智能窗戶自開合控制系統研究

楊帆

摘要：隨著電子技術的發展以及人們生活水平的不斷提高，現代智能建筑中越來越多地使用智能窗戶，以為居民提供安全便捷的環境。統計數據表明，在未來幾年中，安裝Smart Windows的用戶數量將繼續增長。這次設計的智能窗戶系統可以通過數據檢測傳感器電路連續檢測室外的濕度和風。當外部濕度和風力達到一定水平時，窗戶會自動關閉，以防止濕氣和雨水進入房間。自動關閉或打開窗戶。當外部環境達到設定值時，窗口將自動關閉或打開。您也可以在手動模式和自動模式之間切換。切換到手動模式時，可以按一個鍵來打開或關閉窗口。在自動模式下，可以根據外部環境自動打開和關閉窗口。

本系統可以通過風速傳感器檢測室外的當前風速，可以通過雨滴傳感器檢測外界的濕度并顯示，當濕度大于報警值或者風速大于報警值時，窗戶會自動關閉。當濕度小于報警值且風速小于報警值時窗戶自動打開。可以使用鍵設置警報值。該設計包括單個STC89C52雙核芯片組，作為診斷工具的空速傳感器和雨滴傳感器，作為運動傳感器的安裝設備，工具和軟件。

關鍵詞：雨滴傳感器;風力監測;閾值

1 緒?論

隨著中國的變化，快速發展，人口不斷增長，人們對家庭用品的需求正在減少和增加情報等因素也有很高的要求。當前的自動控制系統為我們的生活帶來了許多好處，各個地區的人們都迫切需要自動喚醒過程。例如，在下雨或薄霧籠罩的情況下，它可以自動檢測并自動關閉窗戶，不僅使人們工作和學習更好，而且可以確保生活的舒適度和財產安全。因此，對于科研單位和制造商來說，開發和生產適用于社會不同階層的不同位置的窗戶變得越來越重要。它已經開始自動解鎖窗口和關閉窗口，但是由于其可靠性，高成本或高使用率而難以推廣。隨著電子通信技術的飛速發展，單芯片已廣泛用于低成本，小尺寸，高集成度和高性價比的業務管理，智能設備，數據收集和各種家居用品中。

現在的自動控制系統已經為我們的生活提供了太多的便利，在生活的各個方面，人們迫切需要一種智能型的家庭安全自動關窗系統，能可靠的進行日常的開關工作，在環境大風或下雨的情況下，自動識別大風或下雨天氣，實現自動關窗動作，以便人們能夠更安心的工作，同時也保證了居民生活的舒適和生命財產不受損失。因此，科研單位和制造商對用于家庭，辦公室，倉庫和汽車的自動窗戶關閉系統的研究和開發變得越來越有價值。如今，市場上有各種窗鎖，但是由于其可靠性，高成本或高使用率，它們難以集成。隨著電子通信技術的飛速發展，小尺寸，低成本，高集成度和高性價比的優勢已經在工業管理，智能機器，數控機床，數據收集和各種家用物品中獲得了專用的計算機微型計算機。因此，使用單芯片計算機和其他簡單工具，我們開發了一種價格低廉且可靠的自動系統，用于關閉適用于房屋，倉庫，銀行，汽車等的窗戶，并在天氣不好時發送警報消息。

2 整體方案設計與選擇

2.1 系統整體方案設計

本系統通過風速傳感器檢測室外的當前風速，通過雨滴傳感器檢測外界的濕度并顯示，當濕度大于報警值或者風速大于報警值時，窗戶會自動關閉。當濕度小于報警值風速小于報警值時窗戶自動打開，報警值可以通過按鍵自行設置。設計以單片機STC89C52為核心，風速傳感器和雨滴傳感器作為檢測裝置，作為動作裝置的步進電機，分硬件和軟件兩個組成部分。

