摘要：設計了一款可根據環境變化自動開關以及用戶根據自己需求進行控制的智能窗。采用了STM32單片機開發技術、安卓APP開發技術、WIFI通信技術及傳感器相關技術。系統通過單片機將各類傳感器采集到的數據進行分析判斷，實現智能窗戶的打開與關閉，如：當室內煙霧濃度超過預設值時，智能窗可自動開窗，進行通風。采用WIFI模塊實現單片機與WIFI網絡互聯。利用手機端APP，用戶可通過手機控制窗戶的開關。

　　關鍵詞：智能窗戶;WIFI通信;STM32;APP開發;傳感器

　　現如今，隨著智能家居的概念逐步深入人心，以及人們的生活水平飛速提高，或許傳統的窗戶已經無法滿足人們的需求。例如，在南方的雨季，天氣預報有時都無法預知暴雨的來臨，往往是早上出門時還是艷陽高照，但是到了中午或下午，就下起了瓢潑大雨，這時，打開的窗戶就有可能對房屋和室內的家具造成一定的傷害。生活中存在著許多不確定因素和很多意想不到的事情會給人們帶來很多不利影響[2-3]。

　　電力論文投稿刊物：微特電機是由中國電子科技集團公司主管，中國電子科技集團公司第21研究所主辦的綜合性專業期刊。刊登科學實驗中的學術論文，生產實踐中的技術報告、技術革新中的技術總結、教學活動中的實用教材以及商貿活動中的行業信息等。

　　因此，設計一款智能窗戶是非常有必要的，擁有非常好的產業前景。為滿足人們對生活環境便利、安全、健康的需求，設計了一款具有遠程控制功能的健康型智能窗，該智能窗采用了STM32單片機與安卓APP開發方案兼WIFI通信技術,三位一體，設計一款可根據環境變化自動開關以及用戶根據自己需求進行控制的智能窗。該智能窗可應用于大型的商業建筑、家庭住宅，即使窗戶數量龐大，只需利用手機APP輕輕一點就可實現窗戶的開閉并可進行統一化管理，人們再也無需擔心降雨、火災等突發狀況，更符合現代化社會的需求。不僅如此，該智能窗還可應用于實驗室中，實驗室器材和藥品對環境要求較高，使用改智能窗就可讓實驗室得到更好的管理與維護。

　　1工作原理

　　利用STM32單片機與安卓app開發、無線通信技術,設計一款可根據環境變化自動開關以及用戶根據自己需求利用手機進行控制的智能窗戶。系統通過單片機將各類傳感器采集到的數據進行分析判斷，智能窗戶的打開與關閉，如：當室外刮風下雨時，該智能窗戶可自動關窗;當室內煙霧濃度超標時，智能窗戶也可自動開啟;檢測到室外空氣質量較差時，關閉智能窗戶，防止室內空氣被污染;白天，室外光照強度過強時，調光膜產生霧化效果，阻擋部分過強光照;夜晚時，可根據個人需要設置調光膜工作模式，也可利用互聯網進行遠程交互式操作。

　　2系統硬件設計

　　2.1傳感器技術

　　2.1.1DHT12溫濕度傳感器

　　溫濕度檢測采用DHT12，DHT12具有單總線和標準I2C兩種通訊，且單總線通訊方式完全兼容DHT11。標準單總線接口，使系統集成變得簡易快捷。具有超小的體積、較低的功耗，適合多種多樣的應用場合。I2C通信方式采用標準的通信時序，用戶可直接掛在I2C通信總線上，無需額外布線，使用簡單。傳感器檢測到的溫濕度，通過通信協議傳輸到單片機，顯示在屏幕上。

　　2.1.2風速傳感電路

　　風速檢測采用采用風動開關傳感器模塊。該模塊在一定時間內通過探頭檢測，若環境中的風力達到預設值，在他的輸出端口將會輸出12V電壓，若未達到預設值，輸出端口無輸出。通過檢測模塊的輸出端口的電壓參數，來檢測風速是否達到設定值，從而進行相應的控制。當檢測到風速達到預設值后，窗戶將會自動關閉。

