居家智能窗户设计

居家智能窗户设计第1章绪论1.1研究目的及意义随着我国经济的快速发展和人民生活水平的持续提高，人们对家居环境的关注度也日益提高。为了保证室内空气的清新，人们普遍养成了定期开窗通风的好习惯。但在当今节奏快速的生活中，人们往往因为疏忽而忘记关窗，使得刮风下雨时室内环境受到影响，出行在外的人员会担心家中安全。现在的智能关窗装置虽然品种和功能都很多,但主要都是应用在一些高档建筑和各种公共场所，而且主要是要和窗户一起定做，价格也相对较高，同时无论是老的还是新建的房子预先安装的以手动推拉窗居多，几乎没有人愿意把已安装好的窗户废掉，更换成多功能智能窗。所以，有必要开发一种在普通窗的基础上改进的智能关窗装置，该装置装有风速传感器、温湿度传感器REF_Ref136436336\r\h[1]、步进电机模块等，每当刮风下雨，窗户便自动关闭，解除用户的后顾之忧。1.2国内外研究现状近年来，国内外很多研究机构在这个领域做了诸多努力。2022年玉玥霞;美蓉;李婷在《基于》中系统以STM32单片机REF_Ref135321530\r\h[2]为主要的控制系统，根据雨滴传感器、大气压强传感器、光照传感器和温湿度传感器REF_Ref135321402\r\h[3]采集数据，以步进电机作为驱动器设计的一款智能窗户REF_Ref135321362\r\h[7]。利用光照传感器，窗户可根据室内外光照强度，从而控制窗帘的开关；遇到下雨天气时，雨滴传感器接收到信号，反馈给单片机，利用数模转换，控制电机转动，窗户做出相应的动作。当大气压强传感器采集到的气压值低于限值时，即判断有降雨趋势，则控制电机转动，窗户关闭。此外，通过OLED显示屏实时显示雨水状态、窗户窗帘开关状态及环境数据。2022年子鹏闻;惠萍滢在《实现》设计了一种基于单片机的应对不同情况自动开关窗户的智能窗户控制系统REF_Ref135321418\r\h[8]。首先该系统可以通过遥控器控制开关窗；每当外面天气是雨天，该系统会将窗户关上并且发出警报声；每当窗户前方检测到有人时，该系统会让窗户自动关合并发出警报；当检测到室内有烟雾或者可燃气体时，该系统会自动将窗户打开进行通风，并启动风扇加强通风效果，同时也会发出警报通知用户。2022年电与理物院学范师阳咸;李琪;海郝;院学程工子;李琪在《基于单片机的智能窗户开关系统设计》中阐述了智能窗户开关系统的设计理念和整体设计框架REF_Ref135321433\r\h[9]。此次设计的智能窗户开关系统采用多个传感器相联合的方式，共同监测室内空间的环境情况，并且不断的收集各种信号，然后将传感器检测到的信号发给单片机，再与预先设置好的参数作对比，根据判断的结果控制窗户的开关。在享受人性化的生活环境下，加快了智能家庭领域的发展。2022年ZhaoYonggang;LiuQiming;WangYang;LiuHao;LvMingzhi在《用具有净零能耗的导电聚合物构建的智能窗户》中窗户对室内采光、制冷和供暖调节非常重要,为居住者提供舒适的居住环境REF_Ref135321445\r\h[14]。然而,传统的窗户由于无法控制的光和热传导而需要过度的能源消耗。为了克服这些问题,我们制备了基于透明导电聚合物poly(3,4-乙烯二氧噻吩)：poly(对苯乙烯磺酸)(PEDOT：PSS)的半透明对称超级电容器(SSC)的全天候智能窗(SW)。所得窗口显示出优异的近红外(NIR)光调制和高可见光透过率。它们具有电化学性能,使用寿命长达10,000次循环,并具有良好的隔热性能,工作温度范围宽至-20℃至40℃。制备的柔性SW具有坚固的机械性能,适合粘贴在现有建筑窗户上。模拟了在中国和世界各地不同气候区的典型地点实施SW的节能和减排效果。2022年ZakirullinRustam在《带光栅智能窗户的建筑物的类型与方位优化的光传输》上提出了一种新颖的建筑类型学,在不使用额外的日光遮阳/重定向装置的情况下,对每个窗户进行特殊的传输。2021年KimJongbae;PaikTaejong在《用于智能窗户的柔性热致变色二氧化钒薄膜制造的最新进展》单斜相VO2(VO2(M))因其具有可逆的绝缘体-金属转变特性而被广泛研究用于节能智能窗。在临界温度(Tc=68℃)，绝缘的VO2(M)(空间群P21/c)转变为金属金红石型VO2(VO2(R)空间群P42/mnm)。