毕业论文-基于STC89C52单片机控制的智能

基于STC89C52单片机控制的智能窗系统设计摘要随着科技的不断发展，智能家居已逐渐进入人们的生活中。作为其中的重要组成部分，智能窗已经被广泛地运用到了现代智能化建筑中，为住户提供了一个舒适、方便的环境。本次设计的是基于STC89C52单片机控制的智能窗系统。它具备光感、红外遥控、温湿度显示、定时等功能。该窗户可以根据外界的光线强弱来控制窗户开启或关闭，从而达到调节室内光线，同时还提供按键来控制窗户的开关。为了方便用户使用，增设定时模块，用户可根据自身的需要对某段时间，设置窗户的开启程度。当定时结束，窗户自动切换到光感模式实现对室内光线的控制。同时，还增设温湿度显示模块，使用户可以了解温湿度状况。本次设计电路简单，成本低，能够很好的满足智能家居需求，具有良好的市场应用前景，可使现代生活显著提高，同时也为智能家居提供了很好的设计参考。关键词：智能窗；STC89C52；光感；温湿度显示；定时模块；红外遥控；

ABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentoftechnology,smarthomehasbeengraduallyintopeople'slives.Asanimportantpartofit,smartwindowshavebeenwidelyusedinmodernintelligentbuilding,fortheresidentstoprovideacomfortableandconvenientenvironment.ThedesignofthesmartwindowsystembasedonSTC89C52SCMcontrol.Ithasasenseoflight,infraredremotecontrol,temperatureandhumiditydisplay,timer,andotherfunctions.Accordingtotheexternallightintensity，thesystemcancontrolthewindowopenorclosed,soastoadjusttheindoorlight,whilethesystemalsoprovidingkeystocontrolthewindowswitch.Fortheconvenienceofusers,additionaltimingmodule,foracertainperiodoftimetheusercansetthedegreeofopeningofthewindowaccordingtotheirneeds.Whenthetimerexpires,thewindowsautomaticallyswitchestolightsensingmodetorealizetheinteriorlightcontrol.Atthesametime,additionaltemperatureandhumiditydisplaymodulealsoallowstheusertounderstandthetemperatureandhumidityconditions.Thecircuitdesignissimple,andthecostislow,italsocanmeettheneedsofsmarthomeandhasgoodmarketprospects,italsoprovidesagoodreferenceforthedesignofthesmarthome.

Keywords:smartwindow;STC89C52;asenseoflight;temperatureandhumiditydisplay;time;infraredremotecontrol;目录TOC\o"1-3"\h\u1绪论 绪论1.1系统设计的背景及意义近年来，智能家居作为新兴事物，越来越进入人们的视野。智能家居以住宅为核心，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、服务、管理、维修为一体的快捷、舒适、绿色、环保的居住环境，尽可能的将家中的一些设备通过信息网络连接到一起。较普通家居而言，智能家居不仅有传统的居住功能，提供安全舒适的家庭生活空间，还能提供全方位的信息交互功能，最大程度的改善人们的生活。现阶段，社会信息化的脚步不断向前，人们的工作、生活与通讯、信息的关系日益密切。信息化社会在改变人们习惯与生活方式的同时，也对传统的住宅的理念提出了挑战，社会、经济以及技术的进步更使人们的观念产生巨大的变化。如今，人们对家居的要求早已改变，更为关注的是一个节能、环保、舒适、美观的居家环境。随着产业结构的不断调整和优化升级，生产工艺的高速发展，人们的生活水平不断提高，家用电气逐渐普及，高精度、多功能、低损耗，早已是大势所趋。在这种趋势下，智能化、数字化的窗户已经成为现代生产研究的主导设计方向。智能窗作为智能家居中重要的组成部分，最主要的就是以人性化为核心,充分考虑人对智能窗系统的设计的需求,有着智能、环保、舒适、便捷的功能,深受广大用户的喜爱。它可以对各种窗户进行智能控制,它的出现,使人们的居住环境上了一个新台阶,家庭氛围也有了明显的提高,最重要的是，它的人性化设计、智能化功能、网络化服务、大众化价格。单片机越来越频繁的运用到电子产品中，很多电子产品中也用到了红外控制。结合环境采集和红外遥控系统的智能窗户控制系统具有很大的发展前景。1.2

国内外发展现状

随着社会信息化的加快，人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益紧密。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战，社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要求早已不只是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。家居智能化技术起源于美国，它是以家为平台进行设计的。智能家居控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。

