基于单片机和手机移动应用的联合控制系统及控制方法技术领域
本发明涉及一种环境监测和窗户控制系统，特别涉及一种基于单片机和手机移动应用的联合控制系统及控制方法。
背景技术
10月深秋的某城市，连续遭遇雾霾天，空气糟糕到让人难以忍受。PM2.5会深入到机体的肺泡中，对呼吸系统造成损伤。如果进入了血液循环，也会对身体造成全身性的伤害。PM2.5对人们生活的影响越来越严重，监测PM2.5已经刻不容缓了。生活质量的提高，使得人们越来越关注每日的天气和环境质量，日常开窗换气能够使室内空气流通。人们日常的生活已经越来越离不开手机，，通过在手机端开发一款移动应用，这款应用既能及时获得家庭周围的环境状况和当天的天气状况。另外可以替代传统的遥控器，控制窗户状态。这将对人们的生活带来极大的便利。
发明内容
本发明是针对城市空气质量越来越差的问题，提出了一种基于单片机和手机移动应用的联合控制系统及控制方法，及查询和控制为一体，充分利用的手机的功能，达到智能控制窗户。
本发明的技术方案为：一种基于单片机和手机移动应用的联合控制系统，包括云端服务器、手机、单片机、温湿度传感器、粉尘传感器、液晶显示屏、电机，温湿度传感器和粉尘传感器采集室外的温湿度和PM2.5值，送单片机，单片机处理数据，数据送液晶显示屏显示，数据通过单片机自带的wifi模块送云端服务器，云端服务器和国家气象局服务器通过无线网络与手机应用传递数据，手机应用发模式指令到单片机，单片机通过电机控制窗户关闭。
所述基于单片机和手机移动应用的联合控制系统的控制方法，具体包括如下步骤：
1）窗户默认关闭，手机应用查询云端服务器和单片机送入的数据，单片机等待手机应用发指令；
2）判断手机应用所发指令是否为托管模式，若室内无人，开启托管模式，室内有人则关闭该模式，等待手机应用发送指令；
3）单片机采集温湿度传感器和粉尘传感器信号，每1分钟将采集数据传送至单片机判断，收到数据后进入判断，如果数据在窗户状态的设定范围内，等待下组数据再判断，如果数据超出窗户状态的设定范围，对后面的10组数据做连续性观察，flag标志积累到10次的时候则执行关或开窗的命令；托管模式下，只关心窗户是否关闭，如果关闭一次，则整个流程已经结束；
4）单片机检查窗户状态与执行结果是否一致，若一致则返回步骤3），记录窗户状态，托管模式下，只关心窗户是否关闭，如果关闭一次，则整个流程已经结束。
本发明的有益效果在于：本发明基于单片机监测和手机端应用查询的联合控制系统。单片机端和电机端各自独立，安装方便。如今，几乎人手一部智能手机，通过手机移动应用APP端查询和对窗户的控制也非常便捷。
附图说明
图1为本发明单片机端监测示意图；
图2为本发明APP端显示结构示意图；
图3为本发明窗户控制系统流程示意图；
图4为本发明数据采集，显示，发送云端服务器示意图。
具体实施方式
由温湿度传感器检测空气中的温湿度，根据湿度值，可判断此刻室外是否下起了雨；粉尘传感器检测空气中的各种粉尘颗粒物，即PM2.5值，通过这个可以判断周围环境的污染状况。这两项数据经过A/D转换器将模拟数据转换成数字数据，单片机根据这两项数据做进一步的判断和处理。单片机端收到数据后，首先将数据发送给两个对象，第一，送到室内液晶显示屏上显示；第二，通过WiFi传送到云端服务器存储，以便手机应用可以从云端下载这些数据。然后，对这些数据做一个判断处理，如果窗户关闭，则无论数据显示的天气状况良好与否不做任何处理，如果窗户打开，在多次数据采集过程中如果不良状况持续，则由单片机控制安装在窗户上的电机转动，关闭窗户。手持移动端的数据来源有两项，第一，所在城市天气预报；第二，住所室外空气质量。手机移动应用既可以查看这些数据，同时也兼具控制的功能。分3组窗户：客厅/厨房/卧室x(x值即卧室数量)，在手机应用上设置对应的BUTTON(点击button有可以触发相应的动作，点击“开”则向单片机发送“开窗”指令，点击“关”则向单片机发送“关”窗指令)，通信模式设置在WiFi模式下。
