基于单片机的智能窗户（蓝牙）-设计说明书
电子校园网 编号：
CP-51-2021-011-LW
设计摘要：
本论文旨在设计一种基于STC89C52单片机的智能窗户系统。该系统由中控部分、输入部分和输出部分组成。中控部分采用STC89C52单片机作为核心控制器，负责获取输入部分数据并控制输出部分。输入部分包括DS18B20温度检测模块、风速传感器和ADC0832组成的风速检测模块、雨量检测模块和ADC0832组成的雨量检测模块、蓝牙模块和独立按键。输出部分包括LCD1602显示模块、四相步进电机和蜂鸣器。通过这些模块的协同工作，系统能够实现温度、风速、雨量的检测和显示，以及窗户的自动控制和远程控制。实验结果表明，该智能窗户系统具有良好的稳定性和可靠性，能够提高窗户的便利性和安全性。本论文的研究成果对智能家居领域具有一定的应用价值和推广意义。
关键词：单片机；雨量检测模块；风速检测模块；步进电机
字数：11000+
实物链接：
仿真链接：
开题报告链接：
内容预览：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 温度检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 液晶屏显示模块
3.4 DS18B20传感器检测温度模块
3.5 风速传感器
3.6雨滴检测传感器
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 蓝牙连接检测实物测试
5.3 设置开关阈值实物测试
5.4 定时开关窗帘实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
门窗是家庭智能化安全防范系统的一个重要组成部分，是一种智能化的控制系统，它由现代微型机、先进传感器(温度传感器、湿度传感器等)、等一系列机械传动装置组成，是具有智能化、人性化、网络化的高科技产品。可以对窗户进行随心所欲的控制和安全措施，它具有时尚、方便、安全等特点，使人们的家居环境得到较大的改善。再者通过我们发现目前整个市场上存在许多不足之处。当前智能窗户的功能还不是很完善，虽然市场上有下雨时能自动关窗的装置，但在雨过天睛后并不能适时自动开窗。这就会让主人在下班回家后觉得屋内空气不流通、不清新等。因此，本设计中，我们设置温度最小值，雨量最大值以及风速最大值，当检测风速大于设置的风速,检测雨量大于设置的雨量，检测温度小于最小温度时都会自动关窗。并且我们可以设置时间，周期性的自动换气，更重要的是，我们能通过手机蓝牙控制窗户的开关。这样就很大程度上方便了人们的生活。
目前，智能窗户的应用以及模式用越来越受广大人民的欢迎，在许多大城市中，很多小区都实现智能化 管理，其中智能窗户的应用相当的重要一部分。因此，我们研究智能窗户（蓝牙）具有重要的意义。
1.2 国内外研究现状
2018年张学义，史成乾发明公开了一种基于Android手机蓝牙控制的智能百叶窗控制系统,包括Android手机,蓝牙接收模块,单片机处理器,电机驱动模块,直流电机,电机驱动模块用于驱动电机控制百叶窗叶片旋转角度.Android手机中内置蓝牙及蓝牙APP,蓝牙接收模块和单片机串口连接,手机蓝牙和蓝牙接收模块成功配对后,利用无线通信向单片机的串口发送调整叶片角度的控制数据,经单片机处理后产生和输出相应的驱动控制信号至电机驱动模块,驱动直流电机正转,反转和刹停,控制百叶窗帘叶片的开合旋转角度.系统通过手机蓝牙和APP实现遥控百叶窗帘叶片的开合,突破局限于专用遥控器的限制,提供了家居智能控制的新方法[1] .本发明的控制方式适用性强,价格低廉,操作简便,节能实用。
2020年崔承毅、陈景、高庆华、刘小雨、王开宇针对单片机(MCU)综合设计实验,以单片机为核心,设计了智能窗户控制系统.该系统具有蓝牙无线通信功能,可通过手机App控制窗户的打开和闭合.在打开状态下,可根据传感器的检测结果自动控制窗户闭合.使用雨滴传感器,湿度传感器TH11,PM2.5传感器等进行环境检测,通过LCD进行状态显示,采用App Inventor进行手机App的设计[2] .该项目紧密结合实际应用,多知识点结合,易于发挥学生主动性和创造性,取得了较好的效果。
家庭自动化是一种智能的、功能齐全的单元系统，可以促进家庭流程，而不会不必要地使用户的生活复杂化。可以连接设备，这些设备又通过集中式控制单元进行连接和通信，这些控制单元可通过移动电话访问。这些设备包括灯，电器，安全系统，警报器以及许多其他传感器和设备。2020年S 探头，奥古多，普·乌梅纳介绍了一种基于蓝牙的智能家居自动化系统的设计和实现，该系统使用外设接口控制器（PIC）微控制器（16F1937）作为主处理器，电器通过继电器连接到微控制器的外设端口。项目中的电路是用Diptrace软件设计的。PCB布局设计完成[3]。功能齐全的智能家居原型已经建成并演示到功能。
有效利用有限的能源资源是防止因严重能源损失而造成的重大停电的核心方法。智能窗户可调节从入射阳光传递的热能，作为替代技术，通过抑制不必要的能源使用（例如建筑物内的空调或供暖）来解决快速接近的能源危机，引起了极大的兴趣。在这里，2020年SK Kang，HH Dong，HL Chang，HS Lim，JH Cho展示了一套双重响应智能窗户的材料和设计理念，这些材料和设计理念有效地减少了我们有限的能源储备的消耗。所提出的智能窗口基于热响应聚合物水凝胶的较低临界溶解温度与石墨烯基柔性加热器的电驱动相结合的概念;这种组合有助于主动控制被动式移动热响应智能窗口。所提出的智能窗户表现出高于90%的高度可调透明性，这相当于从入射光的高透射到在热或电刺激下穿透的完全阻断的几乎瞬时的变化。特别是，当模型房屋的窗户被开发的柔性智能窗户所取代时，白光照射下室内温度的增量率急剧降低。这种类型的主动光控制系统有望创造一个新的机会，通过管理传输到房屋内部的光能来实现加热，冷却和照明成本的节省[4]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计旨在开发一种智能窗户系统，以提供更便捷、安全和智能化的窗户控制体验。该系统采用STC89C52单片机作为核心控制器，并结合其他模块实现中控、输入和输出功能。
中控部分负责获取输入部分的数据，并进行相应的处理和控制操作。输入部分包括温度传感器、风速传感器、雨量传感器、蓝牙模块和独立按键。这些模块能够实时获取环境参数和用户指令，为系统提供必要的输入数据。
输出部分通过LCD显示模块展示窗户状态、温度、风速等信息，通过电机模块实现窗户的开关操作，并通过蜂鸣器提供相应的提示音。
通过该设计，用户可以方便地监测和控制窗户的状态，实现窗户的自动化控制。此外，用户还可以通过蓝牙模块远程控制窗户，提高系统的灵活性和便利性。
总之，本设计旨在通过STC89C52单片机和其他模块的协同工作，实现智能窗户系统的自动控制和远程控制功能，为用户提供更加智能、舒适和安全的窗户使用体验。
