智能窗控系统的设计与制作
目录
一、引言 1
二、系统总体方案设计 2
（一）智能窗控系统的主要功能 2
（二）智能窗控系统的总体设计方案 2
三、硬件电路设计 3
（一）单片机最小系统 3
（二）温湿度检测电路的设计 7
（三）气体检测电路的设计 8
（四）光强检测电路的设计 10
（五）红外线检测电路 12
（六）报警电路设计 13
（七）步进电机及驱动电路 14
（八）显示电路设计 17
（九）按键电路的设计 19
四、系统软件设计 20
1.主流程图设计 20
2.子程序流程图 21
五、制作过程 22
（一）智能窗控系统的制作 22
（二）调试过程 25
（三）电路板实物 27
总结 32
致谢 33
参考文献 34
附录1原理图 35
附录 36
一、引言
现代社会，电子技术发展迅速，智能化控制的思想已经渐渐地走入日常生活中。智能型家居受到人们的青睐，窗户是现代建筑中很重要的部分，而现在很多室内的窗户都是手动的管理方式，根本做不到智能化的控制。人们对高质量生活的需求，我们需要一种智能化的窗户，它能够根据环境的变化，可以自动的开、关窗，给人们的生活提供更多的方便。
本设计是以STC89C52RC单片机为中央控制器的智能窗控系统，它主要是由单片机电路，传感器电路，液晶显示以及按键电路等组成。系统通过多个传感器检测环境中的信号参数，单片机分析参数，做出指令给电机，由电机的正反转来模拟窗户的开关。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
湿度传感器和亮度传感器都是在系统开的状态下，当湿度值大于设定值以及亮度值小于设定值时，窗户会关闭。温度传感器和烟雾传感器是在系统关的状态下，当温度值和烟雾值分别都大于设定值时，窗户打开。红外线传感器检测红外信号，检测到红外信号时，将开着的窗户关闭并且报警提醒主人。
为了在检测过程中避免出现当窗户要打开时，另一项参数要使窗户关闭这样的冲突，在这之前，我根据生活中的重要性因素，以及我们生活中可控或者不可控的的因素，我将传感器按照优先顺序排列，红外线传感器优先考虑，之后考虑的是烟雾传感器和亮度传感器，最后考虑的是湿度传感器和温度传感器。
日常生活中，可能每个人都有过忘记关窗这样的事，如果有智能化的窗控系统就再也不用担心了，它也可以做到防雨、防盗、保持室内空气清新等功能。
二、系统总体方案设计
（一）智能窗控系统的主要功能
1.能够自动防雨
日常生活中，有人经常会忘记关窗，如果再遇到雷雨天气，会有更多的担心，但是本设计可以帮大家消除这个顾虑，因为它有温湿度传感器，根据使用者设定的温湿度值，传感器检测到信号，传输到单片机，单片机分析信号作出指令，最后电机控制开关，窗户关闭。
2.能够防盗
红外线传感器检测到有人进入到房间时，窗户也会自动关闭。
3.能够在傍晚帮助主人关窗
当使用者到了傍晚忘记关窗，光度传感器检测到光强信号，根据使用者之前的预设值，实际值小于预设值时，窗户自动关闭。
4.能够监测可燃气体
气体传感器检测到气体，如煤气泄漏或其它有毒气体，这时传感器上有感应，窗户立即自动打开，将气体释放到窗外，从而减少对人体的危害。
（二）智能窗控系统的总体设计方案
智能窗控系统主要有温湿度传感器检测电路，气体传感器检测电路、红外线传感器电路、单片机电路、步进电机驱动电路、液晶显示电路与按键电路等组成。如图2-1所示，智能窗控系统是通过各个传感器将采集到的风雨、温度、光照、气体等信号传到STC89C52RC单片机，然后单片机将信号进行分析处理，最后以脉冲信号的形式控制步进电机的正反转，还有蜂鸣器报警提示使用者，防止小偷进入房间。
湿度传感器和亮度传感器都是在系统开的状态下，当湿度值大于设定值以及亮度值小于设定值时，窗户会关闭。温度传感器和烟雾传感器是在系统关的状态下，当温度值和烟雾值分别都大于设定值时，窗户打开。红外线传感器检测红外信号，检测到红外信号时，将开着的窗户关闭并且报警提醒主人。
为了在检测过程中避免出现当窗户要打开时，另一项参数要使窗户关闭这样的冲突，在这之前，我根据生活中的重要性因素，以及我们生活中可控或者不可控的的因素，因此我将传感器按照优先顺序排列，考虑到室内财产安全，所以红外线传感器优先考虑，之后是烟雾传感器和亮度传感器，最后是湿度传感器和温度传感器。当前一个传感器的数值恢复了，后面的传感器才有效。否则排在前者的传感器情况优先考虑。