VO2(M)在近红外(NIR)波段表现出较高的透过率；然而，在较高Tc下相变为VO2(R)后，NIR透过率显著降低，这阻碍了太阳光谱中的红外辐射，并有助于在无需外部电源的情况下管理室内温度REF_Ref135321466\r\h[16]。最近，柔性热致变色VO2(M)薄膜的制备也引起了广泛关注。这些柔性薄膜在实际应用中表现出相当大的潜力，因为它们可以迅速地应用于现有建筑物的窗户，并易于集成到曲面，如挡风玻璃和其他汽车窗户。此外，在微尺度上制备的柔性VO2(M)薄膜在光学致动器和开关方面具有潜在的应用。然而，大多数现有的制备纯相VO2(M)薄膜的方法涉及腔室沉积，通常需要高温沉积或煅烧过程。在这种情况下，由于工艺中的低温抗性条件，无法使用柔性聚合物基板，这限制了柔性智能窗在一些新兴应用中的使用REF_Ref136436378\r\h[17]。1.3主要研究内容本文介绍一种智能居家窗户设计方案，采用51单片机作为主控，通过硬件设计和软件开发，将集成风速传感器、湿度传感器、步进电机、LCD1602显示模块、按键模块、蓝牙等模块相结合，实现以下功能：通过风速传感器和湿度传感器来分别检测室内风速和湿度，通过按键模块来设置数据阈值；单片机作为主控单元进行数据处理，当任一数据不在阈值范围内，单片机驱动步进电机正转或者反转来实现开关窗。同时通过蓝牙模块手机端也能够实时监控当前传感器采集的设备，并且控制窗户开关。

第2章系统总体结构2.1设计方案本设计是一种基于单片机技术的居家智能窗户设计，系统由单片机对信号进行运算处理，再输出PWM波调整直流减速电机，这款设计由多个传感器组成，能够检测空气中湿度信息，也可以对风速进行检测，然后将这些信号处理之后传入单片机REF_Ref136436402\r\h[19]。实现的功能如可检测风速并显示；可检测湿度并显示；可设定阈值；风速或湿度超过报警值，控制步进电机正转模拟关窗；风速或湿度小于报警值，控制步进电机反转模拟开窗。通过蓝牙模块使上位机与下位机通信，手机端能够实时监控当前传感器采集的设备，并且能够控制窗户开关。2.2元器件选型2.2.1单片机目前最广泛使用的是STM32和51单片机。方案一：51单片机是目前广泛使用的一种8位微控制器，特别适合初学者进行学习和初始化控制。原本由IntModel适用于Linux的典型结构和集中管理总线专用寄存器，具有许多强大的功能和面向位操作逻辑系统指令的丰富性和多样性，堪称“经典”一代，成为简单易用的单片机，但存在以下缺点:EEPROM等功能需要依赖扩展，增加了软硬件负担;i/o引脚虽然使用简单，但是输出能量高，没有想象的输出能量，这也是51系列单片机最严重的缺陷。运行Linux花费的时间太长，特别是对于双数据指针。如果可以改进的话，编写一个51低保护和很容易烧坏芯片的微处理器是很容易的。方案二:STM32系列芯片有着高性能、低成本和低功耗的重要特点。它基于armcortex-m3内核，广泛应用于嵌入式系统中REF_Ref10346\r\h[12]。芯片价格便宜，内置大量外围资源，性能优异，是一款性价比非常高的芯片。其特点如下:“ARMCortexM3内核与Eash和SRAM内存高度集成。配备armcortex-m3的32位RISC处理器可以提高代码执行效率。图2-1STC89C52RC单片机本设计选用STC89C52RC单片机（如图2-1）。宏晶科技新一代STC89C52RC单片机具有高速、低功耗、超强抗干扰等特点。主要特点如下:该单片机可完全替代传统的8051，并且采用更先进的技术，使其性能更加稳定可靠，成为值得推荐的单片机型号。电压工作范围:5.5v~3.3v(5Vmcu)/3.8v~2.0v(3Vmcu);这款芯片的工作频率范围是0~40MHz，相当于普通的8051芯片的0~80MHz，实际上它的最高工作频率可达48MHz。它拥有8K字节的用户应用程序空间，并且集成了512字节的RAM。通用i/o口(32片)，重启后，有:P1/P2/P3/P4口几乎是双向拉伸打开P0是输出口，向下引流，用作总线延伸，不需要添加拉伸阻力，i/o口用作牵引，需要补充阻力;ISP(系统可编程)/IAP(应用可编程)，无需专门的程序员，无需专门的模拟器，通过串口直接下载用户程序(RxD/P3.0,TxD/P3.1)，几秒钟完成一部分;该芯片的工作温度范围为-40~+85摄氏度（工业级）/0~75摄氏度（商业级），封装采用斗争封装。