盛群技术报告Word格式.docx

盛群技术报告Word格式.docx

《盛群技术报告Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《盛群技术报告Word格式.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

weifeng99@

日期:

2010年5月8日

摘要

随着人民生活水平的日益提高，人们对舒适家居环境的追求使得家居智能化成为一种趋势。

而目前市场上智能窗产品稀少，且其价格过于昂贵，使得智能化家居的普及受到限制。

针对这一现状，设计了一套基于单片机控制的智能窗系统。

该智能窗系统是由合泰单片机、各种传感器、电动传动装置、人机界面、电源模块及报警装置等设备组成；

其功能强大，能实现自动防风、防雨、燃气泄露报警，又能监测室内环境温度，还可设定时间自动开关窗以及通过遥控开关窗户，并配备人性化人机显示界面，充分体现了其智能化。

独创的机械结构使得在保证稳定、耐用、美观的前提下，最大程度的提高了系统兼容性，通过简单改造即可将普通窗户升级为智能窗。

关键词：

合泰单片机、智能化家居

ABSTRACT

Becausethepeopleliveincreasinglyraiseofthelevel,peopleresideenvironmenttothecomfortablehouseofpursueandmakethehouseresideintelligencetobecometobeakindoftrend.Buttheintelligencewindowproductisrarelyseenonthemarketcurrently,anditspriceistooexpensive,makingtheintelligenceturnahousetheuniversalityforresidetobesubjectedtorestriction.Aimatthispresentcondition,designasetofaccordingtosingleslicetheintelligencewindowsystemofthemachinecontrol.

Theintelligence'

swindowsystemfromtinycontroller,variousspreadafeelingmachine,dynamoelectricspreadtomovedevice,man-machineinterfaceandreporttothepolicedeviceetc.theequipmentsconstitute;

Itsfunctionisstrong,cancarryoutanautodefendbreezeanddefendrain,thespirittorevealtoreporttothepolice,andthenmonitorindooroutsideenvironmentcondition,suchastemperature,degreeofhumidity,windvelocity...etc.,,canalsosettimeautoswitchwindowandpasstheteleswitchwindowandcurtain,andprovidewiththehumanizedpersonmachinemanifestationinterface,fullbodynowitsintelligenceturn.

KeyWord:

HoltekMCU；

Intelligence

一、前言

创作背景

随着时代的发展，人民的生活水平日益提高，人们对舒适家居环境的追求越来越趋向于智能化。

经调查发现，目前市场上的智能窗产品很少，多为国外进口，结构一体化，兼容性差，不能在原有窗户上改造且价格昂贵，一般都安装在高档别墅、宾馆等，对于普通消费者无法承受；

而国内的产品为数不多，虽说兼容但需要通过对窗体打眼等手段来安装动力装置，破坏了窗体结构，造成设备不稳定，寿命减短。

所以设计一款价格低廉易于被大众接受，性能稳定，兼容性强的智能窗产品将具有广阔的市场前景。

功能组成

该智能窗系统是由微控制器、风雨传感器、燃气泄漏监测器、温度传感器、无线遥控器、机械传动装置、人机界面、电源模块及报警装置等设备组成；

其功能强大，能实现自动防风、防雨、燃气泄露报警，又能监测室内环境温度，还可设定时间自动开关窗及遥控开关窗户，并配备人性化人机显示界面，充分体现了其智能化。

创新性、实用性

1.本系统一改现有产品兼容性和稳定性较差的特点，通过简单改造后在窗体内部植入动力装置，便可将普通的推拉式窗户升级为智能窗，从外部完全看不出改造痕迹，美观大方，通过电机带动同步带来完成机械动作，稳定可靠，兼容性高，性价比高，易于推广普及。

2.自主研制适合本项目的风雨传感器，降低产品成本。

3.以工业级别的合泰单片机作为控制芯片，抗干扰性强，工作稳定。

（注：

本作品未曾参发表或获奖）

二、工作原理

智能窗系统是由微控制器、风雨传感器、燃气泄漏监测器、温度传感器、无线遥控器、机械传动装置、人机界面、电源模块及报警终端等设备组成。

当风雨传感器检测到刮风或下雨时MCU通过读取风雨传感器的信号发出命令实现自动关窗；

当有煤气或天然气泄漏时，可燃性气体传感器向单片机发出信号，单片机收到信号打开窗户通风并持续报警直到险情消除；

利用安装在合适位置的对射光电传感器来检测是否有人靠近窗户，当有人靠近时，单片机发出命令，关闭窗户，并持续报警，直到窗户范围内没有人时停止报警，从而实现防盗功能；

以液晶显示器作为人机界面，能有效降低功耗，显示器显示时间、日期、温度等信息，通过键盘还可设置闹钟从而实现定时开窗和关窗的功能；

通过减速电机带动同步带来实现开关窗的机械动作，简单实用。

作品使用HoltekMCU之主要核心功能：

外部中断

定时/计数器

看门狗

可编程分频器PFD

可燃性气体传感器接外部中断引脚，当有煤气（天然气）泄漏时，立即执行可燃性气体泄漏中断程序，打开窗户并发出报警信息；

将光电传感器输出信号接至定时/计数器引脚，将定时/计数器设置为计数模式，并将定时计数寄存器TMR设置为FFH，当TMR（PA4）引脚有下降沿时，触发计数器中断，进入防盗报警中断程序，从而将定时计数器中断当作外部中断，解决了合泰单片机只有一个外部中断的问题；