智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。大型的智能家居控制系统通常由系统服务器、家庭控制器(各种模块)、各种路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等主要部分组成。现代智能化离不开运算和控制单元，本系统采用STC8989C52作为主控器件，单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件由单片机扩展的存储器、输入/出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件组成；软件由单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序组成。在单片机应用系统开发的过程中，应不断调整软、硬件，协调地进行软、硬件设计，以提高工作效率，当系统硬件和软件紧密配合、协调一致，就可以组成高性能的单片机应用系统。本次设计完成了单片机应用系统其开发过程的系统的总体设计、硬件设计、软件设计和系统调试，根据开发的实际需要，相互协调、交叉，有机的进行。2系统方案设计2.1系统总体设计系统以STC89C52单片机为中央处理单元，由温湿度检测模块，光强检测模块，定时模块，红外遥控模块，电机驱动模块等构成。系统的框架如图2.1所示。图2.1系统结构框图2.2系统设计的主要内容本次设计是以STC89C52单片机为核心控制的智能窗系统。该系统拥有光控、智能定时、温湿度检测、手动控制、红外遥控等功能。该系统可以根据室内的光线强弱来自动控制窗户的开关，从而调节室内光线，同时还提供手动控制，一键开关窗。为了更好的用户体验，添加了定时模块，用户可根据自身的不同情况对某段时间，进行定时，实现智能开关窗。定时结束后，窗户会自动根据室内的光线强弱，实现智能开关窗。同时，还添加了温湿度显示模块，让用户能够了解实时的温湿度状况。最后还添加了红外遥控功能，用户可自主的开关窗，大量的节省了用户的时间。2.3系统设计的主要功能智能窗控制系统主要有下面三种功能：系统有若干个按键，可以通过按键设置窗户为自动或者手动控制，另外还可以通过红外遥控控制窗户的开关，并且三种模式有各自的LED灯指示；（1）自动控制：窗户在定时时间内处于一直开启状态，晚上固定0-6点睡眠时间处于一直关闭的状态，如果不在定时时间段内和凌晨时间，窗户会根据光线强度来自动开启或关闭，当光敏电阻检测到光线较强时，启动步进电机反转半圈，即模拟关窗户状态，当恢复到光线较弱时，步进电机正转半圈，即模拟开窗户状态，同时有指示灯指示当前属于开启或者关闭状态；（2）手动控制：有两个按键，一个是开启窗户，一个是关闭窗户，该模式下光线强度检测无效；（3）红外控制：用红外遥控模块来模拟窗户的开启或者关闭。该模式下自动和手动模式功能不可用。红外遥控取三个按键有效，功能分别是“模式切换”、“开”、“关”，对应按键“CH”、“CH+”、“CH-”，在红外遥控模式下，用户可由按键来控制窗户的开启或者关闭；3设计方案论证3.1驱动电机的设计方案方案A：选择步进电机28BYJ48作为智能窗的引擎。选择步进电机的最大好处就是，它能够在距离上有着比较准确的控制，由于本设计中没有行程开关，所以步进电机是最好的选择。方案B：选择一般的直流电机。一般的直流电机转速过快，针对本次设计，电机运转过快将出现失控现象，甚至会夹人，故此排除。方案C：选择直流减速电机。该方案虽然可以让电机的速度保持在一定范围内，但没有行程开关，电源带载能力也不太稳定，电机无法在一样的时间内走过一样的距离，所以不适合选择直流减速电机。因此选择步进电机电机作为智能窗的引擎。3.2驱动电路的设计方案方案A：选择数字电位器。\t"/report/full/2016051620/4568997912365047/htmls/detail_report/right"利用电阻可以分压的特点,采用数字电位器对步进电机两端的电压进行调整,，从而使电机速度发生明显的改变。缺点是驱动电流小，工作效率低而且不实现。方案B：选择ULN2003驱动芯片。ULN2003芯片是耐高压、带负载强的达林顿晶体管阵列，由7组硅NPN达林顿晶体管构成，最大输出电流可大于500mA，用来驱动本设计中的步进电机再合适不过。因此选择ULN2003驱动芯片作为智能窗驱动电路。3.3微处理器的设计方案方案A：选择CPLD。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能，适用范围宽、集成度高、I/O接口多，适合作为大规模集成电路的控制核心。但智能窗控制系统仅需简单的逻辑功能，不太在意系统意运行速度，且从经济及性价比方面考虑，故此排除。方案B：选择STC89C52RC单片机。本次设计对系统的要求不高，编写的程序也相对容易，需要用的I/O接口单片机也能够满足，充分的利用了单片机。另外，51系列单片机运行的速度，一般来说是不慢的，性价比相当高。因此选择STC89C52作为智能窗的微控制器。3.4显示模块的设计方案方案A：选择数码管。利用数码管，对系统的有关数据和运行状态进行显示。数码管拥有经济实惠，显示清楚，使用方便，电路连接简单的优点；其缺点是只能显示比较单一的内容，耗电量也比较大。方案B：选择LCD1602。LCD1602液晶屏能显示两行字符，不仅可以显示英文字符，还可以显示符号，驱动电流小，价格低廉。因此选择LCD1602作为智能窗的显示模块。4单片机简介单片机素有“微控制器”的美誉。自出现以来，凭借其超高的性价比、迅速的发展速度和广泛的应用程度，很快很广受到人们的关注和重视。而且工程技术人员可以通过对单片机的相关知识的了解和学习，凭借自己的技术来进行设计，完成所需的单片机设计，从而收获高额经济效益。并且其体积微小,价格低廉,可靠性高,被大量用于智能仪器表、家用电器、智能卡和其他设备的自动控制等。4.1单片机的特点单片机依靠其优质的性价比，开始大面积出现在用户的生活中。同时单片机在工业控制领域中的使用也逐渐普及，通常有以下几个特征：逻辑功能很强，易扩展。可靠性好，适应温度范围广。小巧灵活、价格低廉、易于大量生产。单片机控制功能十分强，可以实现多机和分布式控制。4.2单片机的应用工业自动化控制在工业领域，单片机的利用有工业进程控制、智能控制、设施控制、数据采集和传输、检测和监控。在工业自动化的领域中，单片机能够完成电动机转速、温度控制。智能化仪器仪表将单片机嵌入到仪器仪表中，单片机用于对信息的检测与处理，可提高仪器仪表的精确度，并简化了产品的构造，减小了体积并便于携带和运用。家用电器目前，家电产品中普遍使用了单片机。例如电冰箱、洗衣机、微波炉、空调、电视机、加湿机等产品中加入了单片机后，效率大大改善，从而达到了智能、环保控制的目的。其他领域4.3STC89C52RC单片机简介STC89C52单片机是STC公司推出的一款价格低廉、功能强大的CMOS8位的微控制器。该微控制器自带8K在系统可编程Flash存储器。虽然STC89C52单片机用的是常规的MCS－51内核，但是它本身做了许多优化和性能拓展，使其有着一般51单片机不具备的性能STC89C52RC有着许多标准功能，例如8k的Flash，512b的RAM，32位的I／O口线，看门狗定时器，自带4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器／计数器，6个中断源，全双工串行口。STC89C52主要功能如下表所示。主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可重复擦写FlashROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断3级加密位2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源软件设置睡眠和唤醒功能2个读写中断口线时钟频率0-24MHz低功耗空闲和掉电模式总计6个中断源4.3.1时钟电路STC89C52单片机本身包含一个用来组成振荡器的高增益反相放大器，RXD引脚和TXD引脚分别组成了放大器的输入端和输出端。时钟可以由两种方式生成，分别是内部或者外部方式。内部方式产生的时钟电路如图所示，如果RXD引脚和TXD引脚上同时与定时元件相连，就会构成一个内部振荡器，此时，便能出现自激振荡。定时电路一般使用由石英晶体和瓷片电容两者构成的并联谐振回路。晶振是可以自己挑选的，一般为1.2MHZ—12MHZ,同样，电容也不是固定不变的，一般在5pF—30pF范围内挑选，电容值的大小不同，对频率的影响也不一样。外部方式的时钟电路如图所示，RXD引脚直接接地，TXD引脚直接接外部振荡器。对外部振荡信号没有硬性规定，只要脉冲宽度达到要求，通常选择频率小于12MHz的方波信号。（1）内部方式时钟电路（2）外部方式时钟电路图4.3.1时钟电路4.3.2复位及复位电路（1）复位操作复位就是让单片机回到最初条件下再次继续工作的过程。复位一般是让PC寄存器的地址重新变为0000H，让单片机再次从0000H单元开始运行。不单是系统正常开机需要用到复位操作，假如程序运转过程中有错误出现或者人为操作不当，不能正常执行完程序，也需要复位，此时按下复位键，系统便可再次启动。不止是上面提到的寄存器，复位操作还会对绝大部分寄存器起作用，复位后的地址如下表所示。寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H表寄存器的复位状态（2）复位信号及其产生本次设计选择的单片机的复位引脚为RST引脚。一旦RST引脚上面有高电平出现，就意味着开始复位了，不过高电平的持续时间最少超过2个机器周期。晶振不同，复位信号存在的时间也是不一样的。假如晶振为6MHZ，复位信号必须存在多于4微秒，复位才能够被执行。复位信号的产生电路如图所示：图4.3.2复位信号产生的电路图复位电路通常由两部分构成，依次为芯片内部分和芯片外部分。首先施密特触发器接收到复位信号，接着内部复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，最后才得到内部复位操作所需要的信号。实现按键复位的方法，通常有两种，一般为上电自动复位，按键手动复位。上电自动复位的原理，就是给与单片机RST引脚上的电容充电，从而执行复位，电路如图4.3.1所示。如果连接到单片机Vcc引脚上的电源上升时间小于1毫秒，单片机便能自主完成复位，换句话说，只需RST引脚经电容连接到电源上，单片机可以完成复位操作。实现按键复位通常有两种方法，一般为电平方式和脉冲方式。前者是利用在RST引脚经电阻与Vcc电源相连完成的，其电路如图4.3.3所示；后者是根据RC微分电路发出的正脉冲来完成按键复位。其电路如图4.3.3所示：（1）上电复位（2）按键电平复位（3）按键复位图4.3复位电路上面复位电路中的电阻、电容同样可以用在6MHz晶振电路中，不过需要使复位信号高电平存在时间超过2个机器周期。本次智能窗控制系统的复位电路采用的是上图4.4.2。5硬件电路设计5.1单片机最小系统设计单片机最小系统由单片机，复位电路，晶振电路，电源电路构成。晶振电路由一个12MHz的晶振与两个30pF的电容并联构成，维持了单片机运行的最小时钟。复位电路不但可以完成上电复位，还可以完成手动复位。接通电源时，电容C3短路，单片机RST引脚短时间内处于高电平状态，导致单片机复位；同样，当RST键按下时，RST脚同样为高电平，可以使单片机正常复位。以上三部分电路构成了一个最小的单片机系统。单片机的最小系统电路如图5.1所示。图5.1单片机最小系统5.2显示电路设计本次设计使用LCD1602液晶显示屏，既可以实时的显示中文字符，也能够实时的显示时间、温湿度、星期等。经过显示屏上的设置，不但可以显示已设定的各种内容，还可以显示系统的状况。液晶显示屏能够显示2行字符，每行显示16个字符，由单+5V电源进行供电，成本低廉，性价比很高。LCD1602的基本参数及引脚功能：LCD1602有带背光和不带背光两种，其控制器主要是HD44780，有背光功能的比没有背光功能的略厚一些，但实际运用中没有太大区别，两者尺寸差别如下图5.2.1所示：图5.2.11602LCD尺寸图1602LCD主要技术参数：显示容量:16×2个字符