2.2.2风速传感器本文采用的是三杯式FM-FS风速传感器。图2-2FM-FS风速传感器FM-FS风速传感器技术参数:供电电压:DC5-24V或者DC12-24V；电流:4-20mA；数字:RS485(232)脉冲信号；传感器样式:三杯式；启动风速:0.4-0.8m/s；分辨率:0.1m/s；测量范围:0-30m0-60m；系统误差:士3%；传输距离:大于1000m；接线方式:电压:三线制电流:三线制、两线制数字:四线制；TTL电平:三线制脉冲:三线制工作温度:-20C~80C；FM-FS风速传感器适用范围:可广泛应用于温室、气象站、码头、重机、港口等任何需要测量风速风向的场所。2.2.3温湿度传感器本文采用DHT11温湿度传感器。图2-3DHT11温湿度传感器技术参数：供电电压：3.3~5.5VDC；输出：单总线数字信号；测量范围：湿度20-90%RH，温度0~50℃；测量精度：湿度+-5%RH，温度+-2℃；分辨率：湿度1%RH，温度1℃长期稳定性：<±1%RH/年。特性：相对湿度和温度测量；全部校准，数字输出；卓越的长期稳定性；无需额外部件；超长的信号传输距离；超低能耗；4引脚安装；完全互换。2.2.4步进电机本文采用的为五线四相步进电机，驱动为ULN2003芯片。图2-4步进电机ULN2003是一种高电压、高电流的达林顿显示器，其中包含7个达林顿NPN硅晶管。该电路具有以下特点：1.每对ULN2003达林顿器件都是串联的，基本电阻2.7k。在5V工作电压下，可直接连接TTL和CMOS电路，直接处理最初需要标准逻辑缓冲处理的数据。2.ULN2003具有较高的工作电压和电流。灌溉电流可达500mA。此外，在断电时，它可以承受高达50V的电压。输出也可以在高负载电流下并联工作。3.ULN2003采用dip-16或sop-16塑料包装。2.2.5LCD1602显示模块图2-5LCD1602LCD1602液晶显示器是广泛使用的一种字符型液晶显示模块。它是由字符型液晶显示屏（LCD）、控制驱动主电路HD44780及其扩展驱动电路HD44100，以及少量电阻、电容元件和结构件等装配在PCB板上而组成。技术参数：（1）显示容量：16×2个字符。（2）芯片工作电压：4.5~5.5V。（3）工作电流：2.0mA（5.0V）。（4）模块最佳的工作电压：5.0V。（5）字符尺寸：2.95mm×4.35mm（宽×高）2.2.6蓝牙模块蓝牙模块是用于在设备之间进行无线通信的小型电子设备。它们通常由一个射频收发器和与之配对的微控制器组成。下面是一些常见的蓝牙模块类型及其特点：蓝牙经典（BluetoothClassic）模块：这是最早的蓝牙技术标准，用于实现较高的数据传输速率和音频质量。它适用于需要传输大量数据或进行音频传输的应用，如音频设备和数据传输设备。蓝牙低能耗（BluetoothLowEnergy，BLE）模块：BLE是专为高能效和长电池寿命应用而设计的一种低功耗蓝牙技术。它适用于物联网设备、健身追踪器、智能家居等需要长时间运行的设备。双模蓝牙模块：这种模块结合了蓝牙经典和BLE技术，使设备可以同时支持蓝牙经典和BLE连接。它们在需要同时支持传统蓝牙和低能耗蓝牙的应用中非常有用。蓝牙Mesh模块：蓝牙Mesh是一种新兴的蓝牙技术，允许设备在广泛的物联网应用中创建自组织的网络。它适用于需要大规模设备互联和通信的应用，如照明控制和智能建筑。图2-6HC-06蓝牙模块对于选择蓝牙模块，HC-06是一种常见的蓝牙经典模块。它的主要特点包括：价格实惠：HC-06模块相对较便宜，适合低成本项目。易于使用：它具有简单的串行通信接口，容易集成到各种设备中。良好的兼容性：HC-06模块可以与许多不同类型的设备进行通信，并且广泛支持各种平台和操作系统。延迟较高：由于使用的是蓝牙经典技术，HC-06模块的响应时间可能较长，适合不需要实时性要求很高的应用。第3章系统的硬件部分设计3.1系统总体设计本设计是一种基于单片机技术的居家智能窗户设计，系统由单片机对信号进行运算处理，再输出PWM波调整直流减速电机，这款设计由多个传感器组成，能够检测空气中湿度信息，也可以对风速进行检测，然后将这些信号处理之后传入单片机。