智能窗户设计---毕业论文

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1、扬州市职业大学电气与汽车工程学院 毕业设计说明书(论文)作作 者者: 学学 号：号：教教研研室室: 专专 业业: 题题 目目: 指导者：指导者： 评阅者：评阅者： 2013 年 5 月扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕业设计（论文）评语学生姓名： 班级、学号： 题 目： 综合成绩： 指导者评语：该生能按时完成毕业设计（论文）任务书规定的工作，积极查阅有关文献资料，设计态度端正，能独立思考并解决有关技术问题，论文符合学校规定的格式，写作的规范化程度好。设计方案可行，有一定的创新性，如果再多参考一些外文资料，将会更加完善。建议成绩评定为 xx，可以提交答辩。指导者(签字)： 2013 年 5 月

2、15 日毕业设计（论文）评语评阅者评语：该生所选择的毕业设计课题具有较高的应用价值和现实意义，设计方案可行，方案具有一定的创新性，工作量饱满，完全符合毕业设计（论文）任务书规定的工作量要求，写作的规范化程度好。如果再多参考一些外文资料，将会更加完善。建议成绩评定为 xx，可以提交答辩。评阅者(签字)： 年 月 日答辩委员会（小组）评语：该生答辩思路清晰，知识掌握较全面，口头表达能力较好，回答问题正确率高，经答辩委员会评议，一致通过，该生成绩为 xx。答辩委员会负责人(签字)： 2013 年 5 月 20 日毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）中中文文摘摘要要【摘要】 随着电子技术的发展和人

3、民生活水平的不断提高，智能窗已经越来越多地被用到了现代智能化建筑中，提供住户一个安全、方便的环境。据统计，在未来的几年内，安装智能窗的用户将不断增加。本次设计的智能窗户系统能通过其数据检测传感电路不断循环检测室外湿度及温度，当室外湿度达到一定时（下雨时）窗户自动关闭，防止潮湿空气或雨水进入房间；另外可设置自动关闭窗户或开启窗户时间，到了设定时间会自动关闭或开启窗户；可设置是否自动根据湿度变化自动开启关闭窗户或者根据设置时间自动开启或者关闭窗户。【关键词】智能窗户； 单片机； 温度检测；湿度检测；专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 1 页 共 33 页绪论2 1.1 智能窗户综

4、述.2 1.2 智能窗户研究现状.2 第 2 章 设计的目标任务4 2.1 本文主要工作设计.4 2.1.1 本设计的总体介绍.4 2.1.2 设计的具体任务.4 2.2 论文的要求与数据4 第 3 章 设计方案论证5 ( 图 3-2)5 3.1 温湿度检测方案.5 3.2 窗户控制系统设计方案.6 3.3 开关控制系统设计方案.8 第 4 章 硬件电路设计9 4.1 单片机的设计.9 4.1.1STC89C52 单片机简介.9 4.1.2 单片机端口结构及工作原理.9 4.1.3 控制信号引脚介绍.12 4.2 最小系统电路设计.13 4.3 温湿度检测电路设计14 4.3.1 数字温湿度传

5、感器 DHT11 简介.14 4.4 电机驱动电路设计15 4.5 显示电路设计.17 4.6 时钟电路设计.19 4.7 光传感器的电路设计.20 4.8 按键电路的设计204.9 行程开关的设计21 第 5 章 软件设计23 5.1 主程序流程图.23 5.2 各部分子程序.24 5.2.1 温湿度检测程序.24 第 6 章 系统软件调试24 6.1 软件调试25 6.2 数据整理25 结束语27 致 谢28 参考文献29 附(一):原理图30 附（二）：程序31专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）第 2 页 共 33 页绪论绪论1.11.1 智能窗户综述智能窗户综述所谓的智能

