警电路。　　

　　2.1.3 温湿度测量模块
　　采用SHT10一体式数字温湿度传感器实时对环境温度和湿度的侧量，并利用LCD12864液晶显示出来，直观的表示温湿度值。　　

　　2.1.4 红外传感器模块
　　该模块使用来检测浴室里的人CO中毒晕倒或老人摔倒等情况，作出判断，并语音报知给在家里的人或是通过短信报警。该模块由6个红外避障传感器组成，使得检测更加准确，检测范围足够大，为此安装时选择安装在两面墙上，每一面3个，分布在一上一下。似的检测范围足够大。

　　2.1.5 语音模块
　　该模块主要用来完成语音提示和语音报警功能，使的系统更人性化。模块采用APR9600语音芯片来组成，能够录放60S长度、256段语音信息，完全能够存储我们的语音信息容量。用其串口方式，利用核心板来触发它，能够很简单的控制它的播放我们想要的信息。
　　APR9600是低成本、多功能语音录放器件，其录放时间为40～80s可选。它除了具有常规串、并行模式录放的直接存取模式的分段功能外，还具有独特的磁带操作模式，即顺序存取多段可变长度信息功能，具有高品质的语音录放特性，同时又具备多种手动控制方式，外围电路设计简单，价格也十分低廉。

　　APR9600原理图如下(5)：　　

　　2.1.6 GSM模块
　　该模块用来一个人在浴室里而家人又不在的时候，突发一氧化碳中毒晕倒或滑倒等危险情况下，GSM模块可通过发送短信向家人或外接求救，得到及时的救助。
　　GSM模块如图(6)：　　

　　2.1.7 接口电路
　　该部分包括红外线传感器接口电路、LED照明灯驱动电路和风扇驱动电路以及蜂鸣器报警电路。
　　接口电路原理图如下：　　

　　作品特色

　　1. 浴室是湿度较大的场所，传统的机械开关如果安装在浴室里存在着漏电的危险。利用智能控制，完全避免了传统开关漏电情况的发生，也提高了智能化和人性化的要求。
　　2. 通过数字温度、湿度传感器模块，可实时显示浴室当前的温湿度、CO浓度值。当温度过高或CO浓度过大时，可提醒用户注意安全并自动对浴室环境进行调节，安全可靠。
　　3. 控制浴室顶部排气扇的转速，当浴室内部一氧化碳浓度过大、湿度过大、温度过高时提高排气扇的转速，避免用户发生意外。
　　4. 当洗浴者发生意外晕倒时，可及时检测并多种途径报警，并短信提示家人。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2464