【正文】 家過日子，忘記關(guān)窗是常有的事，每逢刮風下雨身在外邊便叫苦不已。 ③ 節(jié)約能源 當室外的溫度超過 30176。當室外溫度下降到 20176。 ④ 人性化 增加手動開窗、關(guān)窗功能，是產(chǎn)品更人性化。如再考慮到原有城鄉(xiāng)建筑的窗戶改制，每年窗戶的安裝量至少達到 10億平方米。如下圖所示： 02004006002022 年 2022 年 2022 年 2022 年窗戶需求（億元）窗戶需求（億元） 圖 2022年 ~2022 年我國窗戶需求量 門窗是家庭智能化安全防范系統(tǒng)的一個重要組成部分，是一種智能化的控制系統(tǒng)，它 4 由現(xiàn)代微型機、 先進傳感器（溫度傳感器、濕度傳感器等）、等一系列機械傳動裝置組成，是具有智能化、人性化、網(wǎng)絡化的高科技產(chǎn)品。再者通過我們的調(diào)查發(fā)現(xiàn)目前整個市場上存在 許多不足之處。這就會讓主人在下班回家后覺得屋內(nèi)空氣不流通、不清新等。力求整個裝置高效、簡潔、易實現(xiàn)并突出節(jié)能環(huán)保的理念?！叭藗冊绯砍鲩T上班時還是晴空萬里，所以沒有關(guān)窗，下午突然下雨了，窗戶會自動關(guān)閉，不用擔心家中淋雨。 智能窗戶的應用越來越受廣大人民的 歡迎 ，在許多大城市中，很多小區(qū)都實現(xiàn)智能化管理 ， 其中智能窗戶的應用相當?shù)闹匾?一部分 。 第 2 章 設計的 目標任務 本文主要工作 設計 設計 的總體介紹 (1) 智能窗戶 :基于單片機控制系統(tǒng)設計出溫 濕 度檢測電路、電機驅(qū)動電路、 時鐘電路、 單片機、晶振和復位電路和控制電路等。 的具體任務 對智能窗戶的功能進行設計，相應的硬件電路和系統(tǒng)軟件設計，并做出控制系統(tǒng)，從而達到設計的目的： 溫 度升高到超過預設值時，電機轉(zhuǎn)動 關(guān)閉窗戶 并把空調(diào)打開 ； 若下雨窗外的濕度傳感器會感應到并把窗戶關(guān)閉 ； 通過按鍵可以 設置自動開啟窗 戶時間及自動關(guān)閉窗戶時間，到設定時間會自動關(guān)閉或開啟窗戶；可以設置根據(jù)溫濕度控制窗戶開關(guān)及根據(jù)時間開啟、關(guān)閉窗戶功能。 （ 2)研究方案的設計、研究方法和手段要合理，符合理論與實踐的要求 。當 電機 正轉(zhuǎn)時 ，可移動 窗扇 向右移動至 限位開 關(guān)處電機停止。 圖 智能窗戶的模型 整個智能窗戶 控制 系統(tǒng)包括微處理器、溫濕度檢測電路、報警電路、 電機驅(qū)動電路等模塊組成。 圖 系統(tǒng)框圖 溫 濕 度檢測 方案 方案一： 溫度檢測 采用熱電阻溫 度傳感器。 濕度檢測使用濕敏電阻。 DHT11 數(shù)字溫 濕度 傳感器是一款含有已校準數(shù)字信 號輸出的溫濕度復合傳器 。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一 個 NTC測元件，并與一個高性能 8 位單片機相 連接。每個 DHT11 傳感器都在極為精確的度校驗室中進行校準。單線制串行接口，使系統(tǒng)集變得簡易快捷。產(chǎn)品 為 4 針單排引腳裝，連接方便。 窗戶控制系統(tǒng) 設計方案 窗戶的開關(guān)主要通過直流電機控制。它的基本原理圖如圖 。當 S S2 導通時， S S4 關(guān)斷，電機兩端加正向電壓，可以實 現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動；當 S S4 導 通時， S S2 關(guān)斷，電機兩端為反向電壓，電機反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動。在這種 情況下，理 論上要求兩組控制信號完全互補，但是，由于實際的開關(guān)器件都存在開通和關(guān)斷時間，絕對的互補控制邏輯必然導致上下橋臂直通短路，比如在上橋臂關(guān)斷的過程中，下橋臂導通了。 7 圖 窗戶橋臂導通示意圖 因此，為了避免直通短路且保證各個開關(guān)管動 作之間的協(xié)同性和同步性，兩組控制信號在理論上要 求互為倒相的邏輯關(guān)系，而實際上卻必須相差一個足夠的死區(qū)時間，這個矯正過程既可以通過硬件實現(xiàn)，即在上下橋臂的兩組控制信號之間增加延時，也可以通過軟件實現(xiàn)。 L6203是專用驅(qū)動集成電路，屬于 H橋集成電路，其輸出電流為 2A，最高電流 4A，最高工作電壓 50V，可以驅(qū)動感性負載，如大功率直流電機，步進電機，電磁閥等，特別是其輸入端可以與單片機直接相聯(lián)，從而很方便地受單片機控制。 