基于STC89C52单片机的智能窗设计

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基于STC89C52单片机的智能窗设计

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基于STC89C52单片机的智能窗设计全文共4页，当前为第2页。陈志新师甜甜陈敬广戴春林摘要：当今社会，大家普遍使用传统窗户，采取人工方式闭合，而传统窗户不具有自动检测户外温湿度、空气质量的功能，更无法做到根据外部环境情况，自动开关窗的人性化功能。所以当人们外出又忘记关闭窗户，适逢雨雪天气，家居就要饱受雨水的摧残，给生活带来很多麻烦。如今，我们借助STC89C52单片机、传感技术、自动控制技术等知识，设计出可以监测空气质量及外部天气，并根据外部天气情况自动报警并开关的智能窗户，来解决日常生活中存在的问题。本智能窗的设计本着舒适，便利，智能，节约的原则进行，用科技提高人们的生活质量。关键词：智能窗；传感器；控制前言作为智能家居的一个重要组成部分，自动窗自然也要跟的上科技的发展，积极面对当前社会面对的雾霾问题。以智能的方式监测雾霾，防止雾霾进入室内，适时通风换气，营造最适宜的室内空气。本设计是基于STC89C52单片机控制的多功能智能窗的系统，通过气体监测模块，温湿度检测模块，控制模块以及电机驱动模块，根据外界的天气情况和空气质量来控制窗体的开启与关闭。1系统硬件设计1.1系统组成该系统是基于STC89C52单片机控制的多功能智能窗的设计，能根据外界的天气情况和空气质量以时钟模块来控制窗体的开启与关闭，系统的主要模块包括：空气质量监测模块，时钟模块，温湿度检测模块以及电机驱动模块。1.2STC89C52单片机简介STC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。8K字节程序存储空间；512字节数据存储空间；内带4K字节EEPROM存储空间；可直接使用串口下载。1.3温湿度检测模块基于STC89C52单片机的智能窗设计全文共4页，当前为第3页。采用DHT11芯片，DHT11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感器。使用AD采集技术和温湿度传感技术，可靠性高与稳定性强。传感器由一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件组成，同时与一个高性能8位单片机相连。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度检验室中进行校验，校准系数以程序的形式储存在OTP中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。而单线制串口连接，使系统集成变得简易快捷，用最小的体积最低的功耗使信号传输距离达20米以上。基于STC89C52单片机的智能窗设计全文共4页，当前为第3页。1.4空气质量检测模块LM393运算放大器作为电压比较器，其主要原理是当输入电压V+>V-时，输出高电平，当输入电压V+V+，比较器输出低电平，指示灯因此开通点亮，单片机就是通过判断该管脚为低電平时表示检测到空气中污染气体，启动报警。1.5时钟电路时钟芯片采用DS1302，通过引脚与单片机相连，利用程序读取时钟芯片发过来的时间再显示。使用纽扣电池，即备用电池，因为时间一直需要走，当外界电源没有关闭时，这里的纽扣电池就直接向时钟芯片供电，防止时间停止或异常。设置上拉电阻，提高抗干扰能力。晶振提供震荡信号给芯片，大小为32768Hz。1.6步进电机模块28BYJ-48步进电机：永磁式步进电机：转子用永磁材料组成。具有动态性能好、力矩较大，价格相对较低的特点，广泛应用在消费性产品中。（1）相数：是指产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。（2）拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数，以四相电机为例，有单相四拍运行方式即A-B-C-D，有双相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA，四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA。（3）步进角：步进电机的定子绕组的通电状态每改变一次，也就对应转子转过一定的的角度，这个角度称步进角。a.转子磁极数越多，步进角？兹b越小；b.定子相数越多，步进角？兹b越小；c.通电方式的节拍越多，步进角？兹b越小。2系统设计框图气质量监测模块，时钟模块，温湿度检测模块以及电机驱动模块。3系统功能测试（1）正常情况下液晶屏显示日期、时间、模式和温湿度，温度范围在0-50度，湿度20%-90%；（2）启动步进电机正转半圈，即模拟开窗状态；步进电机反转半圈，即模拟关窗状基于STC89C52单片机的智能窗设计全文共4页，当前为第4页。态，同时有不同颜色LED指示灯指示当前属于开窗或者关窗状态；（3）系统有若干个按键，可以通过按键设置日期时间和定时时间段时间，另外，还可以通过按键切换自动/手动模式：a.自动模式：设置时间段功能，比如设置19：00～19：30，在这个时间段中，窗户在19：00后一直处于开启状态，直到19：30自动关闭，不在定时时间里时，优先根据空气质量情况，如果有有害气体则关窗户；若该部分正常，则根据湿度来开关，当湿度超过设置上限值时，系统自动关窗；若湿度低于设置上限值表示湿度正常，这时则根据温度来开关窗户，当温度大于设置上限值，温度过高自动开启窗户，如果温度低于设置下限值，温度过低则自动关闭窗户。若不在定时时间内，没有有害气体，同时温湿度正常时，窗户默认处于关闭状态；b.手动模式：手动模式打开后，窗户采用传统人工方式闭合，该模式下其他控制模块无效。基于STC89C52单片机的智能窗设计全文共4页，当前为第4页。4结束语此智能窗集信号与控制系统于一体，实用性强、可靠性高。其创新之处在于其高度自动化，智能化，通过多种传感器自动检测外部信号再经过单片机处理输出，实现自动/手动开关窗、自动防风雨防雾霾等功能，在一定程度上解决了外界环境变化给人们日常生活中带来的烦恼，以科技的手段给人们更加舒适健康的生活环境，可应用于各种现代化场所。参考文献[1]张米雅.传感器应用技术[M].北京：北京理工大学出版社，2014.[2]刘刚.单片机原理及接口技术[M].