　　2.1.3煙霧傳感器

　　煙霧濃度檢測風速檢測采用MQ-2。通過Rp構成比較器的門檻電壓，當煙霧濃度發生變化時，模擬電壓輸出端的電壓值也會發生改變。通過AD口檢測模擬電壓輸出端的電壓值，當煙霧濃度超過設定值后，窗戶將關閉，防止室內空氣質量被污染。

　　2.1.4雨滴傳感器

　　接上3.3V電源，電源指示燈亮，感應板上沒有水滴時，D0輸出為高電平，開關指示燈滅，滴上一滴水，D0輸出為低電平，開關指示燈亮，刷掉上面的水滴，又恢復到，輸出高電平狀態。A0模擬輸出，可以連接單片機的AD口檢測滴在上面的雨量大小。

　　2.1.5光照傳感器模塊

　　采用BH1750FVI數字光照傳感器模塊，是一種用于兩線式串行總線接口的數字型光強度傳感器集成電路。不區分環境光源，接近于視覺靈敏度的分光特性，可對廣泛的亮度進行1勒克斯的高精度測定。

　　2.2主控系統分析

　　主控系統采用STM32F103芯片作為控制器。其時鐘頻率可以達到72MHz，芯片內部還集成了定時器、UART、SPI、I2C、USB等多種功能。

　　2.3WIFI通信技術

　　系統采用ESP8266-WIFI模塊作為連接單片機與智能手機的橋梁，WIFI模塊有8個引腳。該模塊有串口無線AP(COM-AP)、串口無線STA(COM-STA)和串口無線AP+STA(COM-AP+STA)這3個模式的測試，本次使用到的是AP模式。模塊中CH-PD處于低電平使得供電模塊關閉，處于高電平是正常工作狀態，因此需將模塊的CH-PD引腳和VCC相連。這里的串口RXD、TXD與WiFi模塊直接相連，不需要進行電平轉換。

　　2.4手機端AndroidAPP開發技術

　　AndroidAPP開發使用的是最新版AndroidStudio，該APP能夠兼容Android5.0以上的版本，能夠滿足現如今大部分用戶的要求。

　　3系統軟件部分設計

　　通過實物測試發現，智能窗通過單片機和各類傳感器可實現對雨滴、溫度、濕度、風速、煙霧和光照的檢測，軟硬件各部分能夠較好地配合，并且實現理想的功能。

　　4實物模型

　　5結論與展望

　　該智能窗有四種工作模式可根據不同需求選擇傳統手動推動、開關按鈕手動控制、手機APP控制、自動控制。智能窗通過單片機和各類傳感器可實現對雨滴、溫度、濕度、風速、煙霧和光照的檢測，當室內外環境發生改變時，窗戶會自動做出判斷，進行打開或閉合。如：當室外刮風下雨時，智能窗可實現自動關閉;當室內煙霧濃度超過預設值時，智能窗可實現自動開啟;當室外光照過強時，智能窗可實現自動調光功能。并且可使用手機APP可以在一定局域范圍內，對智能窗進行遠程遙控，并且手機界面可實時顯示當下環境的溫濕度值。該智能窗成本較低，性價比高可實現量產并投入市場，可以大量使用在商業建筑中，可實現智能窗的統一化的管理。

　　參考文獻

　　[1]宰文姣,汪華章.基于步進電動機的智能窗戶控制系統設計[J].微特電機,2015,83-86.

　　[2]范文良,李兵尚.基于物聯網信息平臺的智能窗戶設計[J].微型機與應用,2015,58-59,63.

　　[3]章煜佳,金航,楊欽洋,陳祥軍,陳超娣.專用于學生公寓陽臺的智能防護裝置研制[J].科學技術創新,2020(02):188-190.

　　作者：章煜佳李曉茜金航郭辰祝佳欣