51单片机的雨天下雨自动关窗器设计
【】随着科技水平的提高，电子信息产品已经成为这个社会的主流产品。生活中趋向于电子化的产品越来越多。广泛的电子化给我们带来了很大的便利空间。然而，也有未涉及的。比如我们现在使用的窗户，大部分都是人工开关的窗户。如果突然下雨，对于上班族是极大的不方便。相对于传统的开关窗户，现在的人们可以尝试使用智能化的开关窗系统。自动关窗器可以很好地解决高层住户、外出忘关窗一类人群对于突变天气的问题。该系统采用51单片机设计，通过雨量传感器来感应湿润值，再经三极管放大信号以及AT89C51单片机精致的I/O端口设计，来精确地辨别雨天。当水位传感器湿润到足够得值时，从而驱动步进电机关闭窗户，来阻止雨水进入室内。本设计通过四位数码管，来显示雨水湿润度，并设有“手动关窗”和“设置雨滴湿润值”两种便捷功能。来避免屋内物品被浸湿。避免下雨带来的物质损失。
目录
一、 绪论 1
（一） 课题研究的背景及现实意义 1
（二） 雨量感应电路的应用及设计的未来发展 1
（三）本课题的主要研究内容 1
二、系统硬件设计 1
（一）总体设计方案 1
1、系统工作原理及功能简介 1
2、系统框架图 2
3、微处理器的选择 2
4、雨量感应器的选择 2
5、显示子系统的设计 3
（二）单片机的主控模块 3
1、AT89C51单片机 4
2、时钟电路 8
3、复位电路 8
（三）雨量传感模块 9
1、雨量传感器的功能 9
2、雨量传感器的简介 10
3、雨量传感器的电路设计 10
（四）模/数转换模块 11
1、ADC0832芯片的功能 11
2、ADC0832芯片介绍 11
3、ADC0832芯片电路设计 11
（五）数码管显示电路设计 11
1、 数码管显示模块功能 11
2、数码管显示模块简介 12
3、数码管显示模块电路设计 12
（六）按键模块设计 13
（七）电机驱动模块 13
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1、电机驱动模块简介 13
2、电机驱动模块功能 15
3、电机驱动模块电路设计 16
三、系统软件设计 16
（一）软件的开发环境 16
（二）主程序 17
（三）显示数据子程序 18
（四）按键子程序 19
（五）雨量感应子程序 20
四、系统分析与调试 22
（一）软件调试 22
（二）硬件调试 24
五、总结与展望 28
（一）全文总结 28
（二）工作展望 28
致谢 29
参考文献 30
附录一 总原理图 31
附录二 源程序代码 32
附录三 毕业设计实物成果展 40
附录四 元器件清单 41
一、 绪论
（一） 课题研究的背景及现实意义
生活中人们普遍使用人工窗户，人工窗户简单地满足人们的需求。人工窗户需要人们时时记着，不能掉以轻心。虽然可以人为避免，但是概率还是存在的，下雨天小孩子可能在妈妈的叮嘱下记得关窗，随后又忘记了，这就很危险。所以，对于这一问题，本人设计了雨天下雨自动关窗器来避免该问题。
雨量传感器的应用，雨天自动关窗器，在传统窗户上电子化智能化，可以为居民宅提升安全度。外出居民如果外出忘记关窗。面对突然的雨天，可以设置雨天自动关窗器雨滴值，这时雨水传感器接收到雨滴后，通过电路传递信号。当雨滴值达到设定的值时，判别是雨天后，会自动通过单片机处理信号，再经过电路传送给步进电机，步进电机收到信号，开始转动，实现关闭窗户。这样可以很好地避免外出忘记关窗带来的危险，可以安心旅游，上班。所以，雨天自动关窗器可以在一定程度上保护家庭安全。
（二） 雨量感应电路的应用及设计的未来发展
雨量感应电路的应用及设计可以分为三个大部分：“雨量传感器、显示器、步进电机”。雨量传感器负责感应雨滴值，然后将感应到的雨滴值传给显示器，当显示值大于设定的值，判别为雨天，将信号传递给步进电机实现关窗。电器的智能化、安全意识的增强。传统的窗户没法完全避免安全存在的隐患。面对突如其来的雨天而窗户没有关，我们在家庭安装使用雨天自动关窗器，便是雨量感应电路的应用可以避免突来的雨天带来不必要的损失。