该系统应完成的主要功能有:1.可检测风速，并显示；2.可检测湿度，并显示；3.可设定阈值；4.风速或湿度超过报警值，控制步进电机正转模拟关窗；5.风速或湿度小于报警值，控制步进电机反转模拟开窗；6.通过蓝牙模块实现上位机与下位机通信，上位机手机端实时监测传感器检测的数据，并且能够控制窗户开关。总体原理图如下所示：图3-1总体原理图3.2系统的主要功能模块设计3.2.1风速传感器模块设计风速传感器由壳体、风杯和电路模块组成。传感器壳体和风杯采用铝合金材料，使用特种模具精密压铸工艺，尺寸公差甚小表面精度甚高，内部电路均经过防护处理，整个传感器具有很高的强度、耐候性、防腐蚀和防水性。电缆接插件为军工插头，具有良好的防腐、防侵蚀性能，能够保证仪器长期使用，同时配合内部进口轴承系统，确保了风速采集的精确性。风速传感器体积小巧，法兰盘底座，携带、安装方便快捷、外观精美，测量精度高，量程宽，稳定性能好，低功耗，数据信息性度好，信号传输距离长，抗外界干扰能力强，信号输出形式多样，铝合金材料质量轻，强度高。FM-FS风速传感器适用范围：可广泛应用于温室、环境保护、气象站、船舶、码头、重机、吊车、港口、码头、缆车、任何需要测量风速风向的场所。图3-2-1风速传感器原理图ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。芯片的内部电源输入和参考电压可以复用，使得芯片的模拟电压输入范围在0~5V之间。芯片的转换速度非常快，仅需32微秒。此外，芯片还具有双数据输出，用于数据校验，从而减少数据误差。另外，芯片具有稳定的性能和高速转换能力。独立的芯片使能输入，进一步方便了多器件挂接和处理器控制。通过DI数据输入端，可以轻松实现通道功能的选择。通常情况下ADC0832与单片机的连接方式需要4条数据线，分别为CS、CLK、DO、DI。但因为DO信号和DI信号在通信时并非同时有效，并且它们与单片机的接口是双向的，因此在电路设计时可以将DO和DI共用一条数据线。3.2.2步进电机模块设计如图3-2-2为本设计中的步进电机电路，U18是步进电机。28BYJ-48步进电机的模型是一个致动器,将电脉冲转化为角位移。通常情况下，当步进驱动器收到脉冲信号时，它会将步进电机以设定方向旋转一个特定的角度，这个角度称为步距角。通过控制脉冲信号的数量可以实现精确定位，同时通过控制脉冲信号频率可以控制电机转速和加速度，实现调速的目的。步进电机的28byj48型四相八拍电机,电压为DC5V-DC12V。当一系列连续的控制脉冲应用到步进电机,它可以连续旋转。每个脉冲信号改变一个步进电机或两相绕组的一个相位,它对应一定的角度(一个阶梯角)。当电气化状态的变化完成一个循环时,转子翻转一个齿距。四相步进电机运行在不同模式的功率,单电模式(常见的单相绕组(a-b-c-d-a)4...),八拍(A-AB-B-BCC-CD-D-DA-A...)由于单片机接口信号不够大需要通过ULN2003放大再连接到相应的电机接口。四相八拍:一拍转一个步距角。步进电机完成一个磁场周期需要的脉冲数。所以八拍就是A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.四拍运行时步距角为0=360度/(50*4)=1.8度(俗称整步)，八拍运行时步距角为0=360度/(50*8)=0.9度(俗称半步)。相指的就是ABCD。当电机运行的时候需要给ABCD这4相通电。图3-2-2步进电机模块原理图步进电机特点:步进电机的运转步长不受电压大小、电流数值、温度变化、波形变化等因素限制。步进电机转动的误差值是不会像传统的那些仪器会累计误差。因为步进电机虽然每转动一定的角度会存在与理论上有误差，这些误差也会积累，但是因为每转动一圈的累计误差为0。所以步距的累计误差是不会长期的积累下去。3.2.3温湿度检测模块设计本次设计采用DHT11温湿度传感器模块，DHT11传感器是市场上采用的温湿度传感器。此传感器占用的面积非常简单，精度为0.2采用的是单总线的数据传输方式。这个传感器抗干扰能力非常的强，经常用于高炉测温、机房检测、家庭温度控制等方面适合于很多空间比较小的场合和数字温度检测等领域。这款温度传感器转换时间为75ns，比传统DS1820速度要快很多。