基于单片机的智能窗户控制系统设计

第第页基于单片机的智能窗户控制系统设计摘要随着科技的进步，我国经济水平也有了快速的发展，与此同时人们对美好生活的向往也是越来越高，从而自动化居家设备也在被人们逐渐所推崇和使用。所以在这个背景下设计一款智能窗户是十分具有意义的。目前我们平时使用的窗户在下雨或者在刮大风又或者有沙尘天气的时候是不可以自动关闭的，这给我们的生活带来了许多不便利，当然也给我们带来了经济上的损失。所以在这种背景下选择一款智能窗在很大程度上就会让我们不再因为这些问题成为困扰我们生活上的烦恼。同时随着社会进步和发展，智能窗户取代现在日常家庭中的普通窗户将会成为一种不可阻挡的潮流。本篇论文介绍了智能窗户的工作原理以及设计方法，这个系统的核心是C52单片机。其中这个系统DHT11温湿度传感器是用来收集室内的温度和湿度的数据，并以数字信号的形式将其发送以进行处理。MQ-2传感器用于检测烟雾浓度。本文介绍了智能窗控制系统的硬件和软件组件的设计和实现。硬件电路包括：温湿度传感器电路，烟雾探测器电路和电机控制电路。STC89C52RC单片机会先处理传感器发送的信号，之后根据预设好的值进行对比之后控制电机的运行，以打开和关闭窗口，从而实现自动控制窗口。关键词：智能窗户控制，STC89C52单片机，DHT11温湿度传感器，MQ-2传感器，电机控制DesignandImplementationofIntelligentWindowControlSystemBasedonSCMAbstractMitdemFortschrittvonWissenschaftundTechnologieundderraschenEntwicklungderWirtschaftsteigtderBedarfderMenschenanLebensqualitätimmerhöher,undauchdieMenschengenießenallmählichdieAutomatisierungsausrüstung.Daherwirdvorgeschlagen,eineArtintelligentesFenstersystemzuentwerfen.DerzeitkanneingewöhnlichesFensternichtautomatischheruntergefahrenwerden,wennesregnet.DerWindistStaubwetter.DiesführtzuUnannehmlichkeitenundwirtschaftlichenVerlusten.IndiesemFallkanndieInstallationeinesintelligentenFenstersdazuführen,dassdieseProblemenichtzuunserenProblemenwerden.IntelligenteFensteranstellevonnormalenFensternwerdennunzumTrend.DasArbeitsprinzipunddieEntwurfsmethodeeinesintelligentenFenstersbasierendaufdemSTC89C52RC-MikrocontrollerwerdenindiesemDokumentbeschrieben.DasFeuchtigkeits-undTemperatursignalwirdvonderDHT11-ErfassungdesTemperatur-undFeuchtigkeitssensorserfasst,undRauchwirdvomMQ-2-Sensorerfasst..Digitalsignalsaretransmittedtothemicrocontroller.Thispaperintroducesthehardwareandsoftwareparts.Thecontrolsystemincludestemperatureandhumiditydetectioncircuit,smokedetectioncircuitandmotorcontrolcircuit.SCMisresponsetoprocesscorrespondingsignals,thustorealizethecontroloftheconnectedwindowaccordingtotemperatureandhumidityandsmoke.Keywords:IntelligentWindowControl,STC89C52,DHT11,MQ-2,MotorControl目录TOC\o"1-3"\h\u197691绪论 5197691.1智能窗的产生及意义 5197691.2国内发展现状及趋势 6197691.3国外发展现状及趋势 8103411.4智能窗发展的趋势 11214142研究方案 12103412.1主要实现的功能 1454242.2设计方案 1445872.2.1设计总体设想 1516232.2.2单片机的方案 1534412.2.3电源模块的方案 152.2.4传感器模块的方案 157799温湿度传感器模块 157288烟雾传感器模块 16230753系统设计目标 18214123.1系统功能需求 1869843.1.1温湿度度采集模块 19286693.1.2烟雾采集模块 19257153.1.3电机控制模块 19183813.2系统非功能需求 1970504系统设计 19285194.1温湿度的读取 20167774.2MQ-2的检测 20289644.3电机的驱动 217034.4传感器信号处理 21300465系统实现 21197435.1系统主程序 21323035.2系统仿真 25225955.3仿真系统硬件 25143295.3.1处理器模块 27143295.3.2驱动系统模块 27143295.3.3时钟电路 2767775.3.4单片机内部组成 29168375.3.5引脚定义 3093225.3.6复位电路 31256135.3.7电机控制电路 31232675.4程序烧写 32204345.5测试 33134696结论 3513469参考文献 3613469致谢 371绪论1.1智能窗的产生及意义当前，中国经济正处于高质量发展阶段，人民生活水平逐步提高。