基于51单片机控制的智能窗设计.docx

摘要 1关键词 1Abstract 1 1引言 11总体方案的设计 11.1本设计的主要任务和内容 21.2智能窗的总体构成 22机械结构的设计 42. 1 口动开关窗机械传动形式设计 42.1.2齿轮齿条参数选择 42.2窗框与窗扇的结构设计 42. 2.1窗框结构设计 42. 2. 2窗扇结构设计 42. 2. 3步进电机滑槽设计 52. 3 180旋转工作流程示意图 63自动控制系统主要硬件的设计 73.1单片机选型 73.1.1单片机发展过程 73.1.2单片机发展趋势 73. 1.3 AT89S51单片机简介 83. 2数据检测传感器的选择 83. 2.1数据检测传魏块组成 83. 2.2传感器选型及屯路 83.3 A/D转换电路的设计 123. 3.1 A/D转换器的选型 123. 3. 2 ADC0809内部功能与引脚介绍 123.3.3 A/D转换器与单片机接口电路的设计 143.4语音报警电路的设计 153.4. 1语音录放电路的设计 153.4.2扬声器驱动电路的设计 163.5行程开关 174红外线遥控开关的设计 184. 1 红外线简介 184.2遥控方案设计 184.3成品红外接收头 194. 4编码器和译码器的选择 204.5红外遥控发射电路的设计 224. 6红外遥控接收电路设计 234. 7 电源电路的设计 245动力源的选型与设计 255. 1 步进屯机选型 255.2步进电机驱动电路的设计 256系统软件的设计 267结术语 28参考文献 29致谢 30基于51单片机控制的智能窗的设计机械电子工程专业学生 王凯指导教师 侯建华摘要：我们现在使川的窗户人部分采用人工关闭方式，不具有自动防盗、防雨、防煤气中毒等人性化的功能; 平时我们外出时经常忘记关闭窗户，遇上下雨时，雨水会进入室内，对室内的电器、摆设等物品造成不必要 的损害。

晚上睡觉时我们通常把窗户关死，一旦燃气发牛泄漏，由于室内不透气造成窒息中毒致残、致死的 事件时有发生为了防盗，我们一般在窗户外而安装防护栏，但如今很多城市为了美化市容通常不允许安装 防盗窗再者，现在使用的窗户大多数是单纯推拉式或平移式的，这给在楼层高的住户擦拭玻璃带来很大困 难本文借助三维建模WSolidworks.单片机、电子电路及传感器的知识设计了町以实现清晨自动开窗、 防用、律能防盗和可燃性气体泄漏时扌U警并开窗，以及实现窗扇180转向的智能窗，从而nJ解决现实牛活 中存在的很多问题本智能窗的设计本着女全、方便、节能、人性化的原贝U进行，可使现代牛活显著捉高工 关键词：防风雨、防盗；51单片机；窗扇的180旋转；智能51 single-chip microcomputer control based on the design of the intelligentwindowStudent majoring in Mechanical and electrical engineering Wang KaiTutor Hou Jian HuaAbstract： We now use the windows closed most of the artificial means, docs not have auto theft, rain, wind, anti-gas poisoning and other personalized features; normally closed we often forget when they go out the window, encountered bad weather, sand and rain will enter the room, and indoor appliances, furnishings and other items causing unnecessary damage. Usually al night when we closed the windows, once the gas leak, poisoning, suffocation caused by indoor air tight disabled, the frequent ocaimence of death. For security, we usually install the fence outside the window, but now many of the cities to beautify the city usually do not allow the installation of security window. Moreover, the windows are mostly used push-pull or pan-style, giving the floor a high household cleaning glass more difficult. We designed the smart window can be achieved early in the morning automatically open the window, automatic wind, rain, smart security and combustible gas leak alarm window, and the achievement of the overall window sash 180 freedom of direction and relative rotation between the two sashes, in order to address the reality life of the aforementioned problems・ The smart window design in line with safe, convenient, energy saving, the principle of humanity can significantly improve modern life.Key words: Prevent rain, anti-theft;； 51 SCM； 180 rotate .Casement； Intelligent window.引言:当今世界建筑正朝着智能化方向发展，这种发展趋势也正是人类社会的文明程度在 一定历史时期的体现。