；芯片工作电压:4.5—5.5V；工作电流:2.0mA(5.0V)；模块最佳工作电压:5.0V；LCD1602有着标准的16脚，各引脚接口说如表5.3所示。引脚号引脚名称功能说明1VSS电源地2VCC接5V电源正极3V0液晶显示器对比度调整端4RS寄存器选择5RW读写操作6E使能端7DO双向数据端8D1双向数据端9D2双向数据端10D3双向数据端11D4双向数据端12D5双向数据端13D6双向数据端14D7双向数据端15BLA背光正极16BLK背光负极表5.2.2LCD1602引脚说明LCD1602的指令说明LCD1602液晶显示屏内部的控制器有11条控制指令，如表5.4所示：序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容表5.2.3：控制命令表LCD160显示屏的读写、屏幕和光标的操作都能够利用指令编程来实现。（说明：高电平为1、低电平位为0）LCD1602与单片机的连接如图5.5所示。（其中，电位器用来调节LCD的对比度，该对比度必须调到一个合适值，LCD1602才能正常亮。）图5.2.4显示电路5.3时钟电路设计时钟电路由STC89C52单片机和实时时钟芯片DS1302组成，从而达到智能计时的功能。DS1302是DALLAS公司发明的一款性价比超高的时钟芯片。时钟芯片内部包括一个实时时钟和静态RAM，可以经过I/O口与单片机直接相连，只要3根I/O线。DS1302工作时功耗很低，性能很高。实时时钟电路不但可以准确的提供时、分、秒、年、月、日信息，还可以自动调整每月的天数和闰年的天数。用户更能够通过选择AM/PM标志位决定使用12或24小时时间格式。它的工作原理是，首先单片机读取DS1302中的数据，然后再将数据显示在1602液晶显示屏上。DS1302时钟芯片不仅可以由后备电源供电，还拥有对后备电源充电的能力，这样即使电路断电，时钟芯片仍能有效的储存信息。这些优点是如今普遍的实时时钟芯片无法代替的。DS1302引脚说明引脚号引脚名称功能说明1VCC2电源供电管脚2X132768HZ晶振管脚3X232768HZ晶振管脚4GND地5RST复位脚6I/O数据输入/输出引脚7SCLK串行时钟8VCC1电源供电管脚在主电源出现问题时，后备电源同样可以保持时钟处于稳定工作的状态。DS1302时钟芯片不是由VCC1和VCC2同时供电，而是VCC1或VCC2之间比较大的供电。当VCC2>VCC1+0.2V时，DS1302由VCC1供电。当VCC2＜VCC1时，VCC1给DS1302供电。按键电路与单片机的连接如图5.3所示。图5.3时钟电路5.4按键电路设计按键是用来调节窗户开启或者关闭的时间和是否根据用户设置的时间来进行开关窗。因为本次智能窗控制系统中只使用了少量的按键，所以按键模块统一采用独立式按键接口设计。按键电路结构简单，易于通过软件来实现。软件实现时，可利用中断，反应迅速。由于按键在按下和释放地短时间内会产生抖动，这种抖动人为是察觉不出来的，而单片机去可以识别出来，从而导致单片机产生一些误操作，造成一些无法想到的后果，所以必须消除抖动。至于具体的抖动时间，由具体的按键本身决定，通常为5~10毫秒。本次设计中使用软件方法消除抖动。当按键按下时，经过延时抖动时间后，再检测按键是否处于按下的状态，若此时按下则认为有键按下，从而去除按键抖动的影响。按键电路与单片机的连接如图4.2所示。图5.4按键电路5.5温湿度采集电路设计5.5.1数字温湿度传感器DHT11DHT11数字温湿度传感器是一种具有已校准数字信号输出功能的温湿度多功能传感器。它使用了专门的数字模块采集技术和温湿度采集技术，使产品更加普及。DHT11温湿度传感器由一个电阻式感湿元件和一个NTC测元件构成，并通过I/O接口与STC单片机连接，从而使该产品拥有质量好、成本低、响应迅速、抗干扰能力强等特点。DHT11温湿度传感器都需要在实验室里严格校准过，无一例外。DHT11温湿度传感器采用单线制串行接口，电路连接方便，系统简便。DHT11体积小，稳定性高，超低能耗，信号传输最远能达到20米以上，这些优点让它广泛地应用于各类场合。5.5.2DHT11温湿度传感器的工作原理本次设计使用DHT11数字温湿度传感器，不必考虑A/D转换电路，只需要把温湿度传感器与单片机接口相连，电路原理图如图5.5.2。图5.5.2温湿度采集电路DHT11温湿度传感器性能说明：参数条件MinTypMax单位湿度分辨率111%RH8Bit重复性±1%RH精度25℃±4%RH0-50℃±5%RH互换性可完全互换量程范围0℃3090%RH25℃2090%RH50℃2080%RH响应时间1/e（63%）25℃，1m/s空气61015S迟滞±1长期稳定性典型值±1%RH/yr温度分辨率111℃888Bit重复性±1℃精度±1±2℃量程范围050℃响应时间1/e(63%)630S表5.5.3DHT11温湿度传感器性能DHT11温湿度传感器的数据读取：DATA接口主要运用于单片机与传感器之间的数据传输，数据传输运用了单总线数据模式，每次传输一般耗时4ms。数据内容由小数部分和整数部分组成，详细的格式下面会介绍，小数部分用来后来扩展，现在读作零。工作过程如下：一次完整的数据传输为40bit,高位先出。数据格式：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和。单片机发出一次开始信号后，DHT11温湿度传感器的模式便发生了改变，从低功耗模式变到了高速模式，直到单片机的开始信号彻底消失，DHT11温湿度传感器便传输响应信号，从而传输数据40bit，并触发一次信号采集,用户可选择读取少量数据。在此工作状态下，DHT11温湿度传感器会收到开始信号，会采集室内外的温湿度，此时假如DHT11温湿度传感器没有收到单片机传输的开始信号，DHT11温湿度传感器不会执行温湿度采集操作，收集完数据后从高速模式转换到低功耗模式。如果总线电平为高，单片机会及时的将总线拉低，从而等待DHT11温湿度传感器响应，单片机拉低总线，必须得高于18ms，只有这样，DHT11温湿度传感器才能检测到开始信号。单片机发出开始信号后，过了20-40us，才可以读取响应信号，单片机发出开始信号后，可切到输入模式。图5.5.4总线信号线的表示方法如果总线电平为低，此时DHT11温湿度传感器发出响应信号，DHT11温湿度传感器传出响应信号之后，单片机必须把总线拉高80us，传出数据后，每bit数据都必须从50微秒低电平时隙开始，数据位为0或者1，由高电平的长短决定，详细见下图。假如读取响应信号为高电平，则DHT11温湿度传感器不会做出任何反应，麻烦检查下线路，看是否连接正确。当数据传输的最后一个bit结束，DHT11温湿度传感器会拉低总线50us，之后总线变为空闲模式。图5.5.5数字0信号表示方法