6、窗户是在无人的情况根据周围的环境来实现自动控制的一种窗户.(也能在人为的情况下实现人为控制).窗户也能变成智能吗?能跟手机一样吗?当然可以,而且还能比手机更人性化,更高档化.随着科技在不断发展,人们对生活水平的要求也在不断的提高,对于家庭怎么智能化,人们在这方面下了一定的功夫.要让智能窗能像大脑一样根据环境来实现自己控制的一种功能.安全 现在人们越来越忙于工作对于家里的情况一概不知,早上要起来上班,晚上工作累了又想不起来关窗或开窗,所以就设定了早上定时关窗或晚上定时开窗自动防风防雨在生活中忘记关窗这是一件很正常的一件事,然而往往是因为一件很正常的而另自己苦恼不已.就比如我吧,有时候因为早上起来

7、迟,又因为要上班肯定忙得不可开交,所以忘记关窗很正常.遇到好天那就不必说了,要是遇到刮风下雨那家里就遭殃了,所以根据这一正常的现象;设定了自动防风防雨的功能. 智能化当检测到室外的温度高达到三十度或高于三十度以上传感器检测到并发出信号给单片机进行进行关窗并打开空调.保持室内的温度的恒定,使人感到舒服的感觉.当温度降低到 20 度时,这个时候单片机检测到传感器发出的信号并驱动电机转动使窗户打开并关闭空调,使室内的空气保持新鲜.智能窗这个系统是一个高科技的一种新型的产品.它是一个符合时代.方便 安全等特点.有效的提升人们的生活质量和品质.1.2 智能窗户研究现状由于我国占地面积 900 多万平方公

8、里,其中盆地和平原占 33%,再加上国家的政策的推动要求城镇居民一体化和二胎政策的推动,中国的房地产发展又重新焕发出生机,这样就形成房产在发展,那窗户也在发展.而对于小区的窗户的设计国内外都有研究.在美国这样的住宅叫做自动化家庭,窗户是一个房间的眼睛的,是打开通往外界的心灵窗户.现在生活中对家庭的生活品质越来越重视,谁也不想家里遇到一些刮风下雨家里没有关窗.,这样对生活造成不必要的烦恼和对生活的安全存在一些隐患.现在可以设计一种智能化的控制系统.主要由单片机 传感器 机械传动装置组成了自动化控制和半自动控制的一种高大上的一种产物.由于智能窗还没有普及到市场中,所以对于未来发展还是有利的.专专科

9、科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）第 3 页 共 33 页在现在的市场中也存在一些智能窗,但他的功能还不是很全面.所以在面对市场上有这样的需求,我们设计了更符合市场上的需求,更贴近市场要求.使该产品更具人性化 简洁 高效 容易实现和环保理念.怎么才能实现智能窗自动关闭和根据周围的环境来判断是否需要关窗或开窗,关键在智能窗上有哪些设计,实现温湿度控制,光电传感器,电机驱动模块 ,测光传感器模块,有了这一套装备再也不需要担心出门没关窗户而烦恼.本产品可以实现自动化控制,也可以实现人为的控制.随着人们生活品质的在不断提高,人们对健康的重视程度也在不断增强.智能控的智能窗就是其中代表之一.现在

10、有一些高档小区就实现全能家居.科技在提高,生活水平也在不断提高,人们的生活档次也在不断提高,人们就在想科技与生活能不能相结合.所以对于这一方面比较有兴趣,我自己也感觉如果能实现这么有意义课题 ;专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）第 4 页 共 33 页2.设计的目标任务2.1 本文主要工作设计2.1.1 本设计的总体介绍(1) 智能窗户:智能窗设计有传感器部分 动力驱动部分 最小系统 单片机和控制电路等设计.（2)一些参数的收集和自动控制系统的设计.2.1.2 设计的具体任务智能窗能实现一些功能,当温度升高到预期值是把窗户关闭并开启空调实现室内温度降到预期值以下.如果下雨天窗户外

