新型家用自动门

◎南京师范大学附属中学树人学校初二（28）班 訾力鸣

随着物联网技术的不断成熟，近年来，智能电视、智能音箱、智能冰箱等家居产品涌入市场。传统装修已经不能满足现代人对生活舒适度的需求，智能家居的场景设计成为现代家庭装修的新趋势。

传统家用门能否在这场智能化的潮流中不断求变呢？我在表哥的指导下完成了对家用门的设计。

一、设计方案

家用门一般有扇门和移门两种，对于本设计而言，虽然门的开合方式不同，但控制方式是一致的。设计的关键就是要为门的两侧划出一个识别区域，只有同时满足人在识别区域内和门接收到语音指令这两个条件，门才会做出相应动作，其他情况下门都不工作。

本设计通过红外感应装置为家用门划定识别区域。门的两侧各设置一个方向斜向下的红外感应装置，装置的感应范围构成了识别区域A、B。

图1 装置原理图

从应用的层面来说，语音识别技术可以分为两类：一类针对某个特定的人，被称作特定人语音识别技术；另一类恰好相反， 可以适用多种声音， 被称作非特定人语音识别技术。后者比前者更具广泛性，更能满足人们的需求。

本设计使用的是非特定人语音识别技术，这是因为本装置常被用于室内，没有识别说话人身份的需求。

驱动方面和市面上常见的自动门相同，扇门通过电机带动连杆控制门的开合，移门则通过电机驱动皮带控制门在滑轨上移动。

根据人们的使用习惯，我为本装置设计了几种模式。

1.自动模式

当使用者站在门的一侧，被该侧红外感应模块检测到并发出“自动模式”的指令后，如门初态为开启状态，则保持等待；如门初态为关闭状态，则门开启。等使用者穿过门，被另一侧的红外感应模块检测到后，过几秒后门关闭。该模式末态为关闭状态。

2.常开模式

如门初态为关闭状态，无论使用者站在门的哪一侧，只要被红外感应模块检测到并发出“常开模式”的指令，则门开启，并保持该状态；如门初态为开启状态，则保持该状态。该模式末态为开启状态。

3.常闭模式

如门初态为开启状态，无论使用者站在门的哪一侧，只要被红外感应模块检测到并发出“常闭模式”的指令，则门关闭，并保持该状态；如门初态为关闭状态，则保持该状态。该模式末态为关闭状态。

图2 装置实物图

4.锁门

如门初态为开启状态，无论使用者站在门的哪一侧，只要被红外感应模块检测到并发出“锁门”的指令，则门关闭，为上锁状态；如门初态为关闭状态，则直接进入上锁状态。该模式末态为上锁状态。在上锁状态下，除非说出密码或特殊口令，门的其他状态均无效。

5.解锁口令

解锁口令只在门处于上锁状态时有效。无论使用者站在门的哪一侧，只要被红外感应模块检测到并说出预先设定的密码或特殊口令，门开启并保持该状态，最终末态为开启状态。

二、配件选用

作品本身的控制逻辑并不复杂，经考虑，使用89C51单片机就能满足功能需求。

语音模块使用的是LD3320非特定人语音识别模块，其功能在于能识别外界语音，分析内容，并可通过引脚输出信号，无需联网，可与单片机配合使用。

红外感应模块选用的是HCSR501人体感应模块，价格便宜，效果良好。

此外，还需准备LED灯和喇叭等配件。

三、创新点

1.将非特定人语音识别技术与红外感应技术结合，比传统家用门更有科技感、体验更好。与现有的室内自动门相比，操作更简单，误触发率更低。

2.在现有产品的基础上进行了改进，增加部分的成本并不高，且容易实现，能快速投入生产。

3.考虑到人们的使用习惯，设计了几种不同的模式，可自动关门、常闭常开，还可以实现锁门和密码解锁功能。

四、作者感想

由于项目制作的难度大，我花费了许多时间，也请教了几位哥哥，翻阅了许多资料。在此过程中，我受益良多，不仅明白了物理学的相关知识，也明白了失败的价值与试验的宝贵。十分感谢我的指导老师和亲友能够一直支持我做自己喜欢做的事。

专家点评

该项目是一个典型的创客作品，体现了“创意、物化、分享”这一“创客”精髓。

尤其令人感兴趣的有几点：其一，在物联网技术不断成熟的背景下，作者能针对智能家居产品进行相关的创意，具有对新技术学习与应用的敏感性；其二，对作品的技术应用进行了系统地了解与构思，比如驱动方面和市面上常见的自动门相同，扇门通过电机带动连杆控制门的开合，移门则通过电机驱动皮带控制门在滑轨上移动，其结构移植具有合理性；其三，将单片机、语音模块、红外感应模块等技术手段巧妙组合，实现了创意设计所要达到的目的，颇具工程思维与科学性。

希望能在项目创新点的提炼方面再下些功夫。