楊帆

摘要：隨著電子技術(shù)的發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，現(xiàn)代智能建筑中越來越多地使用智能窗戶，以為居民提供安全便捷的環(huán)境。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在未來幾年中，安裝Smart Windows的用戶數(shù)量將繼續(xù)增長。這次設(shè)計(jì)的智能窗戶系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)檢測傳感器電路連續(xù)檢測室外的濕度和風(fēng)。當(dāng)外部濕度和風(fēng)力達(dá)到一定水平時(shí)，窗戶會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，以防止?jié)駳夂陀晁M(jìn)入房間。自動(dòng)關(guān)閉或打開窗戶。當(dāng)外部環(huán)境達(dá)到設(shè)定值時(shí)，窗口將自動(dòng)關(guān)閉或打開。您也可以在手動(dòng)模式和自動(dòng)模式之間切換。切換到手動(dòng)模式時(shí)，可以按一個(gè)鍵來打開或關(guān)閉窗口。在自動(dòng)模式下，可以根據(jù)外部環(huán)境自動(dòng)打開和關(guān)閉窗口。

本系統(tǒng)可以通過風(fēng)速傳感器檢測室外的當(dāng)前風(fēng)速，可以通過雨滴傳感器檢測外界的濕度并顯示，當(dāng)濕度大于報(bào)警值或者風(fēng)速大于報(bào)警值時(shí)，窗戶會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)濕度小于報(bào)警值且風(fēng)速小于報(bào)警值時(shí)窗戶自動(dòng)打開?？梢允褂面I設(shè)置警報(bào)值。該設(shè)計(jì)包括單個(gè)STC89C52雙核芯片組，作為診斷工具的空速傳感器和雨滴傳感器，作為運(yùn)動(dòng)傳感器的安裝設(shè)備，工具和軟件。

關(guān)鍵詞：雨滴傳感器;風(fēng)力監(jiān)測;閾值

1 緒?論

隨著中國的變化，快速發(fā)展，人口不斷增長，人們對家庭用品的需求正在減少和增加情報(bào)等因素也有很高的要求。當(dāng)前的自動(dòng)控制系統(tǒng)為我們的生活帶來了許多好處，各個(gè)地區(qū)的人們都迫切需要自動(dòng)喚醒過程。例如，在下雨或薄霧籠罩的情況下，它可以自動(dòng)檢測并自動(dòng)關(guān)閉窗戶，不僅使人們工作和學(xué)習(xí)更好，而且可以確保生活的舒適度和財(cái)產(chǎn)安全。因此，對于科研單位和制造商來說，開發(fā)和生產(chǎn)適用于社會(huì)不同階層的不同位置的窗戶變得越來越重要。它已經(jīng)開始自動(dòng)解鎖窗口和關(guān)閉窗口，但是由于其可靠性，高成本或高使用率而難以推廣。隨著電子通信技術(shù)的飛速發(fā)展，單芯片已廣泛用于低成本，小尺寸，高集成度和高性價(jià)比的業(yè)務(wù)管理，智能設(shè)備，數(shù)據(jù)收集和各種家居用品中。

現(xiàn)在的自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)為我們的生活提供了太多的便利，在生活的各個(gè)方面，人們迫切需要一種智能型的家庭安全自動(dòng)關(guān)窗系統(tǒng)，能可靠的進(jìn)行日常的開關(guān)工作，在環(huán)境大風(fēng)或下雨的情況下，自動(dòng)識別大風(fēng)或下雨天氣，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)窗動(dòng)作，以便人們能夠更安心的工作，同時(shí)也保證了居民生活的舒適和生命財(cái)產(chǎn)不受損失。因此，科研單位和制造商對用于家庭，辦公室，倉庫和汽車的自動(dòng)窗戶關(guān)閉系統(tǒng)的研究和開發(fā)變得越來越有價(jià)值。如今，市場上有各種窗鎖，但是由于其可靠性，高成本或高使用率，它們難以集成。隨著電子通信技術(shù)的飛速發(fā)展，小尺寸，低成本，高集成度和高性價(jià)比的優(yōu)勢已經(jīng)在工業(yè)管理，智能機(jī)器，數(shù)控機(jī)床，數(shù)據(jù)收集和各種家用物品中獲得了專用的計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)。因此，使用單芯片計(jì)算機(jī)和其他簡單工具，我們開發(fā)了一種價(jià)格低廉且可靠的自動(dòng)系統(tǒng)，用于關(guān)閉適用于房屋，倉庫，銀行，汽車等的窗戶，并在天氣不好時(shí)發(fā)送警報(bào)消息。

2 整體方案設(shè)計(jì)與選擇

2.1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)通過風(fēng)速傳感器檢測室外的當(dāng)前風(fēng)速，通過雨滴傳感器檢測外界的濕度并顯示，當(dāng)濕度大于報(bào)警值或者風(fēng)速大于報(bào)警值時(shí)，窗戶會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)濕度小于報(bào)警值風(fēng)速小于報(bào)警值時(shí)窗戶自動(dòng)打開，報(bào)警值可以通過按鍵自行設(shè)置。設(shè)計(jì)以單片機(jī)STC89C52為核心，風(fēng)速傳感器和雨滴傳感器作為檢測裝置，作為動(dòng)作裝置的步進(jìn)電機(jī)，分硬件和軟件兩個(gè)組成部分。