图5.5.6数字1信号表示方法DHT11引脚说明引脚号引脚名称功能说明1VDD供电3－5.5VDC2DATA串行数据，单总线3NC空脚，请悬空4GND接地，电源负极5.6步进电机驱动电路设计ULN2003是一个高耐压、大电流的达林顿晶体管阵列集成电路。由七对NPN达林顿晶体管构成，是个集电极开路输出的反向器。每对达林顿晶体管的驱动电流最大可达500毫安，在关态时可以承担50伏特的电压。此外，如果把达林顿管并联，它能流过大电流。这样的电路通常在继电器驱动器，字锤驱动器，灯驱动器，显示驱动器等电路中出现。每对达林顿管内部都串联了一个2.7k电阻，能直接在5V的电压下与TTL电路直接连接。ULN2003芯片引脚说明引脚号引脚名称功能说明1IN1CPU脉冲输入端2IN2CPU脉冲输入端3IN3CPU脉冲输入端4IN4CPU脉冲输入端5IN5CPU脉冲输入端6IN6CPU脉冲输入端7IN7CPU脉冲输入端8GND接地9OUT17个续流二极管负极的公共端10OUT2脉冲信号输出端11OUT3脉冲信号输出端12OUT4脉冲信号输出端13OUT5脉冲信号输出端14OUT6脉冲信号输出端15OUT7脉冲信号输出端16OUT8脉冲信号输出端步进电机驱动电路与单片机的连接如图5.6所示图5.6步进电机驱动电路5.7红外遥控电路设计5.7.1红外线的特点

人的肉眼能看见的光线，如果按照波长的长短来排列，可以依次排列为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，如图5.7.1所示：

图5.7.1光谱图根据上述的图，我们能够看出，红外线的波长比红光长，为0.76μm～1.5μm。红外遥控设备是根据0.76μm〜1.5μm的范围内的波长来发送红外信号。红外线的优点是穿透力强，不会干扰设备的正常运行。红外遥控电路调试十分容易，能直接对发射信号进行编码，轻易便可完成多路红外遥控。

5.7.2红外线发射和接收

人们经常看见的红外遥控系统通常由发射部分和接收部分构成。发射部分的发射器件通常为红外二极管，它发出的是红外线而并非可见光，一般使用的红外发光二极管发出的波长大概为940nm，其形状与一般的发光二极管无异，就是颜色有些差别。红外发光二极管通常有三种颜色，分别为黑色、蓝色、透明。判断红外发光二极管是否完好，采用与判断普通二极管损坏的方法就可以。一个红外发光二极管的发射功率大概为0.1W。发光二极管的发光效率需要用专门的测量仪器进行测量，如果没有专业的测量仪器，只能用自己的经验来判断。红外接收电路的红外接收管是一种常见的光敏二极管，稳定运行时，必须让红外接收二极管两头有反向偏压，只有这样，二极管才可以在正常工作的时候，获得较高的灵敏度。红外接收二极管的形状通常有两种，分别是圆形和方形。红外发光二极管的发射信号一般来说，是很弱的，有时候甚至可以忽略不计从而导致红外接收二极管有时能收不到信号，所以在接收端必须再添加一个增益放大电路。现在不论是什么产品，只要涉及到红外发射和接收，都直接使用制作好的一体化接收头，其外形如图所示红外接收头外形图红外接收头内部包含红外接收、放大、滤波等电路，稳定性强，性价比高。正是因为这样，红外一体化接收头自问世以来，广泛获得人们的喜爱。根据红外接收头的红外接收电路，电路不仅容易，稳定性还明显增强。红外接收头与单片机接口电路如图：图5.7.2红外接收头接线图