人们自然会要求自己的房屋升起，这不仅体现在舒适性和舒适性上。对住房的渴望更多地体现在对安全和智能的更高要求上。但是，由于粗心大意，一些建筑物经常发生火灾或煤气泄漏，财产被盗等危险情况，给家庭和企业造成巨大损失。除了工业控制，我们现在的生活相较古代有了极大地提升，很重要的一点就是家电的发明。而随着人们对美好生活的向往逐渐提高，反应在生活的方方面面来看的话，就是人们迫切需要智能家居设备来进一步地去提高人们的生活水平，例如智能窗户，其安全的自动关闭窗户系统可以可靠地执行日常的开启和关闭工作。遇到煤气泄漏时，它可以自动关闭窗户，使人们可以更安全，舒适地工作，同时可以确保居民的生命和财产不致丧命。智能家居控制系统的应用使人们的生活环境更加符合现代社会和环境保护的要求。同时，作为智能家居不可或缺的一部分，智能窗户可以承载越来越多的功能。智能窗户是实现通风，照明和防盗的必要功能，同时也是一扇面向对外世界的窗户。在现代家庭中，窗户具有良好的装饰，照明，防尘和其他功能，并且是建筑不可缺少的一部分。同时，从实际意义上讲，这也是现代家庭的切入点。近年来，智能技术逐渐渗透并发展到普通家庭市场，这导致门上智能产品制造商的数量迅速增长。在目前的市场阶段，智能门锁已经是智能家居安全保护的重要组成部分，但相反，制造商似乎已经开始在对在窗户进行智能化的探索。智能窗户可以做到在传统窗户上无法实现的功能，例如使用小爱同学之类的语音助手来控制窗户，从而实现窗户的开关。而WIFI在家庭技术中的普及使我们可以通过手机程序来控制窗的状态。目前，市面上最高端的智能窗还具有透明的触摸屏幕如此神奇的功能，它可以显示一些信息，例如当前的天气状况以及室内和室外空气质量但不会影响透明度。在这种情况下，智能窗控制系统的设计思想应运而生。1.2国内发展现状及趋势智能窗户通常是指带有防盗，报警和自动关闭窗户系统的窗户。智能窗户原先仅在某些公共场所或高档商业房屋和大型购物中心中使用，但随着技术的发展，现在它们也广泛用于普通小康家庭。智能窗口控制系统通常有无线发送和接收设备，主控制终端控制器和其他控制组件。目前，智能窗户系统一般都集成了声，光，机，电，通讯等功能。在这种情况下，智能窗户是普通家庭选择智能家居的理想选择。同时，现有市场上还有另一种类型的智能窗户，它是用一种特殊的玻璃或者塑料通过特殊的工艺生产出来的，其可以感知太阳光线强度，之后在太阳线过强的情况下会自动变色从而降低室内温度。当前，随着中国经济正在快速发展，社会的信息化水平也在日益提升，智能家居的概念也会逐渐走进人们的日常生活。在我国，居住区智能的定义是指利用4B技术为居住区的服务和管理提供一种高科技的智能手段，从而实现快速，高效的增值服务，提高了居住区的管理水平。为居民提供安全舒适的环境。我们有理由相信，人们的生活水平在不断提升，同时也会追寻更加高效的生活方式，二智能家居系统则可以完美的做到这一点。因此在不久的将来，没有智能家居系统的房屋将与今天没有移动互联网的手机一样古老。随着中国城市化的发展和技术创新，它也不断为该行业提供新的增长和新的动力，智能窗户的添加可能为该市场带来新的变数，从而使这一传统行业走上转型升级和品牌关注。目前，中国的智能家居市场具有以下特点：首先，市场潜力巨大，因为过去十年来中国房地产行业发展非常迅猛，而智能家居作为其产业链的下游产业，它的市场前景应该非常乐观并且值得关注。第二个是这类智能窗户的制造商很多，但大多数都位于一线城市，如北上广深。到目前为止，这些制造商尚未形成一定规模。第三，我国尚未制定该行业的统一标准，这导致许多中小型企业自己进行市场调查，以了解客户对产品开发质量的需求。这之间存在一个重大问题就是产品不兼容。这种情况确实有春秋战国的感觉。1.3国外发展现状及趋势在1980年代，美国的艾森豪威尔辛柯顿州诞生了历史上第一座真正意义的智能建筑。至此，许多发达的国家也开始提出自己的智能家居方案。在当前社会，智能家居已经在例如法国、德国等发达国家中被广泛地得到使用。以新加坡为例，家庭智能系统通常包括以下功能：抄表，安全警报，可视对讲等，它还可以通过宽带网络访问系统。截至目前，国外智能化的家居系统已经相对得到普及，其中比较出名的品牌主要有：美利坚合众国的cdogtrol4、easvhouse、韩国特刊苏、法国城市霍尼韦尔pfdfddariet等。1.4智能窗发展的趋势随着科学技术的日新月异，我们有理由相信未来我们需要更舒适的居家生活这需要智能家居系统的帮助。因此在未来，会有许多房地产开发商去开发相关智能生活概念的房地产项目。所以我相信，智能家居肯定会在不久的将来大面积普及到千家万户。就目前的情况来看，智能家居行业的发展可谓迅速，但是仍然无法满足广大消费者的需求，所以未来的智能家居行业还是会朝着成熟度和智能化方向发展。企业为了产生额外的投资回报，他们不仅需要增加生产规模和提高产品的质量。但由于国际金融危机和外交政策环境的影响，智能窗户行业的未来市场形势以及诸多外部因素的影响值得大家关注。当前，智能窗系统正朝着集成和多功能等各个方向发展。