利用單片機輸入 PWM波形控制使能端很容易改變直流電機速度，調(diào)速及控制方向容易，電路設計簡單。 限位開關(guān)控制系統(tǒng)設計方案 限位開關(guān)就是用以限定機械設備的運動極限位置的電氣開關(guān)。 方案一： 接觸式的比較直觀，機械設備的運動部件上，安裝上行程開關(guān)，和其相對運動的固定點上安裝極限位置的擋塊，或者是相反安裝位置。由于機械的慣性運動，這種行程開關(guān)有一定的 “ 超行程 ” 以保護開關(guān)不受損壞。 我這里選擇光電式， 光電傳感器 (ST178)是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。其中震蕩電路使用 22p的諧振電容構(gòu)成，為單片機提供必要的系統(tǒng)時鐘。當剛開始打開電源時，電容 C1 相當于短路，單片機 RST腳短時間內(nèi)處于高電平，從而使單片機復位；同樣，當 SW鍵按下時， RST腳同樣為高電平，可以使單片機正常復位。 11223344D DC CB BA AR31 0K12Y11 2M H zC12 2PC32 2P1C41 0UG N DV C C G N DRESETX2X11234P2D H T 11D A T AV C CG N DNCV C CR15KG N D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20L C D 1V C CR21 0KLC D 1 2 8 6 4 顯示模塊G N DF M 1V C CQ1P N P 90 1 2R 1 12 00 R蜂鳴器電路O U T 21VS2O U T 13B O O T 14IN 15GND6IN 27B O O T 28VREF9S E N S E10E N A B L E11U3L 6 20 3C21 04V C CC51 04+ 12 VG N DC61 04C71 04D11 N 40 0 7D21 N 40 0 7G N DG N D溫濕度傳感器G N DV C C電機驅(qū)動123P ow er1H e ad er 3G N DV C C+ 12 VP 14P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 10 / T1P 11 / T2P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728IN T 012IN T 113T014T115E A / V P31X218X119R E S E T9R D 39。16G N D20R X D10T X D11A L E / P 39。單片機 STC89C52P 20P 21P 22電源接入口U23 30R41 00 KR5G N DV C CV C CG N D1243U43 30R81 00 KR9G N DV C CV C CG N D167312U 1 AL M 3 39245312U 1 BL M 3 391 00 KR71KR61KR 1 0G N D V C CV C CG N DG N DP 33P 32MB1M o t orS1S2S3S4G N DP00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07P 24P 25P 26P 27P 10P 12P 11P20 P21 P22P 34V C C 21X12X23G N D4R S T5I/ O6S C L K7V C C 18U s 1D S 1 30 2Y2V C CBT1G N DG N DP 15P 16P 17按鍵電路時鐘電路 圖 最小系統(tǒng)電路 溫 濕 度檢測 電路設計 DHT11簡介 DHT11 數(shù)字溫濕度 傳感器是一款含有已校準數(shù)字信 號輸出的溫濕度復合傳器 。傳感器包括一個電 阻 式 感 濕元件和一 個 NTC 測元件，并與一個 高性能 8 位單片機相 連接。每個 DHT11 傳感器都在極為精確的度校驗室中進行校準。 單線制串行接口，使系統(tǒng) 集變得簡易快捷。產(chǎn)品 為 4 針單排引腳裝。 DHT11工作原理 由于采用 DHT數(shù)字 溫濕度 傳感器，電路不用考慮 A/D轉(zhuǎn)換，只需設計指定 字傳感器相連，電路原理圖如圖 。17W R 39。30P S E N29V C C401V C CP 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17P 33P 32P 34P 35X1X2R E S E TP 37P 36V C CP 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 23P 24P 25P 26P 27P 30P 31123456789P11 0KV C CP S E NA L E / P 39。 