红外接收头的主要参数如下：①工作电压：4.8～5.3V

②工作电流：1.7～2.7mA

③接收频率：38kHz

④峰值波长：980nm

⑤静态输出：高电平

⑥输出低电平：≤0.4V

⑦输出高电平：接近工作电压

5.7.3红外线遥控发射电路

①.红外遥控发射装置的原理框图如图5.7.3所示。

图5.7.3红外遥控发射原理框图图5.7.3是目前绝大部分红外遥控发射电路的功能构成，图5.7.3出现的编码器即调制信号，按遥控器功能的编码方式进行分类，从简便到庞杂都有。比如应用在空调、电视机、DVD等产品上的红外遥控发射的编码器，因为它的性能要求过多，这个时候的编码器必须统一采用专业的红外线编码协议来编写程序，但是就性能要求不多的红外遥控器而言，其编码器既实用又灵巧。前者一般是专业的生产厂家根据红外遥控协议来编码，而后者经常出现在普通电子技术人员的编码中。

②.NEC码编码原理该设计运用NEC编码方式，主要有以下特点：使用38kHz载波频率引导码间隔是9ms+4.5ms使用16位客户代码使用8位数据代码和8位取反的数据代码引导码、32位二进制编码及连发代码构成了NED遥控发送数据的格式，具体如图5.7.4所示：图5.7.4数据帧结构单片机分辨编码信号，是通过一系列的高低电平，其识别高低电平是通过电平时间的长短来判断，其时序图如图5.7.5所示：图5.7.5编码高低电平时序图图5.7.6红外遥控电路5.8光强传感器电路设计为满足用户根据光照的差异选择是否开关窗，设计中专门添加了光强传感器。光强传感器由光敏电阻和LM393电压比较器组成。光敏电阻是根据半导体光电效应制成的，随着入射光强度的变化，电阻的阻值不断的变化。将光敏电阻与10K的电阻接到电路中，再接到+5V电源上,当外界光照强度上升时，光敏电阻的电阻值变小，电阻R上的电压变大，根据电阻R上的电压差值即可判断光照强度是否变化，这种设计的好处在于电路简单，价格低廉，易于操作。光强传感器电路在漆黑的环境和光照强度满足不了事先设置的数值时，out1引脚输出高电平，一旦室外的光照强度超过事先设定的数值，out引脚便输出低电平；out1引脚可与STC89C52单片机直接相连，经由STC89C52单片机来检测电平高低，即可检测出外界光照强度是否发生变化；LM393是双路电压比较器电路，由2个单独的精密电压比较器组成。LM393的工作原理是对比两个输入电压，然后根据输入电压高低的不同从而调节输出电压的高低。只要在它合适的电压范围内，LM393输出负载电阻可以连接在任意电源上，而且它不会被VCC端电压值的大小而约束。LM393电路的特点如下:工作温度范围:0°C--+70°C;SVHC(高度关注物质):NoSVHC(18-Jun-2010);器件标号:393;工作电源：电压范围广单电源:2~36V；双电源:±1~±18V；消耗电流小，ICC=0.8mA;输入失调电压小：VIO=±2mV;共模输入电压范围宽：VIC=0~VCC-1.5V;输出与TTL，DTL，MOS，CMOS等兼容;光强传感器与单片机的连接如下图5.8所示图5.8光强传感器电路6软件电路设计在单片机应用系统的设计中，硬件设计相对来说是容易的，往往软件的设计最让人们头疼，绝大部分情况下，一个系统的软件设计部分工作量非常大，更别提那些复杂的控制系统。假如是专业的机电一体化的设计人员，不仅仅需要考虑如何编程，还需要考虑如何最优的规划好单片机的软硬件资源。程序设计说起来简单，做起来难，为了使复杂问题简单化，就要有一整套的步骤。其步骤主要有以下三点：⑴分析需求，设计算法：坚持具体问题具体分析的原则，设计出简便的计算方法和最优的数据结构，从而明确编写程序的步骤。这是编写出高效率程序的重中之重。⑵根据算法画流程图：流程图能够把算法和解题步骤清楚的展示出来，从而减少出错的概率。⑶编写程序：根据前一步设计的算法和解题步骤，挑选最优的指令对其进行有效的排列组合，使之构成一个有机的整体，这样一个完整的程序便出来了。6.1C语言在单片机系统开发中的特点C语言是现在用的比较多的一种计算机高级语言，自问世以来，深得广大设计人员的喜爱。它同时具有高级语言和汇编语言的优点。C语言自带大量的库函数，它不仅处理数据花费时间短，编译效率还明显高于汇编语言。C语言的可移植性高，程序开发员在不了解处理器内部结构的情况下，也可以很容易学会处理C语言的编译器，这样可以花更多的时间研究程序的功能及算法，从而有效的减少了程序开发和调试的时间。C语言具有健全的模块化程序结构，有利于拓展和优化。它还拥有健全的程序结构,适合应用于模块化程序设计，所以使用C语言开发单片机应用系统程序时，采用结构化的“自顶向下、逐步求精”的程序设计方法，将功能模块化，由不同的模块完成不同的功能，如此以来，整个应用系统程序结构简单明了，便于调试和维修。6.2C语言在单片机中的优化设计6.2.1系统资源目前，绝大部分的工业测控领域中的嵌入式系统都需要使用单片机，但其中涉及到的计算量却越来越大，对控制的需求也日益增加，硬件设计还相对较简单，但软件设计却是越来越复杂化了。对于某些复杂的控制系统，程序开发人员往往还需要想到如何最优化分配单片机的软硬件资源。但单片机本身的资源是固定的，例如I/O口，CPU都是固定的，程序存储器资源比较少，如何合理的在C语言编程中使用这些资源，这就需要程序开发者下很大功夫了。使用C语言编程，虽然好处不少，但是写好的代码占据的内存比较大，所以，在开发一个单片机应用系统程序时，必须首先明确该系统程序实现的任务，了解软硬件分别要进行哪些工作，对于一些任务，还必须综合考虑软硬件。对程序开发者来说，编写C语言程序时，应该竭尽可能的对其优化，从而达到充分利用资源的目的。6.2.2数据类型C语言拥有充足的数据类型，充分的满足了程序开发的需要。特别是在用户界面开发和一些动画和图形技术中，可以很好的看的出来。但是就开发单片机系统程序而言，我们应该在符合当前需要的同时，适当地选择数据类型。C语言中有少量数据类型，如char等数据类型，机器语言可以直接支持，用这种数据类型的语句所生成的代码。一般来说，是简短的；而剩下的数据类型如字符型、布尔型、单精度浮点型、双精度浮点型和复数浮点型等数据，必须得有相应的内部程序或内部函数的支持，一般来说，繁杂的数据类型产生的代码也相对繁杂，更不便于转换成单片机的代码。所以我们最好能够用机器语言直接支持的数据类型，并且在最大程度上使程序中使用的数据类型的种类尽可能少。但一个控制系统的设计与开发，设计人员需要搞清输入与输出的关系，从而建立数学模型。有些比较复杂的运算，例如非线性数据、三角函数、反三角函数、向量运算、矩阵运算，如果要使用汇编语言实现上述的运算，会花费大量时间，并且写出来的程序也比较难懂，更别提建立数学模型了。C语言编写程序相对而言比较容易，因为有许多的程序和数据结构可以直接使用，给单片机的程序开发提供了有利条件。6.2.3程序结构和算法在一般的计算机上编写C语言程序时，用户只需要关心编写的程序是否有效，没必要关心写的程序到底有多长。但是在单片机上，情况就不一样了。编写程序时，必须考虑到单片机的硬件资源，同时保证写的软件程序结构上十分紧凑。有时候，相同的任务，主程序和子程序完成的效率是不一样的，可能是主程序完成效率高，也可能是子程序，需要充分考虑每一种情况不是写的程序代码越短越好，还需要考虑它是否会调用单片机自带的库，如果调用了内部的资源，反而使代码的质量变低。算法不一样，程序执行的速度也是不一样的，所以，在编写C语言程序时，可以使用一些简便的算法；并且通常都需要对程序进行模块化。这样，能够分时间对每个模块进行开发和调试，最终再把他们组合在一起，组成一个完整的程序，再对它们进行联合调试。6.3主程序流程图系统用keil进行编程，用C语言作为编程语言，用PROTEUS进行仿真，并用Protel99SE。画原理图。主程序流程图如下图6.3所示，通过各个传感器对室内环境因数进行采集，然后通过单片机判断，再进行开关窗。主程序流程图6.4键盘子程序设计按键的触点在按下和释放的短时间内会产生抖动，此刻的逻辑电平是不稳的，如果忽略这种抖动，单片机会产生一些误操作，造成一些意想不到的后果，所以必须消除抖动。本次设计中使用软件延时的方法消除抖动。无论按键是否按下，单片机处理时都延时6ms，若此时按下，再延时12ms，从而去除按键抖动的影响。最后由单片机进行键码分析，执行相应的命令，显示再返回程序。键盘子程序如图6.4所示。