《基于单片机的智能窗远程控制系统设计》-工学论文，工程论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

基于单片机的智能窗远程控制系统设计

范文

王一平李梦达李迁黄天虎

摘要：在智能化愈发“流行”的时代，人们趋向于各种智能化家居，现结合单片机技术、传感器技术与远程控制技术，本文设计一种新型智能窗远程控制系统，提出了硬件与软件系统设计方案。该控制系统采用低功耗的单片机AT89S52作为主体控制中心，辅以多种传感器实时监测室内外环境并发送信号，由单片机AT89S52处理信号并根据信号结果通过控制步进电机从而实现对窗户的智能控制。

Abstract： In the era of more and more "popular" intellectualization， people tend to all kinds of intellectualized households. This paper designs a new type of intelligent window remote control system， which combines single-chip technology， sensor technology and remote control technology， and puts forward the design scheme of hardware and software system. The control system uses AT89S52， a low-power single-chip computer， as the main control center， assisted by a variety of sensors to monitor the indoor and outdoor environment in real time and send signals. The signal is processed by AT89S52， and the intelligent control of windows is realized by controlling stepper motors according to the results of signals.

关键词：单片机;控制系统;智能窗;远程控制

Key words： single chip microcomputer;control system;intelligent window;remote control

中图分类号：TP271+.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章编号：1006-4311（2019）18-0131-03

0? 引言

随着当今时代的发展和科技的进步，人民的生活水平和质量普遍提高，因而人们对于高品质的生活质量以及智能化的家居控制系统也愈发关注，从而“智能”这个概念，也愈发深入人心。与此同时，随着科学技术、生产条件、生活水平的改善和提高，建筑结构的封闭化室内办公人员的增加，室内空气品质的研究吸引了越来越多人的关注。当今社会随着人口数量的增加和人群密集程度增高，工业化的迅速发展，环境恶化程度进一步加深，空气质量日渐下降，空气污染及呼吸道问题已经成为国民疾病的主要杀手之一，保证良好的通风透气是保持呼吸健康的必要保证。室内一旦突发的煤气天然气等有毒气体泄漏事件就急需及时开窗通风透气，避免发生更大的事故。社会的发展同时不可避免地提高了人们工作时间的占比，因此而经常会无法顧及到家中的情况。早晨出门上班时开窗给房子通风透气，但是在梅雨季节经常下雨，会导致室内被雨打湿的情况但是房主在外工作无法及时关窗，造成非常大的困扰。而此项目就是致力于解决此类问题，从而提高我们的健康生活质量水平。

通过窗户系统化、智能化以及空气质量检测所得出的具体数据，比较室内外的空气质量，以及结合使用者的生活习惯，对窗户进行自动化管理，同时也能通过远程控制，完成效果最佳的室内通风换气的过程，减少对生活在封闭空间人们的健康造成的威胁，为我们营造更加健康舒适的环境，同时也给繁忙的都市人，带来更多的方便。

1? 总体设计架构

该智能窗控制系统是采用低功耗的AT89S52单片机作为整个系统的核心运算器件，通过接受数据采集系统的数据，经过内部系统处理，再转入主控电路模块，存储和发出控制信号，来控制可编程控制模块，而储存信号的同时反馈给PC机，然后在液晶显示板显示数据或者空气污染度曲线，当污染度达到限定要求，单片机控制步进电机进行窗户的运动，达到生活所要求的空气质量数据点。并且能够通过无线模块实时对家中的空气质量进行远程监控及控制。

2? 硬件设计

2.1 单片机最小系统设计[2]

单片机最小系统由AT89C52芯片、晶振电路和复位电路组成如图2所示。

本系统采用的时钟方式为AT89C52芯片内部时钟方式，内部时钟方式具有低功耗的优点。

为了初始化单片机内部的某些特殊功能寄存器，必须采用复位的方式，复位后可使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初始状态开始正常工作。

2.2 雨滴传感器模块

雨滴传感器模块使用宽电压LM393比较器[3]，有两种输出形式：数字开关量输出（0和1）和模拟量A0电压输出。接上5V电源，电源指示灯亮，当下雨时D0输出为低电平，开关指示灯亮;当无雨时D0输出为高电平，开关指示灯灭。A0模拟输出连接单片机AD口检测雨量大小，经单片机数据处理后控制电机正反转从而实现窗户的开合。