根据国内智能门窗市场的一些特点，在未来应该会进入到行业整合的阶段，这个阶段下的产品有一大特点就是模块化，这便是可以根据用户需求进行产品的开发。这不仅满足了不同需求的用户，而且节省了成本并使用了通用端口，因此无需开发一些需求较少的端口。2研究方案单片机可以通过传感器返回的数据自动检测目前环境的情况，根据提前设定好的值来进行窗户开关的控制，并且可以实时显示目前环境的一些数据。系统框图如下:图1系统总体框图42.1主要实现的功能(1).低温自动关窗：传感器采集到当前室内外温度数据与之前设定的数据进行比较，当外界温度低于设定值时，将会向单片机发送高电平信号，之后单片机接受到高电平信号之后将控制电机运动完成关窗命令。(2).下雨自动关窗：传感器采集到当前室内外温度数据与之前设定的数据进行比较，当外界湿度低于设定值时，将会向单片机发送高电平信号，之后单片机接受到高电平信号之后将控制电机运动完成关窗命令。(3).遇到有害气体自动关窗：传感器采集到当前室内外温度数据与之前设定的数据进行比较，当烟雾浓度高于设定值时，将会向单片机发送高电平信号，之后单片机接受到高电平信号之后将控制电机运动完成开窗命令。。2.2设计方案2.2.1设计总体设想本设计应该遵循结构尽量简单的基础上实现所需要的功能，且各个部件的成本不宜过高加大开发成本。同时应该根据该设计的产品的使用场景进行参数调优，使系统之间的每一个部件更好地配合工作，提高产品的稳定性使其做到少维修、方便使用的目的。各个模块之间相互联系，可实现本设计所需求的功能。系统软件流程如图所示。图2系统流程图2.2.2单片机的方案本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度要求也不是很高,所以优先选择c51系列单片机，而且在大三阶段有上手开发C51系列单片机的经验，可以更快更有效的完成设计和编程任务。2.2.3电源模块的方案电源模块的作用是给整个系统供电。根据课题设计难度考虑，便直接用现成5V的电源模块或者USB的5V接口来给单片机和整个系统提供电力。2.2.4传感器模块的方案温湿度传感器模块温湿度传感器的作用是自动监控温湿度并将数据与之前设定好的数据进行对比之后将数据返回个单片机，要求是元器件尽可能简单且不会过于增加程序编写难度的情况下能够稳定工作。现综合考虑，根据实际情况，使用DHY11温湿度传感器。它不仅集成了两种传感模式有效降低了编程的任务量，而且作为一款了专门的数字模块采集技术的传感器，使它具有了较高的可靠性和稳定性，测量的精度可以达到正负1%的精确范围。不仅如此，其还具有抗干扰能力强，性价比极高等优点，而且为单引脚也方便焊接。因为开发周期受冠状病毒影响，一些基于该传感器的功能如根据湿温度自动开关窗的功能被迫取消，所以该部分功能没能实现。如有时间可在有实际市场需求的情况下加上去。所使用传感器参数如下表：表1温湿度传感器参数烟雾传感器模块烟雾传感器的作用是自动监控烟雾浓度其将数据处理后进行对比，根据对比情况决定是否发送高电平给单片机，从而决定控制窗户应该处于什么工位上，要求是元器件尽可能简单且不会过于增加程序编写难度的情况下能够稳定工作。本次设计使用了MQ-2型烟雾传感器。所使用传感器参数如下图：表2烟雾传感器参数3系统设计目标本系统的主要器件是单片机、烟雾传感器、温湿度检测传感器和步进电机。传感器收集到外部的环境信息之后传给单片机，单片机再将数据读取处理之后经过之前设定好的流程判断判断目前的情况选择下一步动作，再将动作信息传递给电机驱动控制器来进行电机的控制从而实现对窗户的关闭和打开。从而实现了能在外界烟雾浓度过高、温度过低、下雨天这三种情况窗户自动关闭的目的，这极大方便了人们的生活，同时也提高了人们的生活质量。3.1系统功能需求根据需求从而确定本系统主要包括以下功能模块。3.2.1温湿度采集模块温湿度传感器会收集当前所处的温度，之后和设定好的数据进行对比，如果低于设定好的数据则驱动电机关窗。3.2.2烟雾采集模块先通过调节采集模块的灵敏度来变相调整单片机执行关窗动作所需要的浓度值。烟雾传感器采集当前烟雾浓度数据之后会通过和预设的值来进行比较，如果高于设定的浓度值则发送高电平信号给单片机，之后单片机来驱动电机来实现窗户的打开。3.2.3电机控制模块系统使用单片机的IO口来控制驱动电机，并且单片机的IO端口连接到直流电机。当IO端口提供高电平输出时，直流电动机旋转，否则不旋转。3.3系统非功能需求（1）性能在电源接通的情况下能在低温和潮湿的环境下稳定的工作。（2）功耗使用5V电源供电或者usb供电口进行供电，所以功耗不宜过大（3）安全性要确保电源安全，不会发生漏电等事故从而造成元器件损坏4系统设计系统机构可以分为温湿度传感器的数据读取、MQ-2型烟雾传感器的检测、电机驱动、传感器信号处理这四个模块。如图所示。图3系统软件模块4.1温湿度的读取温湿度传感器与单片机之间的通信模式一般是采取采用单总线数据格式来进行传输的。通讯时间一般为4ms。数据分为小数部分和整数部分。操作过程如下：总线空闲状态为高，主机降低总线电位后，湿温度传感器将等待响应。应当注意，主机必须将总线降低时间拉到18毫秒以上（鉴于微控制器和传感器的性能较差，这是为了确保可以检测到启动信号）。收到主机启动信号后，湿温度传感器应等待启动信号完成，然后再发送大约80us（可能更长，通常不超过80us）的低电平响应信号。主机发送启动信号后，等待一段时间后，从湿温度传感器读取响应信号。4.2MQ-2的检测由于MQ-2传感器的输出是数字量输出，所以只需要当传感器检测到浓度高过设定值的烟雾气体时，其输出端口电平为低，否则为高，因此，单片机主要检测连接MQ-2传感器的IO端口的电平状态即可知道目前烟雾浓度是否超出限制水平。