图6.4键盘子程序流程图6.5步进电机子程序设计步进电机是控制智能窗户开关的主要元件，其设计原理是，首先单片机智能判断，然后根据处理结果控制步进电机转动从而控制窗户的开关状态。图4.2.3是步进电机程序流程图。步进电机程序设计大体有以下三步：（1）判断旋转方向；（2）按顺序传送控制脉冲；（3）判断所要求的控制步数是否传送完毕。图6.5步进电机程序流程图6.6定时程序设计定时程序的功能是，当时间到达用户设定的定时时间段，单片机会收到一个中断信号，根据处理结果控制步进电机转动从而控制窗户的开关状态。时钟芯片发出50ms的信号给单片机后，计数器开始工作，计数器记到20，则时间即为1秒，秒单元加1，当秒单元计数到60，分单元加1，此时秒单元清零。当时单元计数到24，时单元清零。图6.6是定时程序流程图。图6.6定时程序流程图7系统调试系统调试的过程就是对所设计的系统在软硬件上面的错误，进行改正或改进。7.1系统实现的功能本次设计的智能窗户能够自主识别室内环境是否改变，一旦发现室内的环境发生了变化，便自动开关窗。它共有三种模式，自动模式，手动模式，红外遥控模式。下面简要的介绍下三种模式，并模拟下智能窗的运行。自动模式下窗户会根据定时时间，还有光线强弱自动开关。开关窗户用的是一个步进电机，原理是根据步进电机的正反转，从而控制窗户的开启或者关闭。开启窗户，步进电机会正转半圈。关闭窗户，步进电机会反转半圈。此外，自动模式还可以通过手动模式或者红外遥控模式来开启或者关闭。如果是手动模式的话，自动模式就不起作用了，此时根据光照强度和定时时间段自动开关窗是无效的。最后的遥控模式用的是现成的红外遥控模块，取上面三个键，CH-,CH,CH+。CH的功能相当于切换按键的功能。电路板下面的一排按键就是用来调节智能窗的定时时间段。如果要设置定时时间，按下设置键两下，即可设置定时时间段，先显示开始时间，后显示结束时间。如果在定时时间段，窗户一直是处于开启的状态。如果不在定时时间段（前提在自动模式下），就会根据光线的强弱来自动调节窗户的开关。晚上0点到6点，这个时间段是深度睡眠时间，无论窗户是否定时时间段内，光线强弱，窗户一直处于关闭的状态。现在模拟一下，假设窗户现在处于关闭状态，光线检测是强的状态，从电路板上可以看出，因为黑暗指示灯没亮，从电路板上可以看出。当时间进入定时时间段，步进电机正转半圈，表示窗户开启状态，此时开启的指示灯也亮了。现在无论光线强弱，窗户一直处于开启的状态。这时候，我们可以用热缩套管给光敏电阻一个阴暗的环境，此时黑暗指示灯亮了，但窗户依然是开启的。过了定时时间段，窗户会自动根据光线强弱进行开关，假设现在检测到的光线强度很强，此时步进电机反转，表示窗户关闭的状态。现在再给光敏电阻一个阴暗的环境，此时步进电机正转，表示窗户开启的状态。另外，我们还可以切换到手动模式，一旦切换到手动模式，定时时间段和光敏电阻将对窗户的开关无法造成影响，这个时候通过手动开关按键来调节窗户的开启或者关闭，步进电机也会相应的跟着正转半圈或者反转半圈。另外，红外遥控模式的功能与手动模式的功能差不多，只是后者是用红外遥控模块来模拟窗户的开关。按CH键可以切换到红外遥控模式，此时电路板上的遥控指示灯常亮，CH+表示窗户开启，CH-表示窗户关闭。在窗户开启的情况下，按下CH-键，步进电机反转半圈，窗户就自动关闭了。如果此时再按下CH+按键，步进电机则正转半圈，窗户开启灯常亮，此时窗户就自动开启了。最后，操作红外遥控模块的时候，最好是对着红外接收管按下按键，就和我们平时看电视时切换频道差不多，智能窗控制的大致功能就是这样。7.2系统存在的不足与展望本次设计的智能窗控制系统，因为时间的限制及前期准备不足，实现的功能比较单一。在本次智能窗控制系统中，只对室内的温湿度，光照强度进行了采集，并没有考虑到室内的可燃气体检测，室外风速的测量，从而导致智能窗采集到的室内外环境因素较少，实现的功能比较单一。但是本次设计中增加了红外遥控，大大的方便了人们的使用，实用性进一步加强。虽然本次设计的智能窗控制系统，存在许多不足，但是对于普通家庭而言，已经足够满足需要了，并且智能窗有着价格低廉，节能环保，容易使用等优点。另外，根据不同家庭的需要，功能还可以增加，还可以对其的功能进一步拓展和优化。已成型的智能窗可以应用于各类家庭，是家里老人小孩需要的理想产品，市场前景广阔，需求量大。并且使用寿命长，节能环保，安装极其容易。7.3调试过程中碰到的问题及解决办法在软硬件综合调试过程中，主要碰到了以下一些问题：（1）单片机无法下载程序。（1）LCD显示屏是亮的，但是上面不显示任何数字或文字。（2）步进电机接入电路中，没一点反应。（3）系统的仿真完全通过，但在把程序写入STC89C52后，系统却不能正常运行。解决方法依次如下：（1）STC单片机需要专门的下载器才可以下载程序，买了个下载器，从而下载好了程序。（1）开关接错，造成了短路，重新焊接开关即可。（2）因为步进电机需要外接驱动电路方可正常运转。（3）把STC89C52RC单片机上的29脚和31脚接上高电平，这样单片机便只访问内部程序存储器了。8结束语本次毕业设计系统介绍的是一种基于STC89C52单片机控制的智能窗系统。该系统拥有光控、智能定时、温湿度检测、手动控制、红外遥控等功能。该系统可以根据室内的光线强弱来自动控制窗户的开关，从而调节室内光线，同时还提供手动控制，一键开关窗。为了更好的用户体验，添加了定时模块，用户可根据自身的不同情况对某段时间，进行定时，实现智能开关窗。定时结束后，窗户会自动根据室内的光线强弱，实现智能开关窗。同时，还添加了温湿度显示模块，让用户能够了解实时的温湿度状况。最后还添加了红外遥控功能，用户可自主的开关窗，大量的节省了用户的时间。虽然设计的智能窗控制系统达到了之前预设的功能，但是实现的功能还是比较单一，例如没有过多的采集室内环境因素，如室内的可燃气体，室外风速，如果再给我一些时间，我觉得我可以完善这些功能。本次毕业设计包括绪论、系统方案设计、硬件电路设计、软件电路设计以及系统调试等部分。首先，在选择方案方面，我阅读查了大量与题目相关的论文和文献并且制定设计方案，进行总体的方案设计，然后将方案应用到设计中。其次，制定好方案后，再利用所学的知识对硬件电路和软件电路进行设计，并用protues软件进行仿真设计，protelse99进行原理图设计。最后，对设计内容再次改善，力求达到最优的设计结果。在做毕业设计的过程中，在与同学和老师的交流下，我认识到自己的基础很不扎实，许多基础知识还得现学，我明白了理论必须与实践相结合，否则都是空谈。做完毕业设计，我明白了实践的重要性，也提高了我各方面的能力，为以后打下了坚实的基础。参考文献：[1]何立民.单片机应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1996,35-48[2]松井邦彦.传感器实用电路设计与制作[M].北京:科学出版社,2005,107-110[3]苏家健.单片机原理及应用技术[M].高等教育出版社,P5[4]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，1998[5]DALLASSemiconductor.DS18B20DataSheet[J].2002:1-26[6]阎石.数字电子技术基础[M].高等教育出版社,2004.620-73[7]童诗白.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社,2006,79-85[8]孙晓云.接口与通信技术原理与应用[J].中国电力出版社，2007[9]郑启忠.数字温度传感器DS18B20及无线测温系统设计.微型机与应用[J]，2004[10]李华.MCS-51系列单片机使用接口技术[M].北京航空航天大学出版社，1993,35-42[11]邓学欣.檀润华.智能窗的概念设计[J].河北工业大学学报，2003[12]侯建华.基于51单片机的室温测试[J].电子技术，2007.07[13]韩磊.家居进入“智能窗时代”[J].环境与生活，2008（2）：17-19[14]王煜东.《传感器应用电路400例》［M］.北京：中国电力出版社，2008.页码[15]卿太全.《最新传感器选用手册》[M].北京：中国电力出版社，2009.7.页码[16]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).页码[17]秦曾煌.《电子技术》第六版［M］.北京：高等教育出版社,2004:80—103.