所以雨量感应电路在某种程度上，有较大的发展空间。
（三）本课题的主要研究内容
主要以51为核心的单片机设计，借助雨量传感器辨别雨滴，通过三极管放大以及单片机丰富的I/O端口设计，来控制它的准确性，实现基本识别雨滴的功能。当雨滴滴落到达一定强度的时候，可以带动驱动小电机进行关窗操作。借助该设计来增加人们对雨天自动关窗器的认识，起一个推广作用，希望我的设计得到大家的认证。
二、系统硬件设计
（一）总体设计方案
1、系统工作原理及功能简介
雨量感应电路，可以用于家庭安全辅助系统，可以防止突变的雨天带来的危险。传感器感应雨滴值达到设定的值发送雨天信号，感应雨天信号，辨别为雨天。然后步进电机收到雨天信号，开始转动，实现关闭窗户的功能。
2、系统框架图
从功能和结构上来看：雨量感应系统、显示系统、驱动系统、是本系统的核心组成部分。系统总体的框图结构如21所示。
图21 系统总体结构框图
如上图所示，该设计的核心由AT89C51作为控制芯片，控制步进电机的脉冲信号，如果步进电机收到一个脉冲信号，步进电机会按设定好的方向转一个固定的角度。我们借助脉冲来控制整个角位移量，然后可以实现准确地定位。也可以改变脉冲频率的快慢来改变步进电机转动的速度，从而实现运行适当的方向和速度。
3、微处理器的选择
使用AT89C51单片机。
关于AT89C51单片机，是我们较熟悉的单片机系统，AT89C51单片机与其他单片机比较优势在它的高性能、低电压、价格亲民。还具备32个I/O接口线、CMOS 8 位单片机。考虑到它的种种优点和我们的熟悉程度，可以更好地完成本设计的调试和编程，遇到问题也便于理解和发现。
本系统以AT89C51单片机为设计的核心单片机芯片。
4、雨量感应器的选择
雨量传感器
雨量传感器：借助感应板来收集雨滴，通过湿润度判别雨天。当雨滴打在雨水传感器上，感应板上雨水覆盖的面积读出湿润度的大小。雨水传感器能根据雨量大小有效的读出相应的湿润度。所需要的感应时间很短，能立即根据雨水量读出湿润度来判别雨天。具有准确度高、高效读取信息的优点。用雨水感应器来感应雨滴值可以准确及时的反应雨天。
目录
一、 绪论 1
（一） 课题研究的背景及现实意义 1
（二） 雨量感应电路的应用及设计的未来发展 1
（三）本课题的主要研究内容 1
二、系统硬件设计 1
（一）总体设计方案 1
1、系统工作原理及功能简介 1
2、系统框架图 2
3、微处理器的选择 2
4、雨量感应器的选择 2
5、显示子系统的设计 3
（二）单片机的主控模块 3
1、AT89C51单片机 4
2、时钟电路 8
3、复位电路 8
（三）雨量传感模块 9
1、雨量传感器的功能 9
2、雨量传感器的简介 10
3、雨量传感器的电路设计 10
（四）模/数转换模块 11
1、ADC0832芯片的功能 11
2、ADC0832芯片介绍 11
3、ADC0832芯片电路设计 11
（五）数码管显示电路设计 11
1、 数码管显示模块功能 11
2、数码管显示模块简介 12
3、数码管显示模块电路设计 12
（六）按键模块设计 13
（七）电机驱动模块 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
1、电机驱动模块简介 13
2、电机驱动模块功能 15
3、电机驱动模块电路设计 16
三、系统软件设计 16
（一）软件的开发环境 16
（二）主程序 17
（三）显示数据子程序 18
（四）按键子程序 19
（五）雨量感应子程序 20
四、系统分析与调试 22
（一）软件调试 22
（二）硬件调试 24
五、总结与展望 28
（一）全文总结 28