如图1所示单片机监测示意图，包括云端服务器2，单片机1，温湿度传感器3，粉尘传感器4，液晶显示屏5，电机6。其中，单片机自身集成wifi模块，在wifi通信模式下，将自己的数据传送到云端服务器；温湿度传感器3、粉尘传感器4和液晶显示屏5用导线与单片机1连接。温湿度传感器3、粉尘传感器4采集室外环境数据送达单片机1的AD模块处理数据，单片机得到数字数据，再做进一步的判断处理。将数据分别发送给液晶显示屏5和云端服务器2；单片机与电机之间用导线连接，电机直接安装在窗户上，单片机通过控制电机6的转动来控制推动窗框的移动，从而达到控制窗户开关的效果。
如图2所示APP端显示结构示意图，包括云端服务器2、国家气象局服务器8、单片机1。云端服务器2和国家气象局服务器8均是通过无线网络与手机应用7传递数据。手机应用7显示两类数据：1、室外PM2.5值和温湿度值；2当天所在城市天气状况。手机应用既显示数据，同时也可以通过控制单片机来达到控制窗户的。通过手机应用的点击button来触发相应的指令，手机应用将这些指令传给单片机，具体执行则转到图1。
如图3所示窗户控制系统流程示意图，步骤1：打开系统，初始化单片机，窗户默认关闭；步骤2：单片机等待手机应用发指令；步骤3：判断手机应用所发指令是否为托管模式。若室内无人，开启托管模式，进入步骤4；室内有人则关闭该模式，进入步骤14；步骤4：等待传感器发来数据，传感器采取每1分钟采集并将数据传送至单片机判断，收到数据后进入步骤5；步骤5：由于四季人们对温湿度的舒适范围不一致，以夏天为例，温度为23至28℃，湿度为30%至60%，在这个范围内为正常，否则为不正常。如果数据正常，则范返回到步骤4，不正常则进入步骤6；步骤6，由于存在外界原因导致数据的不正常的情况存在，因此对10组数据做连续性观察，flag标志积累到10次的时候则执行关窗的命令，托管模式下，只关心窗户是否关闭，如果关闭一次，则整个流程已经结束，开窗相同判断。步骤14：等待手机应用发送指令，单片机发来指令，进入步骤15；步骤15：单片机检查窗户状态与执行结果是否一致，若一致则返回步骤14，否则进入步骤16；步骤16：执行指令，开/关窗。
如图4所示单片机采集数据并反馈的流程，步骤1：默认是执行了图3的系统开启并且初始化的过程；步骤2：粉尘传感器采集粉尘颗粒物，DHT11传感器采集数据；步骤3：单片机处理从AD处传来的数据，并且开始发送；步骤4：数据传输方向有2个，第一个是液晶显示屏，这是通过串口通信，第二个是云端服务器，通过单片机上集成的wifi模块上传到云端。
本发明主要是针对人们对生活质量的要求和生活习惯提出来的。通过对环境的监测，我们能及时了解室外的环境状况。另外，根据所在城市的天气状况，我们也能够提前准备好室内的防护措施。手机应用和云端服务器的应用，使我们即使足不出户，一样能及时了解室内外的环境质量状况和天气状况；老式的遥控器通过红外线传送智能，我们仅通过移动应用来对单片机发出指令，单片机控制电机的运动。这既充分利用的手机的功能，也方便了日常的生活。