图2-1整体方案
三、硬件电路设计
（一）单片机最小系统
1. 单片机最小系统的设计
复位电路、振荡电路以及单片机电路和电源组成了单片机的最小系统。其中振荡电路是由一个晶振和两个电容组成，电容的容量使用的是30Pf，因为电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低，振荡工作的稳定性。复位电路可实现上电自动复位，通电时电容C两端相当于短路，RST引脚上为高电平，电源通过电阻R13对电容C充电，RST端电压下降，降到一定的电压值以下，当为低电平时，单片机开始正常工作。电路原理图如图3-1所示。
图3-1 单片机最小系统电路原理图
2.单片机STC89C52RC简介
它是一种小型单片机，它的主要特点它的硬件与软件MCS-51系列的单片机兼容，而且成本低，采用Flash存贮器技术。采用高密度制造技术制造，将闪烁存储器和多功能8位CPU组合在单个芯片中，因为它的程序的电可擦写特性，所以开发和试验也容易。
其主要特点：它的工作电源电压为2.7～6V ,当在3V时，电流相当于6V工作时的四分之一。当它工作在12Hz时，动态电流为5.5mA，空闲状态为1mA,掉电状态为20nA,所以功耗很小，适用于小型控制系统。
（1）STC89C52RC单片机与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上是完全兼容的。
（2）它的片内有4K字节在线可以重复编程快擦写程序存储器。
(3)三级程序存储器加密
(4)当全静态工作，工作范围：0Hz～24MHz
（5）32位双向输入、输出线；128×8位内部RAM
表1 STC89C52RC芯片引脚说明
引脚名称 功能说明
VCC 芯片电源。
VSS 接地端。
XTAL1 晶体振荡电路反相输入端。
P3.3 (外部中断1)
P3.4 T0（定时器0的外部输入）
P3.5 T1（定时器1的外部输入）
P3.6 （外部数据存储器写选通）
P3.7 （外部数据存储器读选通）
图3-4 DHT11温湿度传感器
2．引脚说明
一、引言 1
二、系统总体方案设计 2
（一）智能窗控系统的主要功能 2
（二）智能窗控系统的总体设计方案 2
三、硬件电路设计 3
（一）单片机最小系统 3
（二）温湿度检测电路的设计 7
（三）气体检测电路的设计 8
（四）光强检测电路的设计 10
（五）红外线检测电路 12
（六）报警电路设计 13
（七）步进电机及驱动电路 14
（八）显示电路设计 17
（九）按键电路的设计 19
四、系统软件设计 20
1.主流程图设计 20
2.子程序流程图 21
五、制作过程 22
（一）智能窗控系统的制作 22
（二）调试过程 25
（三）电路板实物 27
总结 32
致谢 33
参考文献 34
附录1原理图 35
附录 36
一、引言
现代社会，电子技术发展迅速，智能化控制的思想已经渐渐地走入日常生活中。智能型家居受到人们的青睐，窗户是现代建筑中很重要的部分，而现在很多室内的窗户都是手动的管理方式，根本做不到智能化的控制。人们对高质量生活的需求，我们需要一种智能化的窗户，它能够根据环境的变化，可以自动的开、关窗，给人们的生活提供更多的方便。
本设计是以STC89C52RC单片机为中央控制器的智能窗控系统，它主要是由单片机电路，传感器电路，液晶显示以及按键电路等组成。系统通过多个传感器检测环境中的信号参数，单片机分析参数，做出指令给电机，由电机的正反转来模拟窗户的开关。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
湿度传感器和亮度传感器都是在系统开的状态下，当湿度值大于设定值以及亮度值小于设定值时，窗户会关闭。温度传感器和烟雾传感器是在系统关的状态下，当温度值和烟雾值分别都大于设定值时，窗户打开。红外线传感器检测红外信号，检测到红外信号时，将开着的窗户关闭并且报警提醒主人。
为了在检测过程中避免出现当窗户要打开时，另一项参数要使窗户关闭这样的冲突，在这之前，我根据生活中的重要性因素，以及我们生活中可控或者不可控的的因素，我将传感器按照优先顺序排列，红外线传感器优先考虑，之后考虑的是烟雾传感器和亮度传感器，最后考虑的是湿度传感器和温度传感器。