4.3电机的驱动单片机的IO口连接到直流电机。当IO口输出高电平时，直流电机转动，否则不转动。4.4传感器信号处理单片机首先会处于空闲状态在接通电源的情况下，只有当温湿度传感器或烟雾传感器检测到异常的数据时才会向单片机发出高电平，单片机接受到高电平信号被唤醒执行电机转动程序。5系统实现5.1.1系统主程序系统收到命令后执行此段主程序。其实现代码如下：voidmain(){unsignedintAD_val;//储存A/D转换后的值 uchari; delay_ms(100); speed=2600;while(1){ EA=0;//系统禁止中断，让程序一直跑下去，其实中断细分有五种，这里用了总中断，所有中断请求都不要妨碍程序执行 AD_val=A_D();//进行A/D转换 u0=AD_val*500.00/255.00;if(u0>100) { u0=(u0-100)*10; if(u0>=HY*100||RH>=HR||TH>=HT)//如果检测到的数据高于设定值则开窗，此处有三个条件使用||(or)方法，其中一个值满足条件即True{ BUZZ=0;//蜂鸣器接受低电平信号，蜂鸣器饷 flag2=0; if(flag1==0) { for(i=0;i<=4;i++) { for(step_index=0;step_index<=7;step_index++)//电机正转 { ground(step_index); delay(speed); } } } flag1=1; } else{ BUZZ=1;//蜂鸣器接受高电平信号，蜂鸣器不饷 flag1=0; if(flag2==0) { for(i=0;i<=4;i++) { for(step_index=7;step_index>=0;step_index--)//电机反转 { ground(step_index);delay(speed); } } } flag2=1; } } elseu0=0;//归位，用于下一次数据覆盖 //增加到20ppm（1ppm=1mg/kg=1mg/L=1×10-6通常用于指示气体浓度）DHT11_recept（）;EA=1；}}5.1.2温湿度读取本系统的温湿度读取是通过DHT11温湿度传感器读取温湿度的值之后传送给单片机，单片机通过与设定的阈值进行比较之后决定是否控制电机进行转动。其实现代码如下：{voidDHT11_delay_us(ucharn){while(--n);}voiddelay_ms(uintz){uinti,j;for(i=z;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);}voidDHT11_start(){Data=1;DHT11_delay_us(2);Data=0;delay_ms(30);//延时18ms以上Data=1;DHT11_delay_us(30);}ucharDHT11_rec_byte()//接收一个字节{uchari,dat=0;for(i=0;i<8;i++)//从高到低依次接收8位数据{while(!Data);DHT11_delay_us(8);if(Data==1)dat+=1;while(Data);//等待数据线拉低}returndat;}5.1.3烟雾含量读取本系统的烟雾读取是通过传感器读取读取烟雾浓度的值之后通过与阈值的比较后决定是否传输高电平给C52单片机，进而单片机做出是否控制电机转动的动作，因为在使用的IDEVSCODE中没有MQ-2烟雾传感器，所以采取AD转换的形式将模拟信号转为数字信号也可以达到同样的效果。其实现代码如下：unsignedcharA_D(){unsignedchari,dat;CS=1;CLK=0;CS=0;DIO=1;CLK=1;CLK=0;DIO=1;CLK=1;CLK=0;DIO=0;CLK=1;CLK=0;DIO=1;CLK=1;for(i=0;i<8;i++){CLK=1;CLK=0;dat<<=1; dat|=(unsignedchar)DIO; } CS=1; returndat; }5.1.4电机驱动电机转动之后，无论是开窗还是关窗的动作，都是需要保证窗户能够转动固定的一个角度。其实现代码如下：switch(step_index){case0://0P2_0=1; P2_1=0; P2_2=0;P2_3=0;break; case1://0,1P2_0=1;P2_1=1;P2_2=0;P2_3=0;break; case2://1P2_0=0;P2_1=1;P2_2=0;P2_3=0;break; case3://1,2P2_0=0;P2_1=1;P2_2=1;P2_3=0;break; case4://2P2_0=0;P2_1=0;P2_2=1;P2_3=0;break; case5://2,3P2_0=0;P2_1=0;P2_2=1;P2_3=1;break; case6://3P2_0=0;P2_1=0;P2_2=0;P2_3=1;break; case7://3,0P2_0=0;P2_1=0;P2_2=0;P2_3=1;} }5.2系统仿真根据程序框图，设计相应的电路图，并在电路图上进行仿真实验。电路图如图4所示图4电路图5.3仿真系统硬件5.3.1处理器模块处理器模块是该设计的核心部件，负责接收到来自温湿度传感器和烟雾传感器的信号后关窗。处理器模块可分为五个模块：复位按钮，烟雾传感器接口，温度和湿度传感器接口，马达板接口和电源。图5控制模块构成图5.3.2驱动系统模块驱动系统电路使用ULN2003作为驱动器。