多功能智能窗户的设计与实现(附件)【字数：10446】
摘 要在经济和社会不断发展的21世纪，人们的生活水平和生活质量不断提高，高科技产品也不断涌现，各种各样的智能家居产品也随之陆陆续续地问世。门窗是家庭智能化安全防范系统的一个重要组成部分，但目前家居中人们参照实时环境对于窗户的控制，如光照强弱改变、开关窗的时间、室内温湿度的改变、可燃气体、烟雾的出现等，都需要人工来操作， 即目前人们常用的窗户控制方式大多还是非智能化的，而这样的窗户使用条件已然不能适应现代人类快节奏的生活 ，这给人们带来了很大的不便。针对于此，在分析和研究当前一些窗户控制设备基础上，设计一款基于单片机的多功能智能窗户控制系统。该设计将以STC89C52单片机为主控部件，加入多种控制器和传感器，包括 DHT11 温湿度传感器、 GY-30 光照传感器、红外热释传感器、步进电机、 LCD1602 显示屏、M2-Q烟雾传感器等装置，来对窗户的温湿度检测、光照检测、烟雾检测及控制、LCD 显示等功能，通过控制一个步进电机，最终实现窗户的打开和关闭。通过测试，该系统可以实现智能化控制的目的，可以实现多功能智能窗户功能的基本要求具有操作简便，价格低廉，节能环保等特点。本设计将充分考虑到不同人群对智能窗户的使用需求，比如工作繁忙、追求便捷的年轻人使用APP控制开关窗，而力气较弱、行动不便的老年人和小孩儿童则可以使用按钮自动开关窗。除传统的开关窗功能外，本设计还添加了环境监测传感提醒等功能，这样真正实现了智能窗户应用的多功能性、安全性、便利性、舒适性和艺术性。此外，该系统的设计以轻量化和小型化为主，对智能家居的研究和开发具有一定的参考价值，为以后大规模生产提供了一定原型。
目 录
第1章 前言 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3研究目的和意义 2
1.3.1研究目的 2
1.3.2研究意义 2
1.4全文组织结构 2
第2章 多功能智能窗户系统总体分析 4
2.1多功能智能窗户系统概述和用户特点 4
2.2多功能智能窗户系统整体设计思路 4
第3章 多功能智能窗户系统硬件设计 7
3.1液晶显示与按键切换控制模块 7 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
3.1.1液晶显示屏选型 7
3.1.2 LCD1602特性及电路设计 7
3.2传感器环境监测模块 8
3.2.1温湿度传感器 8
3.2.2光照强度传感器 9
3.2.3烟雾传感器 10
3.2.4雨滴传感器 11
3.2.5热释红外传感器 12
3.3电机驱动模块 13
3.3.1电机驱动选型 13
3.3.2步进电机工作原理 13
3.4主控芯片模块 13
3.5 APP蓝牙控制模块 14
第4章 多功能智能窗户系统软件设计 16
4.1液晶显示与按键切换控制模块软件设计 16
4.2传感器环境监测模块软件设计 18
4.3电机驱动模块软件设计 23
4.4主控芯片模块软件设计 25
4.5 系统总体功能设计 27
第5章 系统仿真与实现 29
5.1软件仿真 29
5.1.1 Protues仿真环境介绍 29
5.1.2多功能智能窗户软件仿真 29
5.2硬件仿真 29
5.2.1 Altium Designer仿真环境介绍 30
5.2.2多功能智能窗户硬件仿真 30
5.3 Keil uvsion5开发环境介绍 30
5.4多功能智能窗户的焊接过程及实物展示 31
5.4.1多功能智能窗户焊接过程 31
5.4.2多功能智能窗户实物展示 32
第6章 总结与展望 33
6.1总结 33
6.2 展望 33
附 录 35
参考文献 36
致 谢 37
第1章 前言
1.1研究背景