硬件設(shè)備：風(fēng)速傳感器，雨滴傳感器和ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器是警報(bào)電路。使用某些外圍設(shè)備在雨天會(huì)執(zhí)行自動(dòng)窗戶關(guān)閉系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。軟件部分：主系統(tǒng)程序，模數(shù)轉(zhuǎn)換子例程，LCD顯示子例程，電機(jī)控制子例程，按鈕配置子例程等。用C語言編寫。共同完成雨天自動(dòng)關(guān)窗系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。當(dāng)有風(fēng)時(shí)，它將導(dǎo)致標(biāo)志旋轉(zhuǎn)并且發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)發(fā)出電壓信號，并且輸出電壓與風(fēng)速成正比。風(fēng)速越快，電動(dòng)機(jī)速度越快，輸出電壓越高。模擬電壓由微控制器處理，然后轉(zhuǎn)換為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，從而可以準(zhǔn)確確定特定的風(fēng)速。

采用直流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)窗戶的開關(guān)，首先直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)的原理是通過接在減速電機(jī)上的電壓勢能來決定的，當(dāng)電機(jī)的正極和負(fù)極之間壓差為“+5V”時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)的正極和負(fù)極之間壓差為“-5V”時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。在硬件方面只需設(shè)計(jì)一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)電流雙向流動(dòng)的電路，例如“H橋”電路。此方案在軟件編程方面相對簡單，只需要單片機(jī)兩個(gè)I/O口控制高低電平即可，但是其轉(zhuǎn)動(dòng)速度快，力矩小。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)重置意味著如果系統(tǒng)掛起或程序停止工作，則重置電路將使系統(tǒng)軟件正?；⒅匦麻_始工作。因此，復(fù)位電路在該系統(tǒng)中非常重要。有兩種恢復(fù)形式，一種可以手動(dòng)設(shè)置，稱為硬重置，另一種是稱為看門狗的軟重置程序。如果軟件停止響應(yīng)，則會(huì)重置軟件。從頭開始運(yùn)行程序。該系統(tǒng)使用初始重置方法手動(dòng)重置開關(guān)，并且在打開系統(tǒng)時(shí)，電容器已充電，因?yàn)橐殉潆?，所以首先打開了電容器，然后由于電阻功能RK 10K。就級別而言，無法重置系統(tǒng)。如果需要重置系統(tǒng)，請按K3鍵將RST重置引腳拉高。微控制器將檢測到RST已經(jīng)運(yùn)行了12個(gè)小時(shí)以上，并將執(zhí)行reset命令以從零開始程序。實(shí)時(shí)12小時(shí)周期，時(shí)間非常短，如有必要，只需按一下重置按鈕。

在這種設(shè)計(jì)中，風(fēng)速傳感器的輸出電壓值與風(fēng)的大小成正比。風(fēng)越快，電動(dòng)機(jī)速度和輸出電壓越高。但是，由于單個(gè)微型計(jì)算機(jī)是數(shù)字芯片，所以單個(gè)微型計(jì)算機(jī)不會(huì)直接收集。這就需要使用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字，因此模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對該設(shè)計(jì)至關(guān)重要。該模型使用ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

在風(fēng)速檢測電路中，風(fēng)速傳感器的輸出端口連接到ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一通道的引腳CH0。它還與模數(shù)轉(zhuǎn)換器共享該領(lǐng)域。ADC0832的引腳4至8用于GND和VCC，其他引腳用于數(shù)據(jù)傳輸。第二和第三引腳是信號輸入通道，第一、第五、第六和第七引腳是微控制器的接觸引腳。其中，引腳D0和DI是信號輸入和警報(bào)讀取器引腳，但是由于這兩個(gè)引腳不能同時(shí)使用，因此這兩個(gè)引腳被組合在一起以在微控制器上形成一個(gè)引腳。

4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

智能電路系統(tǒng)必須完美地執(zhí)行各種功能。硬件結(jié)構(gòu)不僅需要適合基礎(chǔ)的驅(qū)動(dòng)程序，還需要適合完成的驅(qū)動(dòng)程序。特別是在現(xiàn)代微電子技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)代，集成的結(jié)構(gòu)和全面的硬件接口意味著許多系統(tǒng)需要修改軟件驅(qū)動(dòng)程序以執(zhí)行各種功能。編程程序變得越來越重要。由于該畢業(yè)項(xiàng)目，軟件驅(qū)動(dòng)程序和窗口關(guān)閉系統(tǒng)可以在自動(dòng)窗口關(guān)閉系統(tǒng)中執(zhí)行各種功能。

在完整的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，有必要對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，并且通常在系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)完成系統(tǒng)。調(diào)試可以揭示設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的一些問題。除了更完整和調(diào)試之外，它還可以提高系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性。系統(tǒng)調(diào)試通常包括三個(gè)部分：系統(tǒng)硬件調(diào)試，系統(tǒng)程序調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試。全局系統(tǒng)調(diào)試是用于構(gòu)建聯(lián)合調(diào)試系統(tǒng)以測試整體性能的硬件和軟件的組合。

風(fēng)速傳感器、雨滴傳感器和ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成信號采集電路，步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片構(gòu)成窗戶控制電路，獨(dú)立按鍵作為輸入電路，蜂鳴器和LED作為報(bào)警裝置，并輔之一些外圍器件，完成雨天自動(dòng)關(guān)窗系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]?睢丙東，魏澤鼎.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2015，13-23.

[2]?汪貴平，李登峰，龔賢武，雷旭.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2019..

[3]?李翰蓀主編，電路分析[M]，北京：中央廣播電視大學(xué)出版社;2019..

（作者單位：河北科技學(xué)院）