日常生活中，可能每个人都有过忘记关窗这样的事，如果有智能化的窗控系统就再也不用担心了，它也可以做到防雨、防盗、保持室内空气清新等功能。
二、系统总体方案设计
（一）智能窗控系统的主要功能
1.能够自动防雨
日常生活中，有人经常会忘记关窗，如果再遇到雷雨天气，会有更多的担心，但是本设计可以帮大家消除这个顾虑，因为它有温湿度传感器，根据使用者设定的温湿度值，传感器检测到信号，传输到单片机，单片机分析信号作出指令，最后电机控制开关，窗户关闭。
2.能够防盗
红外线传感器检测到有人进入到房间时，窗户也会自动关闭。
3.能够在傍晚帮助主人关窗
当使用者到了傍晚忘记关窗，光度传感器检测到光强信号，根据使用者之前的预设值，实际值小于预设值时，窗户自动关闭。
4.能够监测可燃气体
气体传感器检测到气体，如煤气泄漏或其它有毒气体，这时传感器上有感应，窗户立即自动打开，将气体释放到窗外，从而减少对人体的危害。
（二）智能窗控系统的总体设计方案
智能窗控系统主要有温湿度传感器检测电路，气体传感器检测电路、红外线传感器电路、单片机电路、步进电机驱动电路、液晶显示电路与按键电路等组成。如图2-1所示，智能窗控系统是通过各个传感器将采集到的风雨、温度、光照、气体等信号传到STC89C52RC单片机，然后单片机将信号进行分析处理，最后以脉冲信号的形式控制步进电机的正反转，还有蜂鸣器报警提示使用者，防止小偷进入房间。
湿度传感器和亮度传感器都是在系统开的状态下，当湿度值大于设定值以及亮度值小于设定值时，窗户会关闭。温度传感器和烟雾传感器是在系统关的状态下，当温度值和烟雾值分别都大于设定值时，窗户打开。红外线传感器检测红外信号，检测到红外信号时，将开着的窗户关闭并且报警提醒主人。
为了在检测过程中避免出现当窗户要打开时，另一项参数要使窗户关闭这样的冲突，在这之前，我根据生活中的重要性因素，以及我们生活中可控或者不可控的的因素，因此我将传感器按照优先顺序排列，考虑到室内财产安全，所以红外线传感器优先考虑，之后是烟雾传感器和亮度传感器，最后是湿度传感器和温度传感器。当前一个传感器的数值恢复了，后面的传感器才有效。否则排在前者的传感器情况优先考虑。
图2-1整体方案
三、硬件电路设计
（一）单片机最小系统
1. 单片机最小系统的设计
复位电路、振荡电路以及单片机电路和电源组成了单片机的最小系统。其中振荡电路是由一个晶振和两个电容组成，电容的容量使用的是30Pf，因为电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低，振荡工作的稳定性。复位电路可实现上电自动复位，通电时电容C两端相当于短路，RST引脚上为高电平，电源通过电阻R13对电容C充电，RST端电压下降，降到一定的电压值以下，当为低电平时，单片机开始正常工作。电路原理图如图3-1所示。
图3-1 单片机最小系统电路原理图
2.单片机STC89C52RC简介
它是一种小型单片机，它的主要特点它的硬件与软件MCS-51系列的单片机兼容，而且成本低，采用Flash存贮器技术。采用高密度制造技术制造，将闪烁存储器和多功能8位CPU组合在单个芯片中，因为它的程序的电可擦写特性，所以开发和试验也容易。
其主要特点：它的工作电源电压为2.7～6V ,当在3V时，电流相当于6V工作时的四分之一。当它工作在12Hz时，动态电流为5.5mA，空闲状态为1mA,掉电状态为20nA,所以功耗很小，适用于小型控制系统。
（1）STC89C52RC单片机与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上是完全兼容的。
（2）它的片内有4K字节在线可以重复编程快擦写程序存储器。
(3)三级程序存储器加密
(4)当全静态工作，工作范围：0Hz～24MHz
（5）32位双向输入、输出线；128×8位内部RAM
表1 STC89C52RC芯片引脚说明
引脚名称 功能说明
VCC 芯片电源。
VSS 接地端。
XTAL1 晶体振荡电路反相输入端。
P3.3 (外部中断1)
P3.4 T0（定时器0的外部输入）
P3.5 T1（定时器1的外部输入）
P3.6 （外部数据存储器写选通）
P3.7 （外部数据存储器读选通）
图3-4 DHT11温湿度传感器
2．引脚说明
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