（二）工作展望 28
致谢 29
参考文献 30
附录一 总原理图 31
附录二 源程序代码 32
附录三 毕业设计实物成果展 40
附录四 元器件清单 41
一、 绪论
（一） 课题研究的背景及现实意义
生活中人们普遍使用人工窗户，人工窗户简单地满足人们的需求。人工窗户需要人们时时记着，不能掉以轻心。虽然可以人为避免，但是概率还是存在的，下雨天小孩子可能在妈妈的叮嘱下记得关窗，随后又忘记了，这就很危险。所以，对于这一问题，本人设计了雨天下雨自动关窗器来避免该问题。
雨量传感器的应用，雨天自动关窗器，在传统窗户上电子化智能化，可以为居民宅提升安全度。外出居民如果外出忘记关窗。面对突然的雨天，可以设置雨天自动关窗器雨滴值，这时雨水传感器接收到雨滴后，通过电路传递信号。当雨滴值达到设定的值时，判别是雨天后，会自动通过单片机处理信号，再经过电路传送给步进电机，步进电机收到信号，开始转动，实现关闭窗户。这样可以很好地避免外出忘记关窗带来的危险，可以安心旅游，上班。所以，雨天自动关窗器可以在一定程度上保护家庭安全。
（二） 雨量感应电路的应用及设计的未来发展
雨量感应电路的应用及设计可以分为三个大部分：“雨量传感器、显示器、步进电机”。雨量传感器负责感应雨滴值，然后将感应到的雨滴值传给显示器，当显示值大于设定的值，判别为雨天，将信号传递给步进电机实现关窗。电器的智能化、安全意识的增强。传统的窗户没法完全避免安全存在的隐患。面对突如其来的雨天而窗户没有关，我们在家庭安装使用雨天自动关窗器，便是雨量感应电路的应用可以避免突来的雨天带来不必要的损失。
所以雨量感应电路在某种程度上，有较大的发展空间。
（三）本课题的主要研究内容
主要以51为核心的单片机设计，借助雨量传感器辨别雨滴，通过三极管放大以及单片机丰富的I/O端口设计，来控制它的准确性，实现基本识别雨滴的功能。当雨滴滴落到达一定强度的时候，可以带动驱动小电机进行关窗操作。借助该设计来增加人们对雨天自动关窗器的认识，起一个推广作用，希望我的设计得到大家的认证。
二、系统硬件设计
（一）总体设计方案
1、系统工作原理及功能简介
雨量感应电路，可以用于家庭安全辅助系统，可以防止突变的雨天带来的危险。传感器感应雨滴值达到设定的值发送雨天信号，感应雨天信号，辨别为雨天。然后步进电机收到雨天信号，开始转动，实现关闭窗户的功能。
2、系统框架图
从功能和结构上来看：雨量感应系统、显示系统、驱动系统、是本系统的核心组成部分。系统总体的框图结构如21所示。
图21 系统总体结构框图
如上图所示，该设计的核心由AT89C51作为控制芯片，控制步进电机的脉冲信号，如果步进电机收到一个脉冲信号，步进电机会按设定好的方向转一个固定的角度。我们借助脉冲来控制整个角位移量，然后可以实现准确地定位。也可以改变脉冲频率的快慢来改变步进电机转动的速度，从而实现运行适当的方向和速度。
3、微处理器的选择
使用AT89C51单片机。
关于AT89C51单片机，是我们较熟悉的单片机系统，AT89C51单片机与其他单片机比较优势在它的高性能、低电压、价格亲民。还具备32个I/O接口线、CMOS 8 位单片机。考虑到它的种种优点和我们的熟悉程度，可以更好地完成本设计的调试和编程，遇到问题也便于理解和发现。
本系统以AT89C51单片机为设计的核心单片机芯片。
4、雨量感应器的选择
雨量传感器
雨量传感器：借助感应板来收集雨滴，通过湿润度判别雨天。当雨滴打在雨水传感器上，感应板上雨水覆盖的面积读出湿润度的大小。雨水传感器能根据雨量大小有效的读出相应的湿润度。所需要的感应时间很短，能立即根据雨水量读出湿润度来判别雨天。具有准确度高、高效读取信息的优点。用雨水感应器来感应雨滴值可以准确及时的反应雨天。
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