ULN2003是一种高电流的驱动器阵列，这个驱动器用于控制单片机，PLC或者控制电路。ULN2003其中有16个引脚。当连接到电动机时，其会连接八个二极管以增加振幅。具体电路图如图所示。图6电机驱动模块电路图5.3.3时钟电路C52芯片内部有一个高增益反向放大器，这个放大器是用于形成振荡器。反向放大器的输入端子为引脚为XTAL1,它的输出端子为XTAL2引脚。反馈电路的形成是通过晶体振荡器和电容C1和C2通过XTAL1和XTAL2引脚来连接，这样的反馈电路可以形成一种稳定的自激振荡。如果晶体振荡器的频率高，则系统的时钟频率也高，并且单片机的运行速度也会变快。MCS-51单片机时钟电路示意图如图所示。图7MCS-51单片机时钟振荡电路示意图振荡电路产生的振荡脉冲不直接使用，而是在系统中被分割并使用。振荡脉冲在时钟生成电路中除2，并用作系统时钟信号。片上时钟生成电路基本上是2点触发。它的输入来自振荡器，其输出是两相时钟信号，即状态时钟信号，频率为。将状态时钟除以3得到频率为fosc/3的ALE信号。状态时钟除以6是一个机器周期，其频率是fosc/12。所谓定时是指在指令执行过程中，CPU控制器发出的一系列特定控制信号的时序。89C51有四个定时单元，从小到大的排序依次是拍节，状态，机器周期和指令周期按顺序排列。如图8所示。图8机器周期指令图5.3.4单片机内部组成MCS-51系列的单片机使用的是模块化的结构设计，其结构组成框图如图所示。图9MCS-51系列单片机组成框图如图所示，51单片机系列的这些组件通过单片机上的芯片总线来进行连接，其中组件包含以下几个：CPU,RAM,ROM,并行的输入和输出的端口，以及还有串行端口、定时器、中断控制、总线控制、时钟电路。5.3.5引脚定义引脚是微控制器与外界之间通信交换数据的点，用户只能通过引脚传输数据从而来构建一整套的控制系统。因此，熟悉引脚是学习和应用MCU的基础。MCS-51系列MCU的主要封装主要包括PDIP40，PLCC44，PQFP/TQFP44。封装的芯片具有不同的引脚位置，但功能和特性相同。图10显示了带有40引脚的80C51单片机的引脚分配和逻辑符号。芯片上的引脚数会由于工艺和标准化的原因而受到限制，但是微控制器所需的信号数比引脚数高得多。为了解决这样的问题，微控制器上的某些信号引脚具有双重功能。（1）电源引脚和电源重置引脚：①VCC（40脚）：正常运行的时候一般连接至+5V直流电源。②VSS(20脚)：接地端。图10引脚PDIP封装的80C51单片机的引脚排列及逻辑符号图RST/VPD（9脚）：复位信号输入。复位控制器是通过RST引脚的高电平（一般为2个机器周期）持续来实现复位。EA/VPP（31脚）：访问程序存储器控制信号/程序电源输入。当EA为高电平的时候，则允许访问程序的内部存储器。如果EA保持低电平，则微控制器只能访问带有或不带有程序存储器的外部程序存储器（地址0000H）。对于在芯片上安装了程序存储器的单芯片计算机，必须连接EA引脚。在程序存储器不在芯片上的单芯片计算机上，EA可以接地。对于EPROM微控制器，该引脚可在EPROM编程期间用于施加21V编程电源（VPP）。（4）时钟振荡器电路端子XTAL1、XTAL2：①XTAL1（19脚）：负责接入外部晶振和电容的一个引脚。②XTAL2（18脚）：负责接入外部晶振和电容的另一个引脚。（5）ALE/PROG（30脚）：低8位地址锁存控制信号/编程脉冲输入。当系统得到拓展的时候，ALE脚会锁定P0输出一个低8位地址，并且将这个低8位与数据分开。在一个机器周期内会有两次有效。（6）PSEN（29脚）：外部程序存储器的读选通信号输出引脚。引脚为低电平有效。当程序是从外部存储器读取指令的时候，此引脚会周期性地输出一个负的脉冲信号取来读取外部程序存储器的信息。PSEN脚在一个机器周期内会有两次有效。（7）并行双向输入/输出（I/O）端口引脚：（1）P0端口的P0至P0.7引脚（39至32脚）：8位通用输入/输出端口和片外8位数据/低8位地址多路复用总线端口。（2）P1端口的P1.0至P1.7引脚（1至8脚）：8位通用I/O端口。（3）P2端口的P2.0至P2.7引脚（28至21脚）：8位通用I/O端口，片外上8位地址总线端口。（4）P3端口的P3至P3.7引脚（10至17脚）：8位通用I/O端口，具有第二功能。5.3.6复位电路复位是微控制器的初始操作。它的主要功能是在初始化单片机为OOOH，然后单片机从OOOH单元开始执行程序。除了正常的系统初始化之外，如果在程序执行过程中或由于操作错误而导致系统阻塞，则必须重新启动微控制器并进行复位。有两种复位MCU的方法：自动上电复位和手动按键复位。在加电时自动复位操作中，必须在加电后自动执行复位操作。图11（a）显示了最简单的复位电路。当电源打开时，电容器C中没有存储任何能量，因此端子电压几乎为零，RST变高。电容C充电后，RST引脚上的高电平逐渐降低，如果电压低于某个值，MCU将退出复位并进入正常工作模式。如果可以保持复位时间（大约2个机器周期），则可以复位微控制器。与图11（a）相比，图11（b）所示的电路仅增加了外部二极管VD和电阻器R。优点是在电源故障后，二极管VD为电容器C提供了一条快速的放电路径，从而确保了在重新上电时RST为高，从而确保了微控制器的可靠复位。在正常工作期间，二极管反向偏置，对电路没有影响。当电源关闭时，VCC逐渐下降。当VCC=0时，电容器C通过VD快速放电，并在没有电的情况下返回其初始状态，为下一次上电复位做准备。(a)(b)图11上电自动复位电路如图12所示，手动键重置需要按钮开关操作才能在打开电源时重置MCU。