利用合泰单片机自带的PFD功能，产生不同的声音频率，从而发出报警声，减少外围电路。

启用看门狗定时器功能能防止如电磁的干扰等外部不可控制事件，所造成的程序不正常动作或跳转到未知的地址，从而提高了系统的稳定性。

说明：

本作品为小组同学自行创意设计属于自己研究成果，未曾申请专利、发表论文。

三、作品结构

图一：

系统框图

（1）硬件部分

本系统总体上由五部分构成，分别是：

传感器模块，无线模块，人机界面，电源模块以及机械传动部分。

传感器模块：

传感器模块由风雨传感器、温度传感器、可燃性气体传感器、对射式光电传感器等构成。

雨水传感器是利用了雨水的电解质特性，若两电极之间有雨水时，电极与雨水形成电容，从而检测到下雨信号。

利用话筒采集风信号，当有风吹来时，话筒输出电压发生变化，放大后给后续锁相环电路，因为风的频率只有十几到几十赫兹，利用锁相环技术可以锁定一个和风的频率接近的频率，从而排除外界声音的干扰，能有效准确的检测到是否刮风。

对射式光电传感器能在自然光下的10米范围内工作，当两对射管之间有物体通过时，光电管发出信号，从而起到防盗作用。

温度传感器采用单总线温度传感器DS18B20，价格低廉，性能稳定，节省IO。

无线模块：

315M无线模块体积小，操作简单，价格低廉，采用315M无线模块可以在20米的范围内遥控开关窗，并且能实现隔墙遥控开关窗户。

人机界面：

以液晶显示器作为人机显示界面，以键盘作为人机交流界面。

显示界面将显示时间、日期、温度等信息，实时时间由DS12C887时钟芯片提供。

通过键盘还可设定自动开窗或关窗时间，充分体现了智能窗系统人性化智能化。

电源模块：

整个系统的电源模块由稳压电源模块提供，电机部分单独8V供电，控制单元及传感器部分5V供电，系统在窗户开启或关闭时功率为6W左右，在平时状态下功率为1W左右，所以整个系统节能环保。

机械传动部分：

现有产品中，国外进口产品多为一体化结构，也就是机械传动部分设计安装在窗体内部，这样不仅美观大方而且传动效果以及耐用寿命等大大提高，不过这样的产品只针对需要安装整个窗体的用户，兼容性差不能在原有窗户上改造且价格昂贵，对于普通消费者无法承受；

而国内的产品通过对窗体打眼等手段来安装外加动力装置，破坏了窗体结构，而且不美观，造成设备不稳定，寿命减短。

本系统通过简单改造就可以把传动装置盒植入窗体内部，从外部完全看不出改造痕迹；

在机械传动方面参考了电梯和自动门的设计结构采用电机带动同步带的方案，传动效率更高，在保证稳定可靠的前提下降低了系统成本。

机械部分模型图：

整体机械模型示意图

图二：

局部模型示意图

注：

图二两个模型为将要植入窗体内部的产品模型,图一为植入产品后的示意图

HoltekMCU和其它外围组件相互关系

在本系统中合泰单片机起核心控制作用，通过检测各个传感器的输出信号来执行相应的操作。

单片机通过检测传感器输入的信息来执行相应的操作，其中可燃性气体传感器和光电传感器分别接在外部中断和外部计数器输入借此来来提高其优先级。

当检测到信号以后，单片机通过I/O输出控制信号，控制电机以及报警装置，利用限位开关进行反馈形成闭环控制，当窗户打开或关闭时电机停转；

利用I/O对时钟芯片和液晶进行读写操作。

（2）软件部分

图四：

人机界面部分软件流程图

图五：

传感器检测及机械控制部分程序流程图

图六：

中断部分程序流程图

四、测试方法

测试方法及结果：

1.接通电源

2.用嘴模拟风向话筒吹气，若窗户是开状态，窗户会关闭，若窗户是关状态则窗户没有反应

3.向雨水传感器电极处淋一些水滴，若窗户是开状态则窗户会关闭，若窗户是关状态则窗户没有反应

4.在气体传感器附近施加打火机或者酒精等可燃性气体，窗户会打开且发出报警声，直到报警解除

5.当有障碍物穿过光电传感时窗户关闭，且发出报警声直到报警解除

6.按下遥控按键，若窗户是开状态则窗户关闭若窗户是关状态则窗户打开

7.按下键盘按键可设置时间或设置定时开关窗时间

测试环境：

室内常温下即可

5、参考文献

《盛群HT-IDE3000使用手册》

《盛群C语言用户手册》

《HT46F49EDatasheet》

《C程序设计》谭浩强第三版