检测的结果以数字量方式串行传送。温湿度传感器模块电路图如图所示:图3-2-3温湿度检测模块原理图DHT11数字温湿度传感器是一种温湿度复合传感器，可以输出已校准的数字信号。该传感器采用专用的数字模块采集技术及温湿度传感技术，以保证其极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器实际由一个电阻式感湿元件和一个NTC温度传感元件组成，并与高性能的8位单片机相连接。因此，该产品具有品质卓越、响应速度快、抗干扰能力强等优点，而且具有极高的性价比。3.2.4显示模块设计液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用。在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：1.显示质量高由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。2.数字式接口液晶显示器属于数字显示器，与单片机系统接口简单可靠，操作方便。3.体积小、重量轻液晶显示器利用显示器上的电极来控制液晶分子的状态，进而实现显示功能。相较于相同显示面积的传统显示器，它的重量要轻得多。4.功耗低相对来说，液晶显示器最主要的功耗在于其内部的电极和驱动IC，因此相较于其他类型的显示器，其耗电量要少得多。图3-2-4显示模块原理图液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。3.2.5蓝牙模块设计图3-2-5蓝牙模块原理图HC-06是一种常见的蓝牙串口模块，其工作原理如下：通信接口：HC-06蓝牙模块通过串口（UART）与主控单元（如单片机）进行通信。它有两个引脚，一个用于发送数据（TXD），一个用于接收数据（RXD）。AT命令：HC-06蓝牙模块可以通过AT命令进行配置和控制。At命令是一组预定义的指令，通过串口发送给蓝牙模块，用于设置蓝牙模块的工作模式、名称、波特率等参数。主从模式：HC-06蓝牙模块只能工作在从模式（SlaveMode）。它可以被其他设备（如手机、电脑）发现并连接，但不能主动连接其他设备。蓝牙配对：当HC-06蓝牙模块被其他设备连接时，设备之间需要进行蓝牙配对。在默认配置下，HC-06使用固定的PIN码“1234”进行配对。数据传输：一旦HC-06蓝牙模块与其他设备成功配对并建立连接，数据可以通过串口进行传输。单片机可以通过向TXD引脚发送数据来发送信息给蓝牙模块，蓝牙模块将该数据传输到连接的设备。反之，从其他设备接收到的数据将通过RXD引脚传递给单片机。第4章系统的软件设计4.1软件主流程图当全部系统软件通电时，湿度传感器和风速传感器将收集到的数据传送给单片机处理，并且在LCD液晶显示模块中显示；再输出PWM波调整直流减速电机；在风速或湿度达到报警值时，会控制步进电机正转，模拟关闭窗户。相反，当风速或湿度低于报警值时，会控制步进电机反转，模拟打开窗户。图4-1整体流程图

4.2温湿度模块的软件设计如图4-2-1为该模块的设计流程图。接通电源后，湿度传感器将收集的湿度信息传输给单片机，在由单片机进行信息处理。图4-2-1温湿度模块设计流程图当总线为空时，服务器降低总线并等待DHT11响应。服务器必须总是将总线拉得高于18ms，以允许DHT11检查启动信号。接收到服务器信号后，等待启动信号完成，推送低电平响应信号。等待服务器启动信号出来，等待20.40us，然后加载DHT11响应信号。启动信号后，获得高平均功率。图4-2-2DHT11时序图4.3风速传感器模块软件的设计如图4-3为该模块的设计流程图。接通电源后，风速传感将收集的数据传输给单片机，在由单片机进行信息处理。图4-3风速传感器模块设计流程图4.4显示模块的软件设计在本设计中需要显示风速和湿度信息。系统使用LCD液晶显示数据,单片机初始化完成后显示屏会自动写控制字，控制字为单片机中获得的数据，随后显示出来。如图为显示模块流程图。图4-4显示模块流程图4.5步进电机模块的软件设计本设计通过步进电机模块模拟开窗关窗，单片机处理数据后，如果数据超过设定的报警阈值，步进电机会被控制为正转，模拟关闭窗户。如果数据小于报警值，则控制步进电机反转，模拟打开窗户。