智能節(jié)能窗戶控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

智能節(jié)能窗戶控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),智能,節(jié)能,窗戶,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 30V+551 3 5 7+5V +5電源模塊顯示模塊單片機(jī)模塊5動(dòng)開窗主功能鍵 加 減+5V+ 1 理工科類 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 論文 (設(shè)計(jì) )題目 智能節(jié)能窗戶開關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 作者所在系 別 機(jī)電工程學(xué)院 作者所在專業(yè) 車輛工程 作者所在班級(jí) 者 姓 名 尤焜 作 者 學(xué) 號(hào) 201322413 指導(dǎo)教師姓名 孟立新 指導(dǎo)教師職稱 副教授 完 成 時(shí) 間 2017 年 3 月 2 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 說 明 1． 根據(jù)學(xué)?！懂厴I(yè)設(shè)計(jì) (論文 )工作暫行規(guī)定》，學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告》。開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2． 開題報(bào)告 應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)教研室論證審查后生效。 開題報(bào)告不合格者需重做。 3．畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告各項(xiàng)內(nèi)容要實(shí)事求是，逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來語要同時(shí)用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn) 縮寫詞，須注出全稱。 4．開題報(bào)告中除最后一頁外均由學(xué)生填寫，填寫各欄目時(shí)可根據(jù)內(nèi)容另加附頁。 5． 閱讀的主要參考文獻(xiàn)應(yīng)在 10 篇以上（ 土建類專業(yè)文獻(xiàn)篇數(shù)可酌減） ，其中外文資料應(yīng)占一定比例。本學(xué)科的基礎(chǔ)和專業(yè)課教材一般不應(yīng)列為參考資料。 6．參考文獻(xiàn)的書寫應(yīng)遵循畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范要求。 7．開題報(bào)告應(yīng)與文獻(xiàn)綜述、一篇外文譯文和外文原文復(fù)印件同時(shí)提交，文獻(xiàn)綜述的撰寫格式按畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范的要求，字?jǐn)?shù)在 2000 字左右。 1 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開題報(bào)告 學(xué)生姓名 尤焜 專 業(yè) 車輛工程 班 級(jí) 導(dǎo)教師姓名 職 稱 工作單位 北華航天工業(yè)學(xué)院 課題來源 課題性質(zhì) 課題名稱 智能節(jié)能窗戶開關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的科學(xué)依據(jù) （科學(xué)意義和應(yīng)用前景，國內(nèi)外研究概況，目前技術(shù)現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)等） 在這個(gè)信息化的時(shí)代，隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，生活水平的不斷提高，我們對(duì)自己的生活有各種各樣的要求，舒適，安全，健康是我們迫切需要的。智能家居系統(tǒng)具有安全、方便、快捷、智能化和個(gè)性化的特點(diǎn)，在創(chuàng)造安全舒適便利的生活環(huán)境，改善人們的生活質(zhì)量上起到極大的作用，隨著人們生活水平的提高，人們不斷對(duì)居住 環(huán)境提出來更高的要求，越來越注重家庭生活空間的舒適、安全和便利，?，F(xiàn)在，智能家居已經(jīng)成為了一種人人都熟悉的概念，每年都有廠商推出數(shù)不清的產(chǎn)品來為我們構(gòu)建未來智能家居的愿景。其實(shí)智能家居發(fā)展到今天，并不是一蹴而就的成果，從一個(gè)世紀(jì)以前，每隔十年就會(huì)有人站出來預(yù)測(cè)智能家居未來會(huì)發(fā)展成什么樣子，從自動(dòng)家務(wù)機(jī)器人到各種遠(yuǎn)程控制的家電，到現(xiàn)在來看，多年前的預(yù)測(cè)現(xiàn)在幾乎已經(jīng)快要變成了現(xiàn)實(shí)。