专业综合实训报告学院信息电子技术专业**工程班级**级*班学籍号***姓名***指导教师***2017年12月23日基于单片机的智能窗设计作者摘要随着电子技术的发展和人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。

本次设计是利用51系列的单片机以及数字温湿度传感器DHT11制作而成的智能窗户系统，该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。

关键字：单片机；智能窗；数字温湿度传感器；AbstractWith the development of electronic technology and continuous improvement of people's living standards, smart windows have been increasingly used in modern intelligent buildings to provide a safe and convenient environment for tenants. According to statistics, in the next few years, the installation of smart window users will continue to increase. The design is the use of 51 series of single-chip and digital temperature and humidity sensor DHT11 made of intelligent window system, the system can detect the sensor circuit through its continuous detection of outdoor humidity and temperature, when the outdoor humidity reaches a certain (rain When the window is closed automatically to prevent the damp air or rain into the room; the other can be set to automatically close the window or open the window time to set the time will automatically shut down or open the window; can be set to automatically open and close the window automatically according to changes in humidity or set Time automatically open or close the window.Keywords: SCM; smart window; digital temperature and humidity sensor;目录1. 引言 (3)2. 电路设计思路 (5)2.1 设计任务及目标 (5)2.2 硬件设计 (6)2.2.1 最小系统 (6)2.2.2 温湿度检测电路 (6)2.2.3 电机驱动电路 (6)2.2.4 显示电路 (7)2.2.5 时钟电路 (7)2.3软件件设计 (8)2.3.1 温湿度检测程序 (8)2.3.2 电机控制程序 (9)3. 总结 (10)参考文献 (11)1.引言智能窗户一般是指安装了先进的防盗、防劫、防雨系统技术的门窗。

起初智能窗户在一些公共场所、高档商品房、商场中运用广泛，但随着科学技术的飞跃发展，生活水平的不断提高，人们对安全、舒适、健康的生活需求变得日益迫切。

而近年来，智能家居概念已经逐渐深入到国民的生活之中，且不断地影响着人们的思维。

因此，众多有能力的小区、别墅用户已经开始安装使用智能家居系统，并尝试智能化为家居生活带来的安全、舒适和便利。

智能窗户提供住户一个安全、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。

由于我国房地产行业的迅速发展，也带动了我国门窗幕墙行业的迅速发展，一般来说，一个建筑物按面积推算，有10%是窗，15%是门，全国每年新建为20亿平方米，门窗的需求量为5亿多平方米。

如再考虑到原有城乡建筑的窗户改制，每年窗户的安装量至少达到10亿平方米。

以每平方米窗户50元计算，全国窗户消费需求空间为500亿元，并且还有不断扩大的趋势。

门窗是家庭智能化安全防范系统的一个重要组成部分，是一种智能化的控制系统，它由现代微型机、先进传感器(温度传感器、湿度传感器等)、等一系列机械传动装置组成，是具有智能化、人性化、网络化的高科技产品。

