基于单片机的智能气象小屋的设计

彭鸿昌 陈世林 程秋红

（东南大学成贤学院电子与计算机工程学院，江苏南京210088）

0 引言

随着科学技术的迅速发展，我们所处的时代也在飞速进步，很多高新技术的快速融入，让我们的生活环境以及生活方式发生了巨大的改变，很多智能化的产品都能带给我们更舒适的生活方式，比如说对自身所处地区气象数据的实时了解也是我们生活的一部分。通过各类传感器实时监测当前天气的各种数据，数据处理后直接反馈给用户，能让用户实时了解当前的天气情况，做好充足的准备，这样就不会再发生衣服穿多穿少、下雨天忘记带伞等等情况，从而让我们的生活更加方便、更加舒适。

1 系统总体设计

本系统主要以51单片机作为主控模块，由温湿度模块、大气压模块、光照强度模块、人体红外模块以及舵机、继电器、语音控制等模块组成完整体系。系统整体结构图如图1所示。

图1 系统框架图

2 硬件部分设计

2.1 主控芯片的选择

本系统采用的是STC89C52单片机，它是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，这都使得STC89C52成为了众多嵌入式控制应用系统提高灵活性、有效性的解决方案。

2.2 智能窗户的设计

智能窗户的设计需要涉及降雨概率和光照强度，控制流程如图2所示，当对通过温湿度模块以及大气压模块采集回来的数据进行处理后，计算当前降雨概率，若降雨概率较大，则通过控制舵机关闭窗户，以防雨水溅入室内；若降雨概率较低，则通过光强传感器判断当前是白天还是夜晚，若是夜晚则也自动控制关窗。

图2 智能窗户控制流程

2.3 智能灯光的控制

智能灯光的控制涉及人体红外传感器以及继电器控制，控制流程如图3所示。通过人体红外传感器检测室内是否有人员活动，若有则控制继电器接通电源，打开灯光；若5 s内没有检测到人员活动，则断开电源连接，从而关闭灯光。

图3 智能灯光控制流程

2.4 出行提醒的设计

出行提醒的设计需要涉及语音模块和人体红外模块，控制流程与智能灯光控制基本相同。在用户准备出门时，因脱离人体红外监测范围，延迟5 s后断开灯光，并开启语音提醒，通过语音模块简单播报当前天气状况，提醒用户出行准备，未雨绸缪。

3 软件部分设计

为了实现程序的兼容性，将系统程序分成了多个模块分别处理，并且各个模块有相应的形参作为接口。系统程序主要包括main函数、数据采集函数、智能控制函数及显示函数。给系统上电后，首先会对相关参数进行基本的初始化设置，然后根据采集的天气数据进行显示，并实现智能控制。程序流程图如图4所示。

图4 软件流程图

4 结语

本文设计的智能气象小屋，是大学生创新实践项目，经过精心设计和完善后，各模块可以较好地运行，实现数据反馈、智能控制灯光、窗户以及出行提醒等功能，能在用户居家及出行时提供方便舒心的生活体验。

[1]覃光锋.多功能自动调光器硬件设计[J].装备制造技术，2017（4）：28-30.

[2]唐德琴.电子温度测量仪器技术发展战略研究[J].电子科学技术，2009，27（1）：1-8.

[3]李行善.基于串口组件的体系结构[J].电子串口与仪器学报，2010（8）：15-16.

[4]陶红艳，余成波.传感器与现代检测技术[M].北京：清华大学出版社，2009.

[5]魏学业，周永华，祝天龙.传感器应用技术及其范例[M].北京：清华大学出版社，2015.