图4-5步进电机模块流程图4.6蓝牙模块的软件设计该模块的软件设计流程主要涉及以下几个步骤：初始化串口：在主控单元上初始化与HC-06蓝牙模块连接的串口。设置串口的波特率和其他参数，以确保与蓝牙模块的通信正常进行。AT命令配置：通过串口向HC-06发送AT命令，对蓝牙模块进行配置。可以设置模块的名称、工作模式、PIN码等参数。使用AT命令可以根据需求对蓝牙模块进行个性化设置。数据接收和处理：使用串口接收函数接收来自HC-06蓝牙模块的数据，并进行相应处理。可以通过解析、分析接收到的数据或触发相应操作，来满足应用需求。发送数据：通过串口向HC-06蓝牙模块发送数据。使用串口发送函数将需要发送的数据写入到串口，从而发送给蓝牙模块。蓝牙模块会将数据传输给已连接的设备。处理连接和配对：当HC-06蓝牙模块成功连接其他设备并配对成功时，可以通过判断连接状态来进行相应的处理。例如，可以在连接建立时发送欢迎消息或者进行数据同步等操作。另外，还可以处理蓝牙配对过程，例如在需要密码时向蓝牙模块发送配对密码。图4-6蓝牙模块流程图

第5章系统测试5.1系统实物图图5-1系统完整实物图本系统主要包括单片机核心板、LCD显示屏，左下方黑色模块为风速传感器，下方蓝色模块为湿度传感器，屏幕显示当前风速和湿度的值，可通过右边三个黑色按钮来设置系统风速和湿度的阈值。5.2测试原理图5-2-1设计功能模块实物图如图5-2-1，显示当前的湿度和风速情况。绿色LED灯亮时，表示风速或者湿度低于阈值，是打开窗户；红色LED灯亮时，风速或者湿度高于阈值，为关闭窗户。图5-2-2传感器模块实物图如图5-2-2为风速传感器和湿度传感器，用来采集室内风速及湿度数据。图5-2-3步进电机模块实物图如图5-2-3，使用步进电机来模拟开关窗户，当风速或湿度超过预设的报警值时，有控制信号输出，将步进电机正向控制以模拟关闭窗户的效果。反之，当风速或湿度低于报警值时，则会控制步进电机反转模拟打开窗户。图5-2-4阈值调节实物图如图5-2-4，右边有三个按钮，长按第一个按钮1s后松开，此界面用于调整风速阈值。按下第二个按钮可增大风速阈值；按下第三个按钮可减小风速阈值。再次按下第一个按钮，界面将切换至湿度阈值调整界面。同样地，按下第二个按钮可增加湿度阈值；按下第三个按钮可降低湿度阈值。第6章总结与展望6.1总结调试系统软件的过程没有想象的特别顺利，调试过程时遇到了一些困难。经过指导老师的悉心教导，我找到了问题所在，做出了相应的调整，及时处理了设计中的问题和不严谨的地方。设计方案中所遇问题与解决办法主要包含以下几点。(1)功率模块进行模拟仿真过程时，调试输出值总是达不到设计规定。经过查验，基本原理出现错误，发现电路板焊接时出现了一些技术问题，于是重新焊接。(2)使用模拟软件搜索错误代码。在修改后，在激活过程中没有正常的返回，在操作过程中添加了回收程序后，结果是准确的。(3)虽然在模拟仿真时没有发现任何影响效果的输出，但实际进行印刷制版时却会对电源电路造成损害。经过相关调研发现，数据信息发送错误的代码是导致逻辑错误的原因，同时也未能分辨忙碌情况。因此，制定了增添忙碌情况分辨的措施，以期解决问题。在工作中系统软件没有出现问题，逻辑错误也未在数据信息口显示。6.2展望设计以智能窗户为研究对象，在具体分析人们居住的环境舒适问题，明确提出了一种基于单片机的居家智能窗户设计。全部设计的首要工作中如下所示。(1)根据查看相关资料，确定了对居住环境的种种因素，把智能化控制窗户开关为首要目的的一种智能化窗户系统；(2)通过前面提到的问题，我们确定了窗户的自动控制可以通过使用单片机和步进电机来实现。设计方案考虑使用单片机来操纵整个系统。(3)LCD液晶显示屏为硬件配置电源电路的显示元件，主板芯片为STC89C52。经过模拟仿真，所有设计都达到了智能窗户控制系统规定的要求，可以完全实现其功能，但是系统软件还存在一些问题并需要进行优化，在之后的探讨中必须进行健全。(1)步进电机模块为设计的操作系统。在具体运用中，须调节步进电机的旋转角度到合适角度。(2)在日后的作业和学习中，此产品可以获得充足的开发设计。

