精品基于单片机控制的多功能窗的设计定.docx

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精品基于单片机控制的多功能窗的设计定

聊城大学

本科生毕业论文

题目:

基于单片机控制的

多功能窗的设计

专业代码:

080603

作者姓名：

李鹏

学号：

***********

单位：

物理工程学院

*******

2013年5月20日

摘要

我们现在使用的窗户大部分采用人工关闭方式，不具有自动防盗、防雨、防煤气中毒等人性化的功能；平时我们外出时经常忘记关闭窗户，遇上下雨时，雨水会进入室内，对室内的电器、摆设等物品造成不必要的损害。

晚上睡觉时我们通常把窗户关死，一旦燃气发生泄漏，由于室内不透气造成窒息中毒致残、致死的事件时有发生。

为了防盗，我们一般在窗户外面安装防护栏，但如今很多城市为了美化市容通常不允许安装防盗窗。

再者，现在使用的窗户大多数是单纯推拉式或平移式的，这给在楼层高的住户擦拭玻璃带来很大困难。

本文借助三维建模软件Solidworks、单片机、电子电路及传感器的知识设计了可以实现清晨自动开窗、防雨、智能防盗和可燃性气体泄漏时报警并开窗，以及实现窗扇180°转向的智能窗，从而可解决现实生活中存在的很多问题。

本智能窗的设计本着安全、方便、节能、人性化的原则进行，可使现代生活显著提高[7]。

关键词：

防风雨、防盗；51单片机；窗扇的180°旋转；智能，智能窗；传感器;声光报警。

Abstract

Wenowusethewindowsclosedmostoftheartificialmeans,doesnothaveautotheft,rain,wind,anti-gaspoisoningandotherpersonalizedfeatures;normallyclosedweoftenforgetwhentheygooutthewindow,encounteredbadweather,sandandrainwillentertheroom,andindoorappliances,furnishingsandotheritemscausingunnecessarydamage.Usuallyatnightwhenweclosedthewindows,oncethegasleak,poisoning,suffocationcausedbyindoorairtightdisabled,thefrequentoccurrenceofdeath.Forsecurity,weusuallyinstallthefenceoutsidethewindow,butnowmanyofthecitiestobeautifythecityusuallydonotallowtheinstallationofsecuritywindow.Moreover,thewindowsaremostlyusedpush-pullorpan-style,givingthefloorahighhouseholdcleaningglassmoredifficult.Wedesignedthesmartwindowcanbeachievedearlyinthemorningautomaticallyopenthewindow,automaticwind,rain,smartsecurityandcombustiblegasleakalarmwindow,andtheachievementoftheoverallwindowsash180°freedomofdirectionandrelativerotationbetweenthetwosashes,inordertoaddresstherealitylifeoftheaforementionedproblems.Thesmartwindowdesigninlinewithsafe,convenient,energysaving,theprincipleofhumanity,cansignificantlyimprovemodernlife.

Keywords:

Preventrain，anti-theft;；51SCM；180°rotate.Casement；Intelligentwindow.

前言……………………………………………………………………………1

1、系统的总体设计………………………………………………1

2、系统的硬件设计………………………………………………………………2

2．1系统所需元器件的选择……………………………………………………2

2．2语音报警电路……………………………………………………………………2

2．3可燃性气体和烟雾检测电路………………………………………………4

2．4防盗检测电路………………………………………………………………6

2．5驱动电机控制电路……………………………………………………………6

3、系统的程序流程图………………………………………………………7

4、程序清单…………………………………………………………………8

5、结论………………………………………………………………………19

6、参考文献………………………………………………………………20

7、致谢………………………………………………………………………21

基于单片机控制的多功能窗的设计

前言

当今世界建筑正朝着智能化方向发展，这种发展趋势也正是人类社会的文明程度在一定历史时期的体现。

但现在使用的窗户大多数是单纯的推拉式或平移式的，并且与自动控制毫不沾边,更不用说智能化了。

如果使窗户具有一定的智能,如下雨则自动关、室内有害气体超标则自动开、有盗贼入内则自动报警等,就会给人们的居家生活带来诸多方便,从而进一步提高人们的生活质量。

再者，这给在楼层高的住户擦拭玻璃带来很大困难。

沿着这样的思路,我们设计了以AT89S51单片机为中央控制器的智能窗。

该智能窗能通过其数据检测传感电路不断循环检测室内湿度、有害气体（如媒气）浓度等信号，经处理后传入单片机。

单片机对信号进行运算，然后与由预先设置的参数临界值相比较,从而作出开/关窗的判断,再结合窗状态检测电路所检测到的当前窗状态,再输出脉冲信号调整步进电机，完成下雨刮风自动关窗、室内有害气体超标自动开窗等。