随着时代的发展，近年来, 人工智能成为继“互联网+”之后广受追捧的又一个概念, 汽车、医疗、金融等许多传统行业都与人工智能结合起来, 发掘出了巨大的市场潜力,我国房地产行业也毫不例外[1]。
伴随着我国房地产行业快速发展，我国门窗幕墙行业也紧随其后。对于一套居住房屋来说，门窗显然是占据了其中很重要的一部分。有统计资料显示，一般来说一个建筑物，如果按建筑面积来看，会有1/10是窗，百分之十五是门；那么如果全国每年新建的房屋面积为30亿平方米，门窗的需求量就为8亿平方米左右。再者，如果考虑到原有城乡房屋建筑的窗户改造，每年窗户的安装量至少要达到15亿平方米。这样以每平方米窗户50元计算，全国窗户消费需求空间为750亿元，并且还有不断扩大的趋势。据前几年的统计资料显示，已经展现出包括智能窗户在内的智能家居巨大的客户需求市场，而近些年毫无疑问会更甚。
窗户作为我们日常居家对外“交流”的“眼睛”，将其智能化将是家庭智能化安全防范系统的重要一步。智能窗户即是由一系列机械传动装置，加配现代传感器像烟雾传感器、红外热释传感器等装置组成，即是一种智能化的控制系统，是一种高科技产品，具有网络化、人性化的特点。使用智能窗户，居家控制窗户将会变得方便、安全，用户可以对窗户进行安全设置并可以随心控制，最终人们的居家环境将会迎来非常大程度的进步，因此实现门窗智能化对于便捷大众生活具有重要意义[2]。
1.2国内外研究现状
在世界范围内，不同国家先后提出的智能家居方案不同。
在国外，智能家居常被称为“Smart Home”。国外智能家居技术相对成熟, 因为智能家居技术起步较早。现目前，譬如三星、摩托罗拉、松下、英特尔等都已开始建立智能信息和家居公司，许多计算机、通信、家电行业的巨头都已认识到了“smart home”的巨大潜力[3]。再早期一些，像安防报警、可视对讲、宽带网络接入等逐渐构成了家庭智化系统的新加坡模式；而在今天，智能家居系统势必会拥有更加丰富的内容，越来越多的科学和技术公司开始投身到智能家居行业的建设大军中，如今的智能家居市场已经不再是海尔、微软等专业家电控制和IT厂家的天下。
而在我国，国外智能家居的先一步发展为我国智能家居的技术蓬勃发展提供了早期基础。早期的我国，国家已经从政策方面着手准备智能家居的建设方案。比如1986年，国家科委和计委将“智能化办公大楼可行性研究”列为了国家“七五”重点的科技公关项目。2006年，智能家居建设学术领域迎来最繁忙的一年；同年9月，第六届上海智能家居、家庭自动化技术设备展览会在上海开办。直到目前, 国内的智能家居行业已经迈入了发展的快车道[4]；现在随着科技的发展进步,人们在对生活质量有了新的看法的同时，也对智能家居系统产生了更高的要求[5]，当然作为其中一员的智能窗户也不例外。
目 录
第1章 前言 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3研究目的和意义 2
1.3.1研究目的 2
1.3.2研究意义 2
1.4全文组织结构 2
第2章 多功能智能窗户系统总体分析 4
2.1多功能智能窗户系统概述和用户特点 4
2.2多功能智能窗户系统整体设计思路 4
第3章 多功能智能窗户系统硬件设计 7
3.1液晶显示与按键切换控制模块 7 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
3.1.1液晶显示屏选型 7
3.1.2 LCD1602特性及电路设计 7
3.2传感器环境监测模块 8
3.2.1温湿度传感器 8
3.2.2光照强度传感器 9
3.2.3烟雾传感器 10
3.2.4雨滴传感器 11
3.2.5热释红外传感器 12
3.3电机驱动模块 13
3.3.1电机驱动选型 13
3.3.2步进电机工作原理 13
3.4主控芯片模块 13
3.5 APP蓝牙控制模块 14