但现在使用的窗户大多数是单纯的推拉式或平移式的，并H与自动控制 毫不沾边,更不用说智能化了如果使窗户具有一定的智能，如下雨则自动关、宗内有害气体超 标则自动开、有盗贼入内则自动报警等，就会给人们的居家生活带来诸多方便，从而进一步提高 人们的生活质量再者，这给在楼层高的住户擦拭玻璃带来很大困难沿着这样的思路,我们设计了以AT89S51单片机为控制器的智能窗该智能窗能通过 其数据检测传感电路不断循环检测室内湿度、有害气体（如媒气）浓度等信号，经处理后传入单 片机单片机对信号进行运算，然后与由预先设置的参数临界值相比较,从而作出开/关窗的 判断,再结合窗状态检测电路所检测到的当前窗状态，再输出脉冲信号调整步进电札 完成卜•雨 刮风自动关窗、室内有害气体超标自动开窗等1总体方案的设计1.1本设计的主要任务和内容1、自动开关窗：阳光明媚的早上光敏晶体管感光通过单片机控制板白动打开窗户，更新 室内空气；傍晚太阳落下时窗子自动关闭；2、 自动防风：当风速超过8m/s时，风速传感器检测信号，单片机控制板使窗户自动关闭 即使主人不在家，照样将其看管得无微不至，为您营造一个干干净净的环境3、 自动防雨：平时上班或临时加班不能及时关窗、出门在外也总有忘记关窗的时候，遇 到下雨时，湿敏传感器检测到下雨信息，单片机控制板控制电动机动作，窗门自动关闭，使您 的家用设备遭雨水侵袭，解除您的后顾之忧。

此功能特別适合高楼住户4、 防盗：如遇上小偷触碰窗户，振动传感器检测到振动信号后，单片机控制板控制窗户 上的喇叭播放“抓贼了，在*单元*号”的报警声，接着电动机动作，关闭窗户，避免造成财 产及安全损失5、 防可燃性气体泄漏：当室内的液化气、天然气等可燃气体发生泄漏时，传感器检测到 气体信号时，单片机控制板控制报警蜂鸣器立即发出报警声，接着电动机动作，打开窗户将有 毒气体排到窗外，这样既有效地防止人中毒，也能避免火灾、爆炸事故的发生6、独特旋转功能：窗扇可实现180旋转，便于高层住户擦拭玻璃1.2智能窗的总体构成本智能窗主要机械传动部分和口动控制系统组成其中，机械传动部分要由窗框、窗扇、 齿轮齿条等口动控制系统主要包括AT89S51单片机组成的中央控制器,数据检测传感电路, A/D转换器，窗驱动控制接口电路、窗驱动电路、步进电机等纽成其整休结构如图1-1所示17-图1-1 整体结构图1-窗框2-窗扇3-窗扇2 4-护罩5-齿条6-电机固定座上7-滑槽块8-电机固定屎下9■电机滑移螺栓10-固定螺母11-固定螺栓12-行程开关13-煤气传感器14-风速传感器15-湿度传感器16 -人体热释红外传感器17-光敏传感器18-步进电机图1-2扌翔系统架构图2机械结构的设计2.1自动开关窗机械传动形式设计2.1.1自动开关窗任务分析 智能窗的传动任务是由动力源通过传动机构带动窗扇在滑移 槽内來回滑动，任务简单，但要求精确度较高。

通过学习机械设计知道，齿轮齿条传动传动较 为准确、可靠，并但机械效率高[18], M此，选定齿轮齿条传动能满足智能窗传动任务的要求传动形式见图2-1图2—1齿轮齿条传动2.1. 2齿轮齿条参数选择 由于此传动所带负载不是很人，故齿轮齿条参数选取较为宽松,根据具体需要确定其主要参数为:齿轮：m=1.5Z=20d=mz=30mm卩=20P=7rm=3.14 x 1.5=4.7mm齿条：m=1.5p=20P=7rm=3」4 x 1.5=4.7mm2. 2窗框与窗扇的结构设计2. 2.1窗框结构设计 此窗框是在常规窗框的基砒上进行的更改设计，在窗框上下两侧各 开一道滑移槽，使窗扇开关窗时在滑移槽内滑动实现关窗同时为实现窗扇的旋转在滑移槽一 侧各设计一转轴槽其具体设计见图1-3窗框结构图图2-2窗框结构图■ <=□120卜■17609001000 」A -S2.2.2窗扇结构设计 窗扇在常规窗扇的基础上进行部分改进，在窗扇-侧加一旋转轴,同时在旋转轴上安装滑动轮具休设计见图2-316 503325图2-3窗扇结构图2.2.3步进电机滑槽设计为实现窗扇的180旋转，特别将电机卡座设计成可上下移动的形式。

具体设计见图2-4 滑移槽设计图与2-5步进电机滑槽设计装配局部图in99图2-4滑移f曹设计图HHH图2-5步进电机滑槽设计装配局部图2.3 180旋转工作流程示意图木设计窗扇可以具有180旋转功能，此设计解决了楼层高的住户擦拭玻璃困难的问题 绘制了其工作流程示意图加以说明，见图2-621、窗户开闭状态2、拿下防护罩状态3、齿轮与齿条离合状态4、廂专后状态图图A6 180旋转工作流程示意图3自动控制系统主要硬件的设计3.1单。