工作原理如下。按下复位按钮后，电容器C通过R2放电。放电后，RST引脚上的电势由R1和R2上的分压器确定。RST引脚为高电平，因为R2<<R1。MCU将处于复位状态。释放键时，电容器充电，RST电位下降。经过一定的延迟后，MCU退出复位状态并进入正常工作模式。R2的作用是限制电流，避免在按下按钮时电容器C放电时产生火花，并保护按钮触点。图12手动按键复位电路虽然复位电路的结构很简单，但是复位电路起着非常重要的作用。如果单芯片系统可以正常工作，则必须首先检查它是否可以成功重置。首先使用示波器探针监视RST引脚，再按复位按钮，然后检查是否有足够的（瞬时）振幅波形输出。也可以通过修改复位电路的电阻值来检测。5.3.7电机控制电路由于单片机的IO端口的输出电流容量有限，因此电机驱动由ULN2003芯片控制。ULN2003主要用于控制电路，例如单片机，智能仪器，PLC，可以通过其直接控制电机或者其他的一些负载。输入电平5VTTL，输出高达500mA/50V。该电路的特性如下：ULN2003中的每个达林顿管都会串联一个2.7K的基本电阻，这样就可以使其可以直接连接到TTL和CMOS电路在5V的工作电压下，它适用于需要高速和大功率驱动的各种系统。电路图如图13所示。ULN2003是高电流驱动器的矩阵。电路图如图13所示。图13电机驱动电路图5.4程序烧写STC单片机使用HEX文件进行烧录，而且一些不太复杂的程序甚至可以省掉仿真器。烧录过程如下：（1）所使用的对应的单片机型号，这里为STC89C52RC。（2）打开编译过的用来写入单片机内的程序，类型都是以.bin和.Hex结尾的文件。（3）选择单片机。（4）频率设为12MHz。（5）烧录，进行测试。5.5测试在系统软件设计上已经避免了一些可能出现错误的输入输出，但是很难考虑周全，如果不经过测试，将会造成难以想象的后果。因此，系统测试是软硬件开发为保证系统质量而必须进行的工作。整体系统仿真测试结果如表所示。表3整体测试结果编号测试项操作步骤预期结果实际结果结果比较说明001系统开机点击启动开关系统工作指示灯亮起系统正常启动符合002温度传感模块调节参数电机自动执行，模拟关窗状态窗户关闭符合003湿度传感模块调节参数电机自动执行，模拟关窗状态窗户关闭符合004烟雾传感模块调节参数电机自动执行，模拟开窗状态窗户打开符合6结论根据学校所学到的知识和在网上查阅资料，并向一些专门从事相关行业的前辈们请教，运用单片机和电路以及的一些基本知识，设计了一个简单的基于单片机的智能窗户系统。它实现了下雨自动关窗、降温自动关窗、有烟雾关窗的功能。本设计也存在很多缺陷，比如不能同时调节温度和湿度，这就造成了一些使用上的不方便。在设计的基础上，还可以添加一些功能，比如风速检测，这样就可以在突然刮大风的情况下实现自动关窗。再比如，还可以添加一个显示屏来显示，这样可以更加直观的显示目前的数据，让用户更好的感知目前的环境情况。甚至还可以加入定时开关这些功能，这样就更加人性化。此智能窗户系统具有性能稳定、实用性广泛，易用性强等特点。但也存在人机交互较差等一些缺陷，这也是在将来需要完善的地方。但本系统也提高了人类生活的品质，其自动化程度高，可以通各类传感器检测目前环境情况并将数据发给单片机处理后输出，实现了下雨、降温自动关窗等功能，应该来讲可能这某种意义上是解决了外界环境的变化带给人们日常生活中的一些烦恼。目前可以看到的使用场景已经不再仅限于一些现代化程度较高的场合而开始逐渐向普通家庭市场拓展。同时相信随着人们的生活水平不断提高，其也将被越来越多的家庭所接受并使用从而方便千家万户的生活，它将会有更广泛的应用场景。参考文献[1]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.[2]志勇，童宝宏，张同雪等基于单片机AT89C51的多功能绞肉机开发与实现[J]．包装与食品机械，2014(1)：3841．[3]]许元，胥建鹏，王涛.基于单片机控制的智能窗系统设计[J].计算机产品与流通，2018（03）：122.[4]李胜多，张还，佟春明，等.基于单片机的多功能智能窗的设计[J].青岛农业大学学报（自然科学版），2010，（1）.[5]邓学欣,檀润华.智能窗的概念设计［J］.河北工业大学学报,2003(1).[6]]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.[7]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[8]彭磊.《家居将进入“智能窗”时代》[J].《环境与生活》.2008年02期.[9]欧章.《窗户聪明又听话》[J].《建筑工人》.2003年06期.[10]刘正权.《高性能建筑用窗之——窗户选择和设计中的人的因素》[J].《门窗》.2011年04期.致谢首先，我要感谢毕业设计的指导老师何文晋老师，在毕业设计课题选题、开题，整个过程老师都给予我很多指导和很大的帮助。在论文的完成过程中，我还得到了小组同学的帮助和支持，在遇到一些困难的时候，他们也能尽力地帮助我完成这次的毕业设计。同时，我要向一直默默支持我，关心我的父母致以深深的谢意。他们无私而伟大的爱一直鼓励和支持着我，让我有面对一切困难的勇气，在今后的人生道路中我也会继续坚持，用自己的实际行动来回报父母。在此我还要感谢四年来所有老师对我的关心和帮助，在你们的教导下我在不断成长，现在的我已可以成功地走出校园、自信地走向社会，在以后的人生道路中我会继续不断努力，为社会创造价值并实现自我价值，来回报在我的人生路程中给予我帮助和关怀的人们！最后，衷心感谢在百忙之中评阅论文的各位老师！