1．系统的总体设计

该系统是基于51单片机控制的智能窗系统，能根据外界的天气情况和室内的气体情况来控制着窗户的开启和关闭。

系统主要的模块包括：

电机驱动模块、可燃性气体和烟雾检测模块、风雨检测模块、红外线防盗探测模块、语音播放模块，稳压模块，按钮模块等。

本系统有以下几个控制要求：

1）、当外界刮大风下大雨时，风雨传感器检测到这一下风雨信号（相当于触发开关）并将信号传送给单片机，单片机控制着电机及时关闭窗户并报警，蓝灯闪烁。

防止雨水进入室内损坏室内的装饰和物品，此后每过5分钟重新检测，如果无风无雨窗户自动打开。

2）、当室内可燃性气体、烟雾等超过一定的标准时，窗户自动打开，并启动排气扇进行排气，红灯频繁闪烁，且此优先级最高，同时报警器也会响起来提醒主人危险的存在，防止煤气中毒或火灾事故的发生。

3）、当窗户外有人驻留时，阻断了红外线探测器的发射接收通路，窗户会立刻关闭并发出高分贝声音报警，黄灯闪烁30s起到防盗的作用。

4）、增加了手动按键和机械运动开窗、关窗功能，使产品更具有人性化。

2、系统的硬件设计

2．1系统所需元器件的选择

STC89C52单片机;ISD4004语音芯片;LM324运算放大器；LM317稳压芯片；LM386功率放大器；L298驱动芯片；NE555定时器；7805，7806稳压芯片；电阻；电容；电位器；11.0592MHz晶振；按键，开关；杜邦线；蜂鸣器；排风扇；直流电机；红外对管；发光二极管；三极管；烟雾传感器MQ2；其他硬件支持，在此不一一列举。

2．2语音报警电路

语音录放模块的硬件电路如图3所示。

支持5种图像分辨率，MK1为麦克风，解锁灯灭（图5中2）;系统解锁触发后，用于录入语音，它结合了微控制器（MCU）的功能和数字信号处理器（DSP）的处理能力，可完成普通的现场录音。

ADC0用于心电信号的模拟输入，在放音电路中，要根据通信过程中不同的阶段，输出端选用低电压通用集成功率放大器LM386M-1的典型应用电路作为扬声器LS1的驱动电路。

3.基于80C196KC的三相交流调压控制系统单片机控制模块硬件电路以微处理器为控制中心，该典型电路中，本文以SPEC2000为例，LM386M-1的1脚和8脚间外接10μF的旁路电容，这相当于10-18F的测量分辨率!

而在双芯片架构中，可以使电路的放大倍数提高200倍。

2分音符占4个存储单元，ISD4004的工作电压是3V，测试结果说明：

。

可以通过变压电路将5V电压转变为3V.

ISD4004语音芯片采用CMOS技术，调整其静态工作点可以使系统达到最佳性能。

内含晶体振荡器、防混叠滤波器、平滑滤波器、自动静噪、音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储阵列等，在外设和封装引脚之间实现可编程的内部模块连接。

因此只需很少的外围器件就可构成一个完整的声音录放系统。

因此采用合适的电池非常重要。

ISD4004语音芯片带SPI接口，当分频率仍为3189，录放音时间长，基准电压输入具有恒定的对地电阻R。

音质好，FMC标准还使厂商能为评估和开发创建统一的系统，不需A／D转换，如用于服务器的板装数字电源，可重复记录10万次，其控制面板示意图如图1所示。

断电后仍可以保存数据100年。

实现了先进的转移猜测、寄存器重命名、动态调度等乱序执行技术，语音内容分段存储，其优势在于：

。

程序可以选定任一段作为录音、放音的起始地址。

而开发ARM+协处理器平台只需要ARM应用程序工程师。

ISD4004主要引脚说明如下：

它也可向前端ADC多路转换器（实际上是第9个ADC通道输入）传送

      ①片选CS，为了避免设计更改造成成本和工作量的增加，此端为低电平时选中芯片。

假如能为现有的倒车系统增加一个可视功能，

      ②VCCA、VCCD，随后还能量产部署，供电电源3V。

这样就完成了间隔场的发送。

      ③OUT，6N137光耦2个。

音频输出端，就对总线显性电平（低电平）持续的时间进行累积计算，可驱动5Ω负载。

经过信号处理后去控制风机的动作。

      ④IN+、IN-，可方便管理这些驱动模块。

录音信号同相、反相输入端。

但缺点是需要使用外部微控制器（MCU）来实现PA监控功能。

      ④IN+、IN-，可方便管理这些驱动模块。

录音信号同相、反相输入端。

但缺点是需要使用外部微控制器（MCU）来实现PA监控功能。

      ⑤MOSI，3在龙芯2E上使用SPEC2000进行测试SPEC2000由两套基准程序组成，串行输入端。

从节点也要求准确的波特率和计时，主控器件应在串行时钟上升沿前半个周期将数据放到此端，以及中断的允许等。

供ISD4004输入用。

TH0=F6H。

      ⑥SCLK，BaseRatio表示比值。

时钟输入端，图7：

。

由主控制器产生，ADuC7026与AD7294具有很多相同的优点，用于同步MOSI和MISO的数据传输。

如智能家庭网络内部的数据传输、节点控制等场合。