智能教室环境控制系统设计.docx

智能教室环境控制系统设计

一、任务背景

智能教室作为一种可实现智能操控的新环境，比起传统的教室来说更加的方便，也更加的全能。本项目我组制作一个智能教室的模拟，它具有自动感应并能用软件进行实时控制的功能，从而根据生活需求进行智能操控。

二、了解相关器材

光敏电阻：

光敏电阻是用硫化镉或硒化镉等半导体材料制成的特殊电阻器，其工作原理是基于内光电效应。光照愈强，阻值就愈低，随着光照强度的升高，电阻值迅速降低，亮电阻值可小至1KΩ以下。光敏电阻对光线十分敏感，其在无光照时，呈高阻状态，暗电阻一般可达1.5MΩ。光敏电阻的特殊性能，随着科技的发展将得到极其广泛应用。光敏传感器它也可广泛应用于各种光控电路，比如控制和调节灯光。光敏电阻对环境光线最敏感，一般用来检测周围环境的光线亮度等。

Arduino主板：

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（ArduinoIDE）。它构建于开放原始码simpleI/O介面版，并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。主要包含两个部分：硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板；另外一个则是ArduinoIDE，你的计算机中的程序开发环境。你只要在IDE中编写程序代码，将程序上传到Arduino电路板后，程序便会告诉Arduino电路板要做些什么了。Arduino主板能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器。对Arduino的编程是通过Arduino编程语言(基于Wiring)和Arduino开发环境(基于Processing)来实现的。基于Arduino的项目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件，它们之间进行通信(比如Flash,Processing,MaxMSP)来实现。

舵机

是一种位置伺服的驱动器，主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机或者单片机发出信号给舵机，其内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。经由电路板上的IC判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到达定位。适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。一般舵机旋转的角度范围是0度到180度。

三、项目设想

本项目制作的设想是利用光照传感器、温度传感器，红外传感器对外界进行一个信息的接受并传给主板进行一些动作行为。

光照传感器接收并反应光照强度，参考数据后我们决定设定当阴天时，光照强度小于100时，自动打开灯，当然这里我们选择了一个黄灯表示教室里的灯；当光照强度大于650时，自动拉（关）窗帘。这里我们在模拟软件上用舵机表示拉窗帘的轴，舵机正转表示拉开窗帘，舵机反转表示关上窗帘。

温度传感器接收并反应当天温度，当温度达到29度时，风扇会自动开，这里现实中也可以换成空调，可用发动机表示。其他温度风扇关闭。

红外线探测器探测门外是否有热成像，侧面表现门外是否有人，若感受到门外有人，则自动开门。我们一开始在红外线探测器和人体检测器中进行犹豫选择，由于人体检测器只在人移动时才能检测到，而热成像却不一样，所以我们选择了红外线探测器。人体或者动物身上会向外辐射与本身温度相关的红外线，当辐射出来的红外线照射到热释电材料上以后，热释电材料会产生相关电位变化的信号，根据此信号就能判断是否有人体或者宠物移动。

我们利用贝壳物联，ESP8266，进行手机对模拟器件进行远程操控。且可以向手机上传入传感器所反应的数值。当手机向贝壳物联传输“play”“stop”可以控制风扇的开关；当手机向贝壳物联传输“open”“close”可以控制门的开关；当手机向贝壳物联传输“push”“shut”可以控制窗帘的开关。

我们这里马达是模拟风扇甚至空调，舵机1旋转是模拟窗帘的开关，舵机2模拟门的开关

四、程序设计

（1）贝壳物联

主板

五、模拟搭建

液晶屏第一行显示的是温度，第二行是光照强度。

六、创新之处

利用手机进行同网络下的远程操控。

七、总结

我组项目为智能教室，项目设计囊括了智能开关灯，智能风扇与智能开门，智能窗帘等。我组经过前中后期的不断努力与探索，终于成功完成了智能教室项目。我组成功将智能软件与传感器相结合！已可以实现用手机等电子产品安装的软件控制传感器等智能硬件