单片机控制的雨天自动关窗系统
一、引言 6
（一）研究背景及其意义 6
1．背景 6
2．意义 6
（二）研究内容 6
二、 硬件方案的设计 7
（一） 本设计的主要任务和内容 7
1.自动防雨 7
2.温度及湿度显示 7
（二） 智能窗的总体构成 7
（三） 机械结构的设计 8
1.自动开关窗机械传动形式设计 8
2. 窗框与窗扇的结构设计 8
（四）各模块设计 8
1.单片机 8
2.温湿度传感器 10
3.显示器设备 12
4.直流电机 14
5.电机控制程序流程图 14
6.按钮开关 15
7.三极管的开关作用 15
8.74HC154 概述 17
三、 软件方案设计 18
（一）设计要求 18
（二）系统运行步骤 18
(三) 工作过程 19
结论 19
结束语 20
致谢 20
参考文献 20
附录1：整体电路图 22
附录2：整体仿真调试图 23
附录3：程序设计 24
一、引言
（一）研究背景及其意义
1．背景
在生活的各个方面，人们迫切需要一种智能型的家庭安全自动关窗系统，能可靠的进行日常的开关工作，在环境大风或下雨的情况下，自动识别大风或下雨天气，实现自动关窗动作，以便人们能够更安心的工作，同时也保证了居民生活的舒适和生命财产不受损失。现在市场上出现了各种各样的自动关窗装置，但多由于可靠 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
性较差、造价高或使用复杂而难以被人们接受使用。随着电子通讯技术的迅速发展，人们越来越趋向于体积小、质量轻、价格便宜的单片微机。而单片机正因为它的这些优点，被广泛的应用于各类行业。因此利用单片机和一些简单的外围器件来开发一种低价位、运行可靠、具有自动关窗功能的系统，是非常有意义的。
汽车是现代生活中不可缺少的交通工具，现在的人们生活水平提高了，对汽车的安全性、舒适性也提高了要求。所以自动关窗系统也广泛应用于汽车。比如：当汽车熄火，锁好门后，由于粗心有时会忘记关掉车窗，及时发现的，要重新打开车门，按动开关将其升到位，比较麻烦；而一旦疏忽，不但会造成重要文件、物品丢失，甚至会导致车辆失窃、雨天驾驶室进水等 ,给用户带来不必要的经济损失和精神负担。还有现在有些车上面都装有天窗，万一为了通风，忘记关窗就离开汽车，那在雨天导致汽车进水，损失严重。鉴于以上情况，可以设计在中央门锁和电动车窗的基础上加装的汽车自动关窗控制器，这样可以减少很多不必要的损失。可见，自动关窗的需求还是比较广泛的。
在众多调查之后，我决定我的论文设计题目定为，单片机控制的雨天自动关窗系统。
2．意义
现在我们人民生活水平的不断提高，大家对健康的重视程度也日渐增强 ，大家平时都喜欢经常通风换气，保持室内空气新鲜， 然而在当今快节奏生活中，人们常常会由于某些突发因素忘记关窗，或者来不及关窗。每逢刮风下雨，不能及时赶回家的人们便担心不已。现在市场上的关窗装置虽然品种多样，但其价格昂贵，造型复杂，大多不是基于窗户本身设计的。现在居民房里的窗子以手推窗居多，很少有人愿意把已安装好的窗户废掉，更换成多功能智能窗。
由于以上原因，本课题希望开发一种基于普通窗的基础上改进的智能关窗装置，不必大费周章的制造一个特别大型的机器。通过温湿度传感器和单片机的配合，当雨天来临，窗户通过单片机和滑轮的控制，可以实现自动关闭，让用户没有后顾之忧。
（二）研究内容
设计一个智能关窗系统，能够根据外界的恶劣天气来控制窗户关闭。本系统控制要求：当外界下雨刮风时，及时关闭窗户，防止雨水进入室内损坏室内的装饰和物品从而造成不必要的人力物力损失。而且设备要尽量简单，易于操作，成本低廉，性价比高。不需要对窗户做很大的改造，同时不会影响窗户的外观。而且能够将外界温度湿度数值实时显示出来。既方便又美观，符合大家的要求。
二、 硬件方案的设计
（一） 本设计的主要任务和内容
1.自动防雨
天气是多变的,当你上班或临时加班不能及时关窗、出门在外也总有忘记关窗的时候，遇到下雨时，湿敏传感器检测到下雨信息，单片机控制板控制电动机动作，窗门自动关闭，使您的家用设备遭雨水侵袭，解除您的后顾之忧。此功能特别适合高楼住户。
2.温度及湿度显示
数码管上自动显示温度及湿度，提醒用户时刻注意天气变化。给大家的生活带来方便。
减少不必要的错误。
（二） 智能窗的总体构成
本控制系统主要由AT89C52 单片机组成的中央控制器， 数据检测传感电路， 窗驱动电路等组成。其系统框图如图1所示:
（注：当窗户关闭后触动按钮开关，开关关闭。按钮开关将信号传给单片机，直流电机停止工作）
图1 系统框图
（三） 机械结构的设计
1、自动开关窗机械传动形式设计
自动开关窗任务分析：窗的传动任务是由动力源通过传动机构带动窗扇在滑移槽内来回滑动。齿轮齿条传动较为准确、可靠，并且机械效率高，因此，选定齿轮齿条传动能满足多功能窗传动任务的要求。传动形式见图2。
图2 齿轮齿条传动
2. 窗框与窗扇的结构设计
窗框结构设计 此窗框是在常规窗框的基础上进行的更改设计，在窗框上开一道滑移槽，使窗扇开关窗时在滑移槽内装上齿条，齿条滑动带动支撑杆实现开关窗。
（四）各模块设计
1、单片机
本论文采用型号为AT89C52的单片机作为主控芯片，该芯片具有以下功能：8K字节Flash，，32位I/O口线，256字节RAM ，3个16位定时器/计数器，一个2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C52可降至0HZ静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。AT89C52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价的方案。而且价格低廉，操作方便，性价比极高。
故此选用AT89C52单片机，图3所示为AT89C52单片机的引脚图，图4所示为AT89C52引脚连接图。
图3 AT89C52引脚图
图4 AT89C52引脚连接图
2.温湿度传感器
图5 DHT11数字湿度传感器
2.1 DHT11传感器介绍
DHT11传感器是一款含有已校准熟悉信号输出的温湿度复合传感器，传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件。DHT是单总线输出，因为其价格有优势，链接方便。所以市场还是不错的。
4.直流电机
所有的电机都是在电磁力和电磁感应的基础上经过进一步的研究设计出来的，直流电机也不例外。 简化结构为图8所示，
（一）研究背景及其意义 6
1．背景 6
2．意义 6
（二）研究内容 6
二、 硬件方案的设计 7
（一） 本设计的主要任务和内容 7
1.自动防雨 7
2.温度及湿度显示 7
（二） 智能窗的总体构成 7
（三） 机械结构的设计 8
1.自动开关窗机械传动形式设计 8
2. 窗框与窗扇的结构设计 8
（四）各模块设计 8
1.单片机 8
2.温湿度传感器 10
3.显示器设备 12
4.直流电机 14
5.电机控制程序流程图 14
6.按钮开关 15
7.三极管的开关作用 15
8.74HC154 概述 17
三、 软件方案设计 18
（一）设计要求 18
（二）系统运行步骤 18
(三) 工作过程 19
结论 19
结束语 20
致谢 20
参考文献 20
附录1：整体电路图 22
附录2：整体仿真调试图 23
附录3：程序设计 24
一、引言
（一）研究背景及其意义
1．背景
在生活的各个方面，人们迫切需要一种智能型的家庭安全自动关窗系统，能可靠的进行日常的开关工作，在环境大风或下雨的情况下，自动识别大风或下雨天气，实现自动关窗动作，以便人们能够更安心的工作，同时也保证了居民生活的舒适和生命财产不受损失。现在市场上出现了各种各样的自动关窗装置，但多由于可靠 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
性较差、造价高或使用复杂而难以被人们接受使用。随着电子通讯技术的迅速发展，人们越来越趋向于体积小、质量轻、价格便宜的单片微机。而单片机正因为它的这些优点，被广泛的应用于各类行业。因此利用单片机和一些简单的外围器件来开发一种低价位、运行可靠、具有自动关窗功能的系统，是非常有意义的。
汽车是现代生活中不可缺少的交通工具，现在的人们生活水平提高了，对汽车的安全性、舒适性也提高了要求。所以自动关窗系统也广泛应用于汽车。比如：当汽车熄火，锁好门后，由于粗心有时会忘记关掉车窗，及时发现的，要重新打开车门，按动开关将其升到位，比较麻烦；而一旦疏忽，不但会造成重要文件、物品丢失，甚至会导致车辆失窃、雨天驾驶室进水等 ,给用户带来不必要的经济损失和精神负担。还有现在有些车上面都装有天窗，万一为了通风，忘记关窗就离开汽车，那在雨天导致汽车进水，损失严重。鉴于以上情况，可以设计在中央门锁和电动车窗的基础上加装的汽车自动关窗控制器，这样可以减少很多不必要的损失。可见，自动关窗的需求还是比较广泛的。