HYPERLINK电脑文件整理懒招从来都是不会经常整理文件的，不过时间一长，众多的文档分布在硬盘的各个角落，用目录进行整理保存，工作量大、查看起来也不方便且还会浪费不少的磁盘空闻；用压缩工具打包，尽管可以节约空间但是却无法直接编辑修改或查看压缩包中的文件。这些招，懒人怎么会用，他们自有妙招!再多再乱的文件也能整理得井井有条，关键是不费力哦!

懒招1，自动提取乱中取胜

小张起初将照片、Office文档、电影、音乐等文件一股脑地存放在某一个磁盘分区，刚开始文件少使用起来倒也方便，但随着时间的推移，文件数量剧增，每次找所需的文件都要瞪大眼睛，不过有了MY文档管理器(下载地址：)就不用担心了。

第一步，下载MY文档管理器，解压到任意目录，直接双击其中的可执行性文件即可使用。依次单击“节点操作→添加节点”，分别添加多个节点，如“办公文档”、“电影”等分类，这样做的目的是方便归类。

第二步，在小张的F盘中的TEST目录下有众多的RM、MP3、JPG、DOC、TXT格式的文件，现在他要把JPG格式的文件提取到“照片”类别中。依次单击“系统配置→文件过滤”选项，打开Dialog对话框，输入“*.doc”，单击“添加”按钮，意思是过滤掉所有类型为“.DOC”的文件。然后按照同样的方法，将“*.txt”、“*.rm”、“*.MP3”一一添加进来。

第三步，双击左侧窗格中的“照片”节点，然后依次单击“记录操作→导入记录树”命令，在打开的对话框中单击浏览按钮，打开“F:\test”目录，单击“确定”按钮之后就可以将格式为JPG的文件提取出来并添加到“照片”节点中了。

懒招2，不同的电脑统一的管理

小张是电爱的Fans，工作之余常常为杂志写稿，他写完的和正在处理的稿件一般都存在一个稿件文件夹里。不过时间一长，家里的电脑(PC1)和单位的电脑(PC2)上都有这个文件夹。时常需要通过移动硬盘(U盘)在两台电脑之间传递，使用和管理都很不方便。不过他现在用优盘就可以统一管理了。

第一步，将上文提到的那个MY文档管理器解压后直接拷贝到优盘上。把优盘插到PC1上，并运行软件，依次单击“记录操作→导入记录树”命令，在随后弹出的对话框中设置好“稿件”文件夹的根目录，将“导入深度”设置为“5”，单击“确定”后，稍等片刻，软件就把PC1上的“稿件”导入到MY文档管理器中。

小提示：通过这种方式导入到程序中的仅仅是文件的路径、文件名等属性信息，并不是文件本身。

第二步，把优盘插到PC2上，按照同样的方法导入PC2上的“稿件”文件。以后要编辑“稿件”里的文件，你自己根本不用记住哪台电脑的哪个路径，只要把优盘插入到电脑，运行MY文档管理器，就可以直接编辑了。

第三步，为方便在异地使用，小张决定为当前正在处理的稿件增加一个副本。在需要异地处理的稿件上右键单击，选择“复制文件到(自动添加副本)”命令，在弹出的对话框中将保存目录设置为优盘上的某个目录即可。这样，就可以在优盘上编辑PC1或PC2的稿件了。

小提示：对于PC1、PC2上的同名文件，MY文档管理器以不同的磁盘号+文件路径来标识文件记录，因此，对于不同电脑上的同名文件，甚至是路径和文件名完全相同的文件，程序也可以准确识别哪个是哪个。

懒招3多种文件批量移动

要将文件管理得井然有序，就免不了要进行复制、删除、移动等等操作，如果一个个进行操作，工作量是非常巨大的。这时我们就需要借助于BelvedereAutomated(下载地址：.com/assets/resources/2008/03/Belvedere%200.3.exe)进行批量操作了。例如我们想把“F:\test”目录中的所有照片移动到F盘中的“北京游照片”目录中，可以按以下方法进行。