参考文献松井邦彦.传感器实用电路设计与制作[M].北京:科学出版社,2019,107-110.林志琦.单片机原理接口及应用[M].中国水利水电出版社,2019.黄继昌.传感器工作原理及应用实例[A]．北京:人民邮电出版社，2018.高燕梅.数字电子技术基础[M].电子工业出版社,2018.120-73.童诗白.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社,2019，79-85.孙晓云.接口与通信技术原理与应用[J].中国电力出版社，2018.潘玉玥,梁凤严,黄月霞,陈美蓉,李婷,陈中胜.基于STM32单片机的智能窗户设计[J].中国仪器仪表,2022,(10):46-49.徐子鹏,朱浩闻,龚明珠,冯惠萍,周佳滢.基于单片机的智能窗户系统设计与实现[J].现代信息科技,2022,6(17):165-167+171.电与理物院学范师阳咸,李琪,海郝,院学程工子,李琪,琪梦李,燕杰,龚瑾.基于单片机的智能窗户开关系统设计[J].内江科技,2022,43(04):60-61.黄照翠,张荃,陈晖,等.智慧校园视频服务体系应用研究[J].中国教育信息化,2020.李耀武.基于单片机的电子LED闪字屏的电路设计[J].西部皮革.2018.李合军.基于单片机的网络覆盖控制技术[J].电子技术与软件工程.2021.张浩锐.短距离无线数据传输系统研究[J].科技资讯.2019.KewangZhang，QizhaoWu,XinLi.Relayparticipated-new-typebuildingenergymanagementsystem:Anenergy-efficientroutingschemeforwirelesssensornetwork-basedbuildingenergymanagementsystems.2018,13(1):169-185.PengweiHua，XiaowuLiu,JiguoYu,NaDang，XiaoweiZhang.Energy-efficientadaptiveslice-basedsecuredataaggregationschemeinWSN[J].ProcediaComputerScience,2018,129.KORTUMK,MOLLERM,HIRNEIBC，etal.Smarteyedata:devdtopahealtO0%ofoundationformedicalresearchusingSmartDataapplications[J].DerOphthalmologeZeitschriftDerDeutschenOphthalmologischenGescllschaft,2019.RaafiB.DesignandDevelopmentofFuzzy-PIDControllerforFour-wheeledMobileRoboticStability:AC'aseStudyontheUphillRoad[J].PTEKJournalofEngineering,2020，6(2):6.ZhouY,DongW,FYuan，etal.ResearchofOnlineWaterQualityMonitoringSystemBasedonZigbeeNetwork[J].AdvancesinInformationSciences&ServiceSciences,2019，4(5):255-261.李灿,李祯.用于自供电智能窗户的透明钙钛矿太阳能电池研究[A].中国可再生能源学会光化学专业委员会、中国科学院物理研究所清洁能源实验室.第九届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会论文集[C].中国可再生能源学会光化学专业委员会、中国科学院物理研究所清洁能源实验室:中国科学院物理研究所清洁能源实验室,2022:125.金凤,朱琳.智能调控两种光照强度这种窗户让室内冬暖夏凉还节能[N].科技日报,2022-04-20(005).高伟杰,聂旭,门紫薇,周涛,曹子洁.基于Esp32单片机的智能窗户的设计[J].现代信息科技,2022,6(06):55-57+61潘立言,李奕凡,潘涵,杨景尧,任泰安,郑红梅.基于物联网的多功能智能窗户设计[J].物联网技术,2022,12(03):102-106.党倩,蔡誉涵,郝雨苗.智能窗户控制系统[J].物联网技术,2022,12(02):113-114+119.