在众多调查之后，我决定我的论文设计题目定为，单片机控制的雨天自动关窗系统。
2．意义
现在我们人民生活水平的不断提高，大家对健康的重视程度也日渐增强 ，大家平时都喜欢经常通风换气，保持室内空气新鲜， 然而在当今快节奏生活中，人们常常会由于某些突发因素忘记关窗，或者来不及关窗。每逢刮风下雨，不能及时赶回家的人们便担心不已。现在市场上的关窗装置虽然品种多样，但其价格昂贵，造型复杂，大多不是基于窗户本身设计的。现在居民房里的窗子以手推窗居多，很少有人愿意把已安装好的窗户废掉，更换成多功能智能窗。
由于以上原因，本课题希望开发一种基于普通窗的基础上改进的智能关窗装置，不必大费周章的制造一个特别大型的机器。通过温湿度传感器和单片机的配合，当雨天来临，窗户通过单片机和滑轮的控制，可以实现自动关闭，让用户没有后顾之忧。
（二）研究内容
设计一个智能关窗系统，能够根据外界的恶劣天气来控制窗户关闭。本系统控制要求：当外界下雨刮风时，及时关闭窗户，防止雨水进入室内损坏室内的装饰和物品从而造成不必要的人力物力损失。而且设备要尽量简单，易于操作，成本低廉，性价比高。不需要对窗户做很大的改造，同时不会影响窗户的外观。而且能够将外界温度湿度数值实时显示出来。既方便又美观，符合大家的要求。
二、 硬件方案的设计
（一） 本设计的主要任务和内容
1.自动防雨
天气是多变的,当你上班或临时加班不能及时关窗、出门在外也总有忘记关窗的时候，遇到下雨时，湿敏传感器检测到下雨信息，单片机控制板控制电动机动作，窗门自动关闭，使您的家用设备遭雨水侵袭，解除您的后顾之忧。此功能特别适合高楼住户。
2.温度及湿度显示
数码管上自动显示温度及湿度，提醒用户时刻注意天气变化。给大家的生活带来方便。
减少不必要的错误。
（二） 智能窗的总体构成
本控制系统主要由AT89C52 单片机组成的中央控制器， 数据检测传感电路， 窗驱动电路等组成。其系统框图如图1所示:
（注：当窗户关闭后触动按钮开关，开关关闭。按钮开关将信号传给单片机，直流电机停止工作）
图1 系统框图
（三） 机械结构的设计
1、自动开关窗机械传动形式设计
自动开关窗任务分析：窗的传动任务是由动力源通过传动机构带动窗扇在滑移槽内来回滑动。齿轮齿条传动较为准确、可靠，并且机械效率高，因此，选定齿轮齿条传动能满足多功能窗传动任务的要求。传动形式见图2。
图2 齿轮齿条传动
2. 窗框与窗扇的结构设计
窗框结构设计 此窗框是在常规窗框的基础上进行的更改设计，在窗框上开一道滑移槽，使窗扇开关窗时在滑移槽内装上齿条，齿条滑动带动支撑杆实现开关窗。
（四）各模块设计
1、单片机
本论文采用型号为AT89C52的单片机作为主控芯片，该芯片具有以下功能：8K字节Flash，，32位I/O口线，256字节RAM ，3个16位定时器/计数器，一个2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C52可降至0HZ静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。AT89C52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价的方案。而且价格低廉，操作方便，性价比极高。
故此选用AT89C52单片机，图3所示为AT89C52单片机的引脚图，图4所示为AT89C52引脚连接图。
图3 AT89C52引脚图
图4 AT89C52引脚连接图
2.温湿度传感器
图5 DHT11数字湿度传感器
2.1 DHT11传感器介绍
DHT11传感器是一款含有已校准熟悉信号输出的温湿度复合传感器，传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件。DHT是单总线输出，因为其价格有优势，链接方便。所以市场还是不错的。
4.直流电机
所有的电机都是在电磁力和电磁感应的基础上经过进一步的研究设计出来的，直流电机也不例外。 简化结构为图8所示，
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