第一步，建立“F:\test”目录后在“rule”一栏中，单击“+”按钮，建立一个规则。在“Descriptior”文本框中为当前规则起一个名字如“批量整理移动”。单击第一个下拉列表，在这里可以选择Name(文件名)、Extension(扩展名)、Size(大小)等进行操作，这里选择扩展名“Extension”。单击第二个下拉列表，在这里设置的是操作条件，有is(是)、isnot(不是)、contains(包含)等操作可供选择，这里选择的是“is”。接下来，在最后的文本框中输入图片文件的扩展名，示例中是“JPG”。定义的规则合起来的意思就是“扩展名是JPG”。

第二步，在“Dothefollowing”区域设置操作动作，单击第一个下拉列表进行操作动作的选择，有“Movefile(移动)、Renamefile(重命名)、Deletefile(删除)”等动作可供选择，我们要批量移动，那就选择重命名“Movefile(移动文件)”。接下来，单击后面的按钮选择“F:\北京游照片”目录。

第三步，规则设置完毕，单击“Test”按钮应用规则，程序即可一次性地将所有扩展名为“JPG”的图片文件移动到“F:\北京游照片”目录中了。

懒招4提纲挈领一点即得

在前面几大懒招的帮助下，你电脑里的文件应该已经有点类别了吧。如果从此想告别懒人的生活，那就要养成管理文件的好习惯了。

第一步，在你保存资料的电脑分区中，要接类别建立多个文件夹，可以按用途分为：学习、娱乐、暂存、工作、下载，在娱乐下又可以建立二级目录：电影、歌曲、动画等。也可以按照常见的文件性质进行分类，例如分为：图片、电影、电子书、安装文件等，当然也可以按照你的需要再建立二级目录，以后每有文件需要保存就按这个类别保存到相应的目录。

第二步，虽然现在已经把文件分门别类存放了，但时间长了，目录太深，一层一层查找也很麻烦的，在EXCEL里建一个目录就可以统一管理了。运行EXCEL后，新建一个表格，然后按照我们的分类方式隔行输入：图片、电影、电子书，在图片分类下再建立二级目录名，例如明星、汽车、壁纸等。

第三步，右键单击“图片文字”，选择“超链接”，在弹出的对话框中选择电脑里图片目录文件夹，单击“确定”后EXCEL里的“图片”文字就变成彩色。用同样的方法为一级目录的“电影、电子书”和二级目录的“明星、汽车、壁纸”等添加超链接。然后将这个EXCEL文件命名为文件目录，保存到桌面上，以后打开这个文档，直接单击相应的文字，比如单击“壁纸”，就可以切换到壁纸文件夹了。

小提示：如果要更改某个超链接，直接右键单击该文字，选择“编辑超链接”就可以了。本人的电脑分类原则简述如下。

硬盘的第一层(请在自己的件夹中右键“按组排列”查看)

第一位字母表示A生活娱乐B教学C工作D安装程序

第二位字母表示只是流水号

AA影视

AB音乐

AC阅读

AD图片

AE相册

生活娱乐

BA计算机

BB英语

BC运动

BD游戏攻略

BE衣食住行

BF文艺

教学

CA管理制度

CB流程图

CC程序文件

工作

DA娱乐

DB其它

安装程序

硬盘的第二层(进入“AA影视”的文件夹举例)

第一位字母表示只是流水号

第二位字母表示只是流水号

AA电影

BA电视剧

CAMTV

硬盘的第三级(进入“AA电影”的文件夹举例)

第一位字母表示A动作片B剧情片C动画片

第二位字母表示A未看过B已看过

AA导火线

AB尖峰时刻

动作片

BA独自等待

剧情片

CB机器猫

CB狮子王

动画片

利用“字母排序”和“按组排列查看”可以使文件查看和存放简洁明了，结合自己资料的特点和实际需求，给自己定一个分类原则并严格执行。个人电脑资料的资源会得到高效而充分的利用。电脑文件管理八条小技巧

在电脑的内部，在电脑的桌面上，在“资源管理器”中，充斥着无序与混乱,这种虚拟的混乱极大地影响了电脑的性能和我们办公的效率，当大家面临这个问题时，通常认为硬盘空间又不够了，电脑性能又不跟不上了，需要再换一台新的电脑了。事实上，我们真正需要的是坐下来，好好花时间将电脑里的文件真正管理起来，会为自己日后省下更多的时间。

文件管理的真谛在于方便保存和迅速提取，所有的文件将通过文件夹分类被很好地组织起来，放在你最能方便找到的地方。解决这个问题目前最理想的方法就是分类管理，从硬盘分区开始到每一个文件夹的建立，我们都要按照自己的工作和生活需要，分为大大小小、多个层级的文件夹，建立合理的文件保存架构。此外所有的文件、文件夹，都要规范化地命名，并放入最合适的文件夹中。这样，当我们需要什么文件时，就知道到哪里去寻找。

这种方法，对于相当数量的人来说，并不是一件轻松的事，因为他们习惯了随手存放文件和辛苦、茫无头绪地查找文件。

下面，我们将帮你制订一套分类管理的原则，并敦促您养成好的文件管理习惯。以下是我们总结出的一些基本技巧，这些技巧并不是教条，可能并不适合你，但无论如何你必须要有自己的规则，并坚持下来，形成习惯。

一、发挥我的文档的作用

有很多理由让我们好好地利用“我的文档”，它能方便地在桌面上、开始菜单、资源管理器、保存/打开窗口中找到，有利于我们方便而快捷地打开、保存文件。我们可以利用“我的文档”中已有的目录，也可以创建自己的目录，将经常需要访问的文件存储在这里。至于“我的文档”存储在C盘，