硬件設備：風速傳感器，雨滴傳感器和ADC0832模數轉換器是警報電路。使用某些外圍設備在雨天會執行自動窗戶關閉系統的硬件設計。軟件部分：主系統程序，模數轉換子例程，LCD顯示子例程，電機控制子例程，按鈕配置子例程等。用C語言編寫。共同完成雨天自動關窗系統的軟件設計。當有風時，它將導致標志旋轉并且發動機旋轉。發動機運轉時，會發出電壓信號，并且輸出電壓與風速成正比。風速越快，電動機速度越快，輸出電壓越高。模擬電壓由微控制器處理，然后轉換為模數轉換器，轉換為數字信號，從而可以準確確定特定的風速。

采用直流減速電機驅動，實現窗戶的開關，首先直流電機的正反轉的原理是通過接在減速電機上的電壓勢能來決定的，當電機的正極和負極之間壓差為“+5V”時，電機正轉。當電機的正極和負極之間壓差為“-5V”時，電機反轉。在硬件方面只需設計一個可以實現電流雙向流動的電路，例如“H橋”電路。此方案在軟件編程方面相對簡單，只需要單片機兩個I/O口控制高低電平即可，但是其轉動速度快，力矩小。

3 系統硬件設計

系統重置意味著如果系統掛起或程序停止工作，則重置電路將使系統軟件正常化并重新開始工作。因此，復位電路在該系統中非常重要。有兩種恢復形式，一種可以手動設置，稱為硬重置，另一種是稱為看門狗的軟重置程序。如果軟件停止響應，則會重置軟件。從頭開始運行程序。該系統使用初始重置方法手動重置開關，并且在打開系統時，電容器已充電，因為已充電，所以首先打開了電容器，然后由于電阻功能RK 10K。就級別而言，無法重置系統。如果需要重置系統，請按K3鍵將RST重置引腳拉高。微控制器將檢測到RST已經運行了12個小時以上，并將執行reset命令以從零開始程序。實時12小時周期，時間非常短，如有必要，只需按一下重置按鈕。

在這種設計中，風速傳感器的輸出電壓值與風的大小成正比。風越快，電動機速度和輸出電壓越高。但是，由于單個微型計算機是數字芯片，所以單個微型計算機不會直接收集。這就需要使用模數轉換芯片將模數轉換為數字，因此模數轉換芯片對該設計至關重要。該模型使用ADC0832模數轉換芯片作為模數轉換器。

在風速檢測電路中，風速傳感器的輸出端口連接到ADC0832模數轉換器的第一通道的引腳CH0。它還與模數轉換器共享該領域。ADC0832的引腳4至8用于GND和VCC，其他引腳用于數據傳輸。第二和第三引腳是信號輸入通道，第一、第五、第六和第七引腳是微控制器的接觸引腳。其中，引腳D0和DI是信號輸入和警報讀取器引腳，但是由于這兩個引腳不能同時使用，因此這兩個引腳被組合在一起以在微控制器上形成一個引腳。

4系統的軟件設計

智能電路系統必須完美地執行各種功能。硬件結構不僅需要適合基礎的驅動程序，還需要適合完成的驅動程序。特別是在現代微電子技術迅速發展的時代，集成的結構和全面的硬件接口意味著許多系統需要修改軟件驅動程序以執行各種功能。編程程序變得越來越重要。由于該畢業項目，軟件驅動程序和窗口關閉系統可以在自動窗口關閉系統中執行各種功能。

在完整的控制系統的設計過程中，有必要對系統進行調試，并且通常在系統設計結束時完成系統。調試可以揭示設計過程中出現的一些問題。除了更完整和調試之外，它還可以提高系統性能和穩定性。系統調試通常包括三個部分：系統硬件調試，系統程序調試和系統調試。全局系統調試是用于構建聯合調試系統以測試整體性能的硬件和軟件的組合。

風速傳感器、雨滴傳感器和ADC0832模數轉換器構成信號采集電路，步進電機和步進電機驅動芯片構成窗戶控制電路，獨立按鍵作為輸入電路，蜂鳴器和LED作為報警裝置，并輔之一些外圍器件，完成雨天自動關窗系統的硬件設計。

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（作者單位：河北科技學院）