操作流程如下 ： 一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40bit,高位先出。 數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bi 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù) 所得結(jié)果的末 8 位。 從模式下 ， DHT11 接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集 ， 如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號 ， DHT11不會主動進行溫濕度采集 ， 采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。 DHT11 接收到主機的開始信號后 ， 等待主機開始信號結(jié)束 ,然后發(fā)送 80us 低電平響應信號 。 圖 總信號表示方法 總線為低電平 ， 說明 DHT11發(fā)送響應信號 ， DHT11發(fā)送響應信號后 ， 再把總線拉高 80us，準備發(fā)送數(shù)據(jù) ， 每一 bit 數(shù)據(jù)都以 50us 低電平時隙開始 ， 高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是 0還是 1。 如果讀取響應信號為高 電平 ， 則 DHT11 沒有響應 ， 請檢查線路是否連接正常 。 圖 數(shù)字 0信號表示方法 圖 數(shù)字 1信號表示方法 11 電機驅(qū)動電路設計 L6203 是專用驅(qū)動集成電路，屬于 H 橋集成電路，其輸出電流為 2A，最高電流 5A，最高工作電壓 48V， 最高頻率 100KHZ， 可以驅(qū)動感性負載，如大功率直流電機，步進電機，電磁閥等，特別是其輸入端可以與單片機直接相聯(lián)，從而很方便地受單片機控制。為了避免電機對單片機的干擾，可對模塊加入光耦，進行光電隔離，從而使系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠的工作。 LCD12864采用標準的 20 腳（ 有 背光 帶字庫 ） ，各引腳接口說明如表 41所示。 RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。當 RS和 R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS為低電平 R/W為高電平時可以讀忙信號，當 RS為高電平 R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 D0～D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 圖 LCD12864 電路原理圖 時鐘電路設計 時鐘電路是利用單片機 STC89C52 控制串行 實時時鐘芯片 DS1302 構(gòu)成的，實現(xiàn)計時的功能。 時鐘芯片 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片，內(nèi)含一個實時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM，可以通過串行接口與單片機進行通信。 DS1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，僅需三根 I/O線：復位（ RST）、 I/O數(shù)據(jù)線、串行時鐘（ SCLK）。 DS1302 工作時功耗很低，保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時，功耗小于 1mW。 當檢測到 黑 色 帶 時， 輸出低 電平 電機轉(zhuǎn)動即窗戶運動 ，當檢測到白色帶 時 ，輸出 高電平電機停止轉(zhuǎn)動即窗 戶停止運動。 2．檢測距離可調(diào)整范圍大， 410mm 可用。 按鍵電路的設計 本設計的按鍵主要是用來設定開關(guān)窗的時間和是否要根據(jù)溫濕度情況和設定時間的情況來開關(guān)窗。主程序中僅完成了系統(tǒng)的初始化和開始的顯示部分，然后就進入待機模式。當產(chǎn)生中斷時， MCU 被喚醒并執(zhí)行相應的中斷服務子程序，從中斷子程序返回后，系統(tǒng)又進入到待機模式，并關(guān)閉顯示設備，節(jié)省電量。整個程序用全部用 C