第4章 多功能智能窗户系统软件设计 16
4.1液晶显示与按键切换控制模块软件设计 16
4.2传感器环境监测模块软件设计 18
4.3电机驱动模块软件设计 23
4.4主控芯片模块软件设计 25
4.5 系统总体功能设计 27
第5章 系统仿真与实现 29
5.1软件仿真 29
5.1.1 Protues仿真环境介绍 29
5.1.2多功能智能窗户软件仿真 29
5.2硬件仿真 29
5.2.1 Altium Designer仿真环境介绍 30
5.2.2多功能智能窗户硬件仿真 30
5.3 Keil uvsion5开发环境介绍 30
5.4多功能智能窗户的焊接过程及实物展示 31
5.4.1多功能智能窗户焊接过程 31
5.4.2多功能智能窗户实物展示 32
第6章 总结与展望 33
6.1总结 33
6.2 展望 33
附 录 35
参考文献 36
致 谢 37
第1章 前言
1.1研究背景
随着时代的发展，近年来, 人工智能成为继“互联网+”之后广受追捧的又一个概念, 汽车、医疗、金融等许多传统行业都与人工智能结合起来, 发掘出了巨大的市场潜力,我国房地产行业也毫不例外[1]。
伴随着我国房地产行业快速发展，我国门窗幕墙行业也紧随其后。对于一套居住房屋来说，门窗显然是占据了其中很重要的一部分。有统计资料显示，一般来说一个建筑物，如果按建筑面积来看，会有1/10是窗，百分之十五是门；那么如果全国每年新建的房屋面积为30亿平方米，门窗的需求量就为8亿平方米左右。再者，如果考虑到原有城乡房屋建筑的窗户改造，每年窗户的安装量至少要达到15亿平方米。这样以每平方米窗户50元计算，全国窗户消费需求空间为750亿元，并且还有不断扩大的趋势。据前几年的统计资料显示，已经展现出包括智能窗户在内的智能家居巨大的客户需求市场，而近些年毫无疑问会更甚。
窗户作为我们日常居家对外“交流”的“眼睛”，将其智能化将是家庭智能化安全防范系统的重要一步。智能窗户即是由一系列机械传动装置，加配现代传感器像烟雾传感器、红外热释传感器等装置组成，即是一种智能化的控制系统，是一种高科技产品，具有网络化、人性化的特点。使用智能窗户，居家控制窗户将会变得方便、安全，用户可以对窗户进行安全设置并可以随心控制，最终人们的居家环境将会迎来非常大程度的进步，因此实现门窗智能化对于便捷大众生活具有重要意义[2]。
1.2国内外研究现状
在世界范围内，不同国家先后提出的智能家居方案不同。
在国外，智能家居常被称为“Smart Home”。国外智能家居技术相对成熟, 因为智能家居技术起步较早。现目前，譬如三星、摩托罗拉、松下、英特尔等都已开始建立智能信息和家居公司，许多计算机、通信、家电行业的巨头都已认识到了“smart home”的巨大潜力[3]。再早期一些，像安防报警、可视对讲、宽带网络接入等逐渐构成了家庭智化系统的新加坡模式；而在今天，智能家居系统势必会拥有更加丰富的内容，越来越多的科学和技术公司开始投身到智能家居行业的建设大军中，如今的智能家居市场已经不再是海尔、微软等专业家电控制和IT厂家的天下。
而在我国，国外智能家居的先一步发展为我国智能家居的技术蓬勃发展提供了早期基础。早期的我国，国家已经从政策方面着手准备智能家居的建设方案。比如1986年，国家科委和计委将“智能化办公大楼可行性研究”列为了国家“七五”重点的科技公关项目。2006年，智能家居建设学术领域迎来最繁忙的一年；同年9月，第六届上海智能家居、家庭自动化技术设备展览会在上海开办。直到目前, 国内的智能家居行业已经迈入了发展的快车道[4]；现在随着科技的发展进步,人们在对生活质量有了新的看法的同时，也对智能家居系统产生了更高的要求[5]，当然作为其中一员的智能窗户也不例外。
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