[18]严蔚敏、吴伟民.《数据结构》［M］.北京：清华大学出版社，1996：154—160.[19]丁元杰.《单片微机原理及应用》［M］.北京:机械工业出版社,1993.[20]《基于多传感器的智能窗系统设计》.电子工程设.中国测控网，2011.4.[21]孙桓，陈作模，葛文杰.《机械原理》第七版［M］.北京：高等教育出版社,2007.12.[22]韩磊.家居进入“智能窗时代”［J］.环境与生活,2008（2）:17-19.[23]侯建华.基于51单片机的温室测试［J］.《电子技术》，2007.07.[24]李胜多，张还，佟春明，高春风.基于PLC多功能窗的设计［J］.青岛农业大学学报，2010:27(1)84-88.翻译部分英文原文DesignoflightcontrolwindowsysteminsmarthomeYANGJiuhong1JiayingUniversity,Meizhou,Guangdong,514015,China[Abstract]Tomakeabuildingstructurebeautifulandobtainagooddaylighting,thewindowsbecomemoreandmorebig.Itisinconveniencefortheopeningandclosingofthebiggerwindow.Theframestructureofautomaticcontrolwindowisdesignedandmanufactured,aswellasDCmotordrive,lightdetection,preventingover-wind,windowpositiondetectioncircuit.Thecorrespondingcontrolprogramsrealizetheautomaticcontrolfunctionofwindow.Automaticwindowsystemcontainsthreekindsofmode.Manualmodeisthebasicfunctionofautomaticwindowsystem.Thewirelessremotecontrolfunctionprovidesconveniencefortheusertocontroltheopeningandclosingofwindow.Automaticlightsensormodelrealizestheautomaticcontrolofwindow,accordingtothebrightnessofthelight.Thesensitivityoflightsensorcanbeadjustedbyartificialtomakethecustomersatisfied.Theopendegreeofwindowcanbemanualadjustedtomeettherequirementsofthevariouslengthofthewindow.Thesystemissimpleandpractical.Itsenergyconsumptionandcostislow.Asapartofthesmarthome,thesystemissuitableforopeningandclosingcontrolofthewindowsandprovidestheconvenienceforpeople'sdailylives.[Keywords]LightControl;AutomaticwindowSystem;SmartHomeIntroductionInordertoimprovetheindoordaylighting,theWindowsoftheofficeandfamilyismoreandmorebig.Whentheheightorwidthofthewindowexceedsacertainvalue,itwillbedifficulttopullthewindowmanuallywhichbringsinconveniencetousers[1].Earlydualchannelremotecontrolwindowmachinecancontrolopeningandclosingofthewindow.Motorsdrivetherotationofrollerandpulltheropetocloseandopenthewindow[2].Theopeningandclosingofthewindowstillneedpeopleoperatethatitisnotcompletelyinthesenseofintelligentcontrol.Aspartofthesmarthome,theintelligentwindowsystemimprovestheexistingcontrolproblemofthewindow[3].Thesystemincludesaautomaticcontrolwindowframe,aDCmotor,aover-winddetection,alightdetection,awindowpositiondetectioncircuitandthecorrespondingprogram[4].Thesystemhasthreemodesthataremanualopenandclosethewindow,wirelessremotecontrolopeningandclosingthewindowandfullyautomaticlightsensoropeningandclosingthewindow.Thissystemhasrealizedtheintelligentcontrolofopeningandclosingwindows.DesigntheframeworkofintelligentwindowTheframeofautomaticcontrolwindowismadebyaluminumalloyplatethattheweightislight,thestrengthishigh.Thestructureofautomaticcontrolwindowisasshowninfigure1whichiscomposedofaDCmotor,areducer,arotatingrodandfixedstruts,andsoon.Inordertoreducenoiseandfacilitatespeedcontrol,DCmotorisselectedtodrivetheliftingofthewindow.ThespeedofDCmotoris160r/min.TheoutputshaftDCmotordrivesthegearreducerwhichthenumberofgearteethis24andmodulusis1.5mm,materialis45#steel.Thewindowrodislinkedtothedrivengearwhichthenumberofgearteethis48,modulusisalso1.5mm.Reductionratioofgearreduceris1:2.TherodisdrivenbytheDCmotor,speedis80r/min.Theweightofautomaticwindowis100N,therodradiusis0.04m,therodtorqueis4Nm.MinimumoutputtorqueofDCmotoris2Nm.OutputpowerofDCmotorisP=m*n/9549（1）Wheremistheoutputtorque,N/m,nDCgearmotoroutputspeed,160r/min.Calculatedbytheformula(1),DCmotorpowershouldbegreaterthan33.5W.Thepowerreservecoefficientis1.5somotorpowershouldbegreaterthan50W.JWDHG60DCmotorisselectedtodrivetheautomaticwindow.Fig.1TheframeofautomaticcontrolwindowAbriefintroductiontothecentralprocessingunitofsmartwindows