11、面有湿度传感器会检测到湿度值从而实现关闭窗户.还可以实现人工控制,通过按钮可以设定窗户的开关的时间等功能.2.22.2 论文的要求与数据论文的要求与数据（1)主要研究课题的硬件部分的设计和理论.（2)设计的课题要能符合制作的要求.专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）第 5 页 共 33 页第第 3 3 章章 设计方案论证设计方案论证智能窗模型如下,智能窗模型组成部分由定滑轮,传动带;电动机组成.当单片机接到信号时发出信号给电动机,电动机动作正传;但窗户开始移动移动到碰到行程开关时单片机立即发出信号停止.反转也是同样道理.如图 3-1图 3-1-1 只能窗户模型整个系统由 6 大模块

12、和单片机 STC89C52 组成。整个系统框图如图 3-2 所示。 图 3-2 系统框图3.13.1 温湿度检测方案温湿度检测方案方案一:由于湿敏传感器测量湿度是比较大的,由于水蒸气中含有各种各样的物质的物理 化学方应.在这反应过程是非常复杂的.到目前为止湿敏传感器中多数还在使用各种湿敏电阻式传感器,其中敏感元件就是湿敏电阻,这种传感器需要模数进行转换才专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）第 6 页 共 33 页能使单片机进行工作.使用湿敏传感器时要满足以下要求1)满足所有要求的测量范围响应快.2)在不同的气体环境中要稳定3)受温度影响小,(在-30 到 100 度环境中使用)4)

13、不能有尘土灰尘5)使用时间长,工作可靠互换性好6)价钱要便宜,工作不要太复杂方案二:采用的是热电式传感器.而热电式传感器利用敏感元件的特征参数的特性进行检测,并将温度的变化转换成电动势和电阻的一种普遍的方法.这样需要模数转换进行调整才能送到单片机中进行工作.使用热电式传感器有以下优点1)能测量较高的温度2)结构简单,准确可靠,性能稳定,维护方面3)热容量和热惯性都很小,能够迅速的检测出来.4)把温度转换成电动势,.方案三:本设计采用 DHT11 传感器作为检测元件.由于数字温湿度传感器是在极精确的条件下校准好的数字信号复合型的元件.数字温湿度传感器有两个元件组成一个电阻式感湿元件另一个是 NT

14、C 测元件.数字传感器的特性1)极高的可靠性和长期的稳定性2)反应快,抗干扰能力强3)价格便宜4)体积小,功耗低,传输距离远(可达 20 米以上)5)能运用在苛刻的条件下的场合6)4 个单排引脚装,连接方便.7)能直接与单片机相连综合这三套方案的特点和本产品的要求还是选取第三套方案,选用 DHT11 传感器能实现数字信号的输出不需要转换器就能与单片机相连,降低电路的复杂性,简化了电路.3.23.2 窗户控制系统设计方案窗户控制系统设计方案方案一：最简单最广泛的直流电机的驱动就是采用 H 桥式电路.这种电路最简单方便实现四象限运行,正传 制动 倒转 倒转制动.它的基本原理图如图 3-3 所示.专

15、专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）第 7 页 共 33 页11223344DDCCBBAATitleNumberRevisionSizeA4Date:2012/3/13Sheet of File:Sheet1.SchDocDrawn By:A-+Motor ServoVCCGNDS1S3S4S23-2H 桥电机驱动电路工作原理:首先这是 H 桥电机驱动模块.开关是两两一组单一组开关闭合时,另外一组开关就断开,这样就形成循环工作.当 S1S2 闭合工作时加在电机两端的是正向电压,电机正传,从而使窗户正传运动实现这个功能.反之也是同样的道理.窗户在运动的过程中,电机驱动要实现在四个现象中不断的切换转换.也就是电机在正运动过程和反运动过程这两种状态.在理论上两种运动完全可以互补,但在现实操作中是不可能实现这个问题,由于器件都有开关的时间,所以就导致上下桥臂的短路窗户在运动的过程中,电机驱动要实现在四个现象中不断的切换转换.也就是电机在正运动过程和反运动过程这两种状态.在理论上两种运动完全可以互补,但在现实操作中是不可能实现这个问题,由于器件都有开关的时间,所以就导致上下桥臂的短路,这个过程可用下图 3-2-1 所示。3-2-1 窗户桥臂导通示意图为了能解决这一问