2.3 光电开关传感器模块

光電传感器模块所采用的光电开关为漫反射型，当光电开关的光源发射光束时，接受的部分产生漫反射，发射器和接收器各自在窗户的两端构成单个的标准部件，当接收器反射足够的光返回到接收器时，开关状态发生变化。窗户轨道上有异物，漫反射型光电传感器输出低电平，经单片机数据处理后控制电机停转从而保护电机;轨道无异物，漫反射型光电传感器输出高电平，单片机控制电机正常运行。

2.4 室内有毒气体检测模块

从而通过控制电机的正反转来控制窗户开合。

2.5 光学灰尘传感器模块

光学灰尘模块传感器模块采用的是PM2.5传感器GP2Y1014AU，光学灰尘传感器是常见的空气净化系统的重要部分，其高效性在检测类似于PM2.5等微小颗粒是非常明显的。在光学灰尘传感器装置中，对角放置一个红外发光二极管和一个光电晶体管，可以检测到空气中微小颗粒的反射光。该传感器具有低消耗的特点，可以搭载7VDC的传感器。其输出的是一个模拟电压正比于所测得的微小颗粒的浓度，PM2.5浓度越高电压越高，当PM2.5的值高于24小时平均浓度小于75微克/立方米，单片机控制电机反转关闭窗户。

2.6 远程控制模块

远程控制模块使用LK-802C联控单路远程WIFI开关，该开关支持自锁、电动以及遥控的功能。通过手机APP可以远程控制电机的正反转和停止功能。本模块优势：采用WiFi作为控制信号，可实现控制的自由性;可通过手机APP自由切换开关模式：自锁点动互锁;控制电路和驱动电路高度隔离，最大限度减少了交流高压对控制电路的干扰，提高控制精度。

2.7 电机驱动模块

此步进电机[4]驱动器有6个输入端，可方便地接成共阳或共阴的输入形式，输入脉冲的电平是5V，若是12V电平脉冲则要串一个1K的电阻，若是24V电平脉冲则串一个2.4K电阻;CLK有脉冲信号是电机运行，无脉冲信号时自动进入所设定的半流状态，锁定电机;CW低电平或悬空时电机正转，高电平时反转;EN低电平或悬空时为工作状态，高电平时为脱机状态。

2.8 显示器模块

选用LCD2004显示屏作为显示模块，满足了智能窗可视化要求。LCD2004具有三大优势：体积小安装方便;低功耗带来的是更低的能源消耗;显示内容丰富可满足智能窗数据显示要求。LCD2004采用标准的20脚接口，显示内容为20字符*4行，字符点阵：5*8点，驱动电压为5V并且带有字符对比度调节和背光。

LCD2004具体连接线路图如图4所示。

3? 系统软件设计

本系统使用Keil作为编译软件，Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，本系统采用C语言编写方法，相较于汇编，C语言在功能、可读性、结构性、维护性上更具有优势。软件编写的整体思路是将系统按功能模块化划分为六个部分，分别是检测值发送模块、上位机模块、上位机接口模块、手持机（数据）模块、手持机（质量）模块、执行控制模块。然后根据六个不同的模块要实现的功能写各个子程序。图5为系统流程图。

4? 结语

该系统选用的单片机为52增强型，相比之于51型功能更为强大，ROM和RAM的存储空间更为大，同时具有较高的性价比以及较强的抗干扰能力，能够更加准确的完成对室内空气数据的采集以及数据处理工作。同时基于单片机为核心的控制系统，硬件与软件能够结合在一起，达到了简化电路的效果，同时也节约了成本。同时该系统还有很强的延展性，它使得相互独立的家居更加智能化，人性化。

参考文献：

[1]罗昱开.基于AT89C52单片机的智能家居系统设计[J].电子设计工程，2019，02：71-74.

[2]郭天祥.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2012，11：35-36.

[3]王佳宇，秦磊，钱网，吴定会.基于单片机的智能窗户控制系统的设计[J].物联网技术，2018，05：45-46.

[4]周云聪.基于AT89C51 单片机的步进电机伺服系统设计[J].山东工业技术，2019，01.

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。