附录A电路图源代码#include<reg52.h>#include<intrins.h>sfrISP_DATA=0xe2; //数据寄存器sfrISP_ADDRH=0xe3; //地址寄存器高八位sfrISP_ADDRL=0xe4; //地址寄存器低八位sfrISP_CMD=0xe5; //命令寄存器sfrISP_TRIG=0xe6; //命令触发寄存器sfrISP_CONTR=0xe7; //命令寄存器#defineCoil_A1{A1=1;B1=0;C1=0;D1=0;}//A相通电，其他相断电#defineCoil_B1{A1=0;B1=1;C1=0;D1=0;}//B相通电，其他相断电#defineCoil_C1{A1=0;B1=0;C1=1;D1=0;}//C相通电，其他相断电#defineCoil_D1{A1=0;B1=0;C1=0;D1=1;}//D相通电，其他相断电#defineCoil_OFF{A1=0;B1=0;C1=0;D1=0;}//全部断电typedefunsignedcharU8;typedefunsignedintU16;U8U8FLAG,k;U8U8count,U8temp;U8U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_L,U8checkdata;U8U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp;U8U8comdata; U8str_H[15];//湿度显示intshidu,U8RH_data_H;unsignedintW_baojing=10;//wind风速报警值unsignedcharW_buff[5];//显示缓存unsignedintH_baojing=60;//湿度报警值unsignedcharH_buff[5];//显示缓存unsignedintjishi_flag;//计时时间unsignedcharjishi_buff[5];//显示缓存unsignedintset_jishi_flag=10;//设置计时时间unsignedcharset_buff[5];//设置时间显示缓存unsignedcharmoshi=0;bitStopFlag=1; //启动/停止标志bitZXflag=0;//转向标志unsignedcharsudu=5; //速度变量bitflag;bitkaiguan=1;//开关标志sbitA1=P2^4;//定义步进电机连接端口sbitB1=P2^3;sbitC1=P2^2;sbitD1=P2^1;sbitCS=P1^3;sbitClk=P1^4;sbitDATI=P1^5;sbitDATO=P1^5;sbitP2_0=P1^6;//DHT11传感器引脚sbitbuzzer=P1^7;sbitled_off=P3^2;sbitled_on=P3^3;sbitshezhi=P3^7;sbitjia=P3^6;sbitjian=P3^5;unsignedcharIntToString(unsignedchar*str,intdat);externvoidInitLcd1602();externvoidLcdShowStr(unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchar*str);externvoidLcdWriteCmd(unsignedcharcmd);unsignedchardat=0x00;//AD值longValue1;unsignedintfengsu;unsignedintsum=0;unsignedcharwind[5];//风速值voidmain(){unsignedcharlen,m;EA=1;//开总中断InitLcd1602();//初始化液晶LcdShowStr(0,0,"Wind:km/h");Init_Timer0();//定时器初始化led_off=0;led_on=1;while(1){Key_set_scan();//按键扫描if(moshi==0) //当在检测模式时{RH(); shidu=U8RH_data_H; xianshi(); for(m=0;m<5;m++) { Value1=adc0832(0x00); sum=sum+Value1; } Value1=sum/5; sum=0;Value1=Value1*2;//风速校准len=IntToString(wind,Value1);//转换成字符串while(len<3)//用空格补齐到3个字符长度{wind[len++]='';}wind[len]='\0';//添加字符串结束符LcdShowStr(5,0,wind);//风速显示到液晶屏上 fengsu=Value1; if(flag==1) {if((fengsu<W_baojing)&&(shidu<H_baojing)) //当风速小于报警值且湿度小于报警值 { //jishi_flag=0; if(kaiguan==1)//若是关状态 { StopFlag=0; //启动ZXflag=0;//正转 Delay_Ms(1000); StopFlag=1; kaiguan=0;//切换成开状态 led_off=1; led_on=0; } }elseif((fengsu>=W_baojing)||(shidu>=H_baojing))// { if(kaiguan==0)//若是开状态 { buzzer=0;