可以对窗户进行随心所欲的控制和安全措施，它具有时尚、方便、安全等特点，使人们的家居环境得到较大的改善。

再者通过我们的调查发现目前整个市场上存在许多不足之处。

当前智能窗户的功能还不是很完善，虽然市场上有下雨时能自动关窗的装置，但在雨过天晴后并不能适时自动开窗。

这就会让主人在下班回家后觉得屋内空气不流通、不清新等。

因此，我以这次毕业设计为契机，改进了部分功能实现的方法，并增加了适时开窗的新功能，还把窗户和空调相结合。

力求整个装置高效、简洁、易实现并突出节能环保的理窗户之所以能自动开闭，关键是长条形装置内的一些元件、温湿度传感器组成了一套智能控制系统，发挥着自动控制功能。

“人们早晨出门上班时还是晴空万里，所以没有关窗，下午突然下雨了，窗户会自动关闭，不用担心家中淋雨。

”除了自动开闭窗户外，还可以通过遥控器来控制智能窗户的开闭大小，不用走到窗前去关窗。

智能窗户的应用越来越受广大人民的欢迎，在许多大城市中，很多小区都实现智能化管理，其中智能窗户的应用相当的重要一部分。

因此此次选择了智能窗的设计。

最新科技的智能窗户控制系统它由智能主控器、门窗控制器、门窗驱动器等组成，是智能居家的理想选择。

所设计的智能窗应该具备:1）安全：在工作日，上下班时间基本都是固定的。

你可以设定窗户开关的时间，上班时窗户自动关闭下班时自动打开，方便安全。

2）自动防风防雨：居家过日子，忘记关窗是常有的事，每逢刮风下雨身在外边便叫苦不已。

现在，这款产品可以消除您的这个顾虑了,它外侧装有湿度传感器，当空气里的湿度达到80%时湿度传感器上就会有感应，窗户立即自行关闭，令您从此大胆出门无忧无虑。

3）节约能源：当室外的温度超过30时能关闭窗户并把空调打开，保持室内室温适宜。

当室外温度下降到20时，窗户自动打开并把空调关闭，保持室内空气清新，当然这一动作是以外界没有下雨为前提的。

4）人性化：增加手动开窗、关窗功能，使得产品更人性化。

2.电路设计思路2.1 设计任务及目标（1）智能窗户[1-6]:基于单片机控制系统设计出温湿度检测电路、电机驱动电路、时钟电路、单片机、晶振和复位电路和控制电路等。

（2）设计智能窗户的数据采集及控制系统。

当温度升高到超过预设值时，电机转动关闭窗户并把空调打开;若下雨窗外的湿度传感器会感应到并把窗户关闭;通过按键可以设置自动开启窗户时间及自动关闭窗户时间，到设定时间会自动关闭或开启窗户;可以设置根据温湿度控制窗户开关及根据时间开启、关闭窗户功能。

智能窗户的模型如下图1，传动机构由皮带、电机和定滑轮组成。

当电机正转时，可移动窗扇向右移动至限位开关处电机停止。

当电机反转时，可移动窗户向左移动至限位开关处电机停止。

图1智能窗户模型整个智能窗户控制系统包括微处理器、温湿度检测电路、报警电路、电机驱动电路等模块组成。

整个系统框图如图2所示：图2系统框图2.2 硬件设计2.2.1 最小系统最小系统[7-11]要是由振荡电路、复位电路、单片机和电源构成，其中正当电路是由晶振和二个电容所构成，它为单片机提供了必要的系统时钟，复位电路即可实现上电复位，也可实现仍手动复位，当打开电源时，电容相当于短路，单片机RST脚短时间内处于高电平，从而使得单片机复位，最小系统电路图如图3所示：图3最小系统电路2.2.2 温湿度检测电路采用数字温湿度传感器DHT11[12,13]数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高可靠性与卓越的长期稳定性。

传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测元件，并与一个高性能位单片机相连接。

每个DHT11传感器都在极为精确的度校验室中进行校准。

校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。

因此只要将P1.4与数字传感器相连，即可完成设计，具体电路图如图4所示：图4温湿度检测电路2.2.3 电机驱动电路L6203是专用驱动集成电路[14]，属于H桥集成电路，输出电流达到2A，最高达到5A，最高的工作电压是48V，最高的频率是100KHZ，可以驱动负载。

当驱动直流电机时，可以直接控制步进电机，并可以实现电机正转与反转，实现此功能只需改变输入端的逻辑电平，为了避免电机对单片机的干扰，可以对模块加入光耦，进行光电隔离，从而使得系统能稳定的工作。

具体设计电路图如图5所示：图5电机驱动电路图2.2.4 显示电路显示部分采用LCD12864作为显示器件[15,16]，LCD12864采用标准20脚，与单片机连接如图6所示：图6显示电路图2.2.5 时钟电路时钟电路是利用单片机控制串行实时时钟芯片构成的，达到计时的功能，时钟芯片DS1302带有后备电池，具备对后备电源进线电流充电能力，保证电路断电后仍能保存时间和数据信息，具体的设计如图7所示：图7时钟电路图2.3软件件设计本系统的控制芯片使用的是低功耗的单片机STC89C52，主程序中仅完成了系统的初始化和开始的显示部分[17-19]，然后就进入待机模式。

其他功能模块都在中断服务子程序中完成，当产生中断时，MCU被唤醒并执行相应的中断服务子程序，从中断子程序返回后，系统又进入待机模式，并关闭显示设备，节省电量。

整个程序的设计使系统在绝大多数时间都处于最低功耗状态。

在主程序中首先关闭了看门狗和总中断，避免了在初始化过程中看门狗和其他中断导致单片机复位，使初始化无法完成，初始化过程分模块进行，增加了程序的可读性，缩短了调试的调试周期。