STC89C52isonekindoflowpowerconsumption,highCOMOSSbitmicro-controller,8KinsystemprogrammableFlashmemory,Usehigh-densitynonvolatilestoragetechnology,andindustrial80C51productinstructionandpinfullycompatible.TheFlashmemorychipsallowsprogramsinthesystem,alsosuitableforprogrammableconventionalprogramming.Inasinglechip,haveclever8bitsCPUandonlinesystemprogrammableFlash,increaseSTC89C52fromanyembeddedcontrolsystemtoprovidehighvigorousapplicationandusefulsolutionsSTC89C52hasfollowingstandardefficacy:SKbyteFlashRAM,256bytes,32I/Oport,thewatchingtimer,two,threepointernumerical16timer/counter,a6vectorlevel2continuousstructure,theserialport,workingwithincrystalsandhorologicalcircuit.Inaddition,0HzSTC89C52candroptothestaticlogicoperation,supporttwosoftwarecanchoosepowersavingmode.Idlemode,theCPUtostopworking,andallowstheRAM,timer/counter,serial,continuoustowork.Protectionasanapattern,RAMcontentissurvival,vibratorsfrozen,SCM,untilalltheworkunderacontinuousorhardwarereset,8-bitmicrocontrollers8KbytesinthesystemprogrammableFlashSTC89C52devices.Mouth:POPOmouthisatwo-wayopendrainI/O.Asexport,eachcandriveeightTTL.logiclevel.ForPOporttowrite“1”,footasthehighimpedanceinputWhenaccesstoexternalprogramsandnumericalmemory,alsoknownaslowPOmoutheightaddress/numericalreuse.Inthismode,withtheinterna1POresistor.Intheflashwhenprogramming,alsousedforPOmouth;adsorbinstructionbytes.Intheprocess,theoutputcommandbutecalibration.Whentheprogramrequiresexternal,calibrationonpull-upresistors.Mouth:P1mouthP1isaninternalresistanceoftheeighttwo-wayI/Obufferscandrive,P1outputfourTTLlogiclevel.Towrite“1”P1port,theinternalresistancetoport,canpushasinputmouth.Whenusedasinputexternalandinternalfootbecauseoflowresistance,willoutputcurrent(IIL).Inaddition,P1.0andP1.2respectivelytimer/counter2externalcountinginput(P1.0/T2)andwhenthetriggereditor/counterP1.1input(2),specificT2EX/areshownbelow.Inprogrammingandcalibration,flashP1mouthadsorbeightaddresslowbyte.Efficacy:thefoot.P1.0T2(timer/counterT2externalcountinginput),clockoutput.P1.1T2EX(timer/counterT2capture/overloadedtriggeredsignalsanddirectioncontrol);P1.5MOSI(with)onlinesystemprogramming;P1.6MISO(with)onlinesystemprogramming;P1.7SCK(with)onlinesystemprogramming;Mouth:P2P2mouthisaninternalresistanceoftheeighttwo-wayI/ObuffersandP2outputcandriverfourTTLlogiclevel.Towrite“1”P2port,theinternalresistancetoport,canpushasinputmouth.Whenusedasinput,externalandinternalfootbecauseoflowresistance,willou