智能化是智能控制的必然趨勢(shì)，家具的智能化也必然向智能化方向發(fā)展，智能家居在為人們的生活提供服務(wù)時(shí)應(yīng)更全面和人性化，如智能家居通過與小 區(qū)智能系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)三表遠(yuǎn)傳、一卡通等智能化服務(wù)，以創(chuàng)造更為舒適方便的生活環(huán)境。節(jié)能環(huán)保已成為社會(huì)的共同呼聲，智能化的本質(zhì)之一就是提高資源利用效率，降低成本，綠色、環(huán)保、節(jié)能將成為未來智能家居的基本考核標(biāo)準(zhǔn)。在生活中，普通窗戶已經(jīng)不能滿足防火，防盜，防雨等一些智能要求，因此就誕生了智能窗戶。目前來說，智能窗戶的概念得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，許多生產(chǎn)企業(yè)都在不斷創(chuàng)新和發(fā)展智能窗戶的作用，力求給現(xiàn)代社會(huì)的居民們帶來更方便、安全、環(huán)保的生活。原始的窗戶智能滿足基本的防風(fēng)雨、防盜等一些手動(dòng)控制功能 ， 但是人為總有 很多意外和不足 ， 導(dǎo)致給居民們帶了很多不利影響 ， 所以人們產(chǎn)生了設(shè)計(jì)智能窗戶的想法 ， 通過智能系統(tǒng)更可靠地控制窗戶開關(guān) ，方便居民生活 ， 保證居民安全 。 最初的智能窗戶功能很簡單 ， 比如通過檢測(cè)風(fēng)雨 ，自動(dòng)關(guān)窗戶 ； 比如根據(jù)按鈕控制電機(jī)完成窗戶開關(guān) 。 這些都是很初級(jí)的智能控制 ，不能滿足居民們對(duì)智能窗戶的更多 、 更高要求 。 所以現(xiàn)代智能窗戶加入了很多創(chuàng)新功能 ， 比如通過對(duì)風(fēng) 、 雨 、 有害氣體、日照度等環(huán)境因素的檢測(cè)和采集，再通過中央處理器對(duì)窗戶進(jìn)行相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作。 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容和預(yù)期成果 （具體設(shè)計(jì)內(nèi)容和重點(diǎn)解決的技術(shù)問題 、預(yù)期成果 和 提 供 的 形式） 能夠在陽光充足時(shí)自動(dòng)開窗 ， 保持室內(nèi)空氣清新 ， 能夠在雨天時(shí)自動(dòng)關(guān)窗，防止房屋被淋濕 當(dāng)有盜賊進(jìn)入時(shí)自動(dòng)報(bào)警，避免損失 空氣檢測(cè)，防止家庭的氣體泄漏造成生命危險(xiǎn) 擬采取設(shè)計(jì)方法和技術(shù)支持 （設(shè)計(jì)方案、技術(shù)要求、實(shí)驗(yàn)方法和步驟、可能遇到的問題和解決辦法等） 傳感器 :紅外線傳感器，光照度傳感器，煙霧傳感器，空氣質(zhì)量傳感器，溫濕度傳感器 3 實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)和已具備的條件 （ 包 括 過 去 學(xué)習(xí)、研究工作基礎(chǔ)，現(xiàn)有主要儀器設(shè)備、設(shè)計(jì)環(huán)境 及 協(xié) 作 條 件等） 智能窗戶控制系統(tǒng)使用機(jī)械傳動(dòng)控制窗戶的開關(guān)與窗簾的開合，機(jī)械部分由步進(jìn)電機(jī)提供動(dòng)力，通過設(shè)計(jì)動(dòng)滑輪組在運(yùn)動(dòng)部件和窗架間進(jìn)行傳動(dòng)。電子自動(dòng)控制系統(tǒng)部分包含濕度溫度探測(cè)傳感器模塊、光敏電阻傳感器模塊、煙霧探測(cè)傳感器模塊、紅外檢測(cè)防盜模塊、換風(fēng)控制模塊。各傳感器將探測(cè)到的變化反映到單片機(jī)口，由單片機(jī)根據(jù)信號(hào)的變化 (即電平的高低 )判斷外界環(huán)境的變化，然后根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的程序發(fā)出命令，控制機(jī)械傳動(dòng)部分實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作。 該系統(tǒng)是基于 51 單片機(jī)控制多功能智能窗的設(shè)計(jì)，能根據(jù)外界的天氣情況和室內(nèi)空氣情況來控制窗體的開啟 和關(guān)閉。系統(tǒng)的主要模塊包括：有毒氣體檢測(cè)模塊、紅外防盜模塊、濕度檢測(cè)模塊、風(fēng)速檢測(cè)模塊、聲光報(bào)警模塊以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。 各環(huán)節(jié)擬定階段性工作進(jìn)度 (以周為單位 ) 1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告階段 ：（ 完成開題報(bào)告 。 2、 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題調(diào)研階段 ：（ 完成課題調(diào)研 、 文獻(xiàn)檢索及英文翻譯 。 3、 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要工作階段 ：（ （ 1） 針對(duì)該產(chǎn)品的主要功能提出原理性的構(gòu)思 ， 確定其工作原來方案 ， 并對(duì)該方案做出創(chuàng)新設(shè)計(jì)評(píng)價(jià) 。 （ 2） 完成智能節(jié)能窗戶開關(guān) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) （ 包括設(shè)計(jì)圖紙一套 ）。（ 中期檢查 ）。 （ 3） 完成設(shè)計(jì)說明書的撰寫工作 。 4、 資格審查 、 論文修改階段 ：（ 5、 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯階段 ：（ 4 開 題 報(bào) 告 審 定 紀(jì) 要 時(shí) 間 地點(diǎn) 主持人 參 會(huì) 教 師 姓 名 職 務(wù)（職 稱） 姓 名 職 務(wù)（職 稱） 論 證 情 況 摘 要 記錄人： 5 指 導(dǎo) 教 師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 1 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )文獻(xiàn)綜述 設(shè)計(jì) (論文 )題目 智能節(jié)能窗戶開關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 作者所在系 別 機(jī)電工程 作者所在專業(yè) 車輛工程 作者所在班級(jí) 者 姓 名 尤焜 作 者 學(xué) 號(hào) 201322413 指導(dǎo)教師姓名 孟立新 指導(dǎo)教師職稱 副教授 完 成 時(shí) 間 2017 年 3 月 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 2 說 明 1． 根據(jù)學(xué)?！懂厴I(yè)設(shè)計(jì) (論文 )工作暫行規(guī)定》，學(xué)生必須撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )文獻(xiàn)綜述。文獻(xiàn)綜述作為畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2． 文獻(xiàn)綜述 應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )工作前期內(nèi)完成，由指導(dǎo)教師簽署意見并經(jīng)所在專業(yè)教研室審查。 3．文獻(xiàn)綜述各項(xiàng)內(nèi)容要實(shí)事求是，文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來語要同時(shí)用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．學(xué)生撰寫文獻(xiàn)綜述， 閱讀的主要參考文獻(xiàn)應(yīng)在 10 篇以 上（ 土建類專業(yè)文獻(xiàn)篇數(shù)可酌減） ，其中外文資料應(yīng)占一定比例。本學(xué)科的基礎(chǔ)和專業(yè)課教材一般不應(yīng)列為參考資料。 5．文獻(xiàn)綜述的撰寫格式按畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )撰寫規(guī)范的要求，字?jǐn)?shù)在 2000字左右。文獻(xiàn)綜述應(yīng)與開題報(bào)告同時(shí)提交。 3 智能節(jié)能窗戶開關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要： 智能窗戶控制系統(tǒng)使用機(jī)械傳動(dòng)控制窗戶的開關(guān)與窗簾的開合，機(jī)械部分由步進(jìn)電機(jī)提供動(dòng)力，通過設(shè)計(jì)動(dòng)滑輪組在運(yùn)動(dòng)部件和窗架間進(jìn)行傳動(dòng)。電子自動(dòng)控制系統(tǒng)部分包含濕度溫度探測(cè)傳感器模塊、光敏電阻傳感器模塊、煙霧探測(cè)傳感器模塊、紅外檢測(cè)防盜模塊、換風(fēng)控制模塊。 各傳感器將探測(cè)到的變化反映到單片機(jī)口，由單片機(jī)根據(jù)信號(hào)的變化 (即電平的高低 )判斷外界環(huán)境的變化，然后根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的程序發(fā)出命令，控制機(jī)械傳動(dòng)部分實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作。該系統(tǒng)是基于 51 單片機(jī)控制多功能智能窗的設(shè)計(jì)，能根據(jù)外界的天氣情況和室內(nèi)空氣情況來控制窗體的開啟和關(guān)閉。系統(tǒng)的主要模塊包括：有毒氣體檢測(cè)模塊、紅外防盜模塊、濕度檢測(cè)模塊、風(fēng)速檢測(cè)模塊、聲光報(bào)警模塊以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。 關(guān)鍵詞： 傳感器 檢測(cè) 控制 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 課題意義 目前市場(chǎng)上智能家居雖然集成了家居生活有關(guān)的設(shè)施，但是對(duì)于各部分不能做到細(xì)致具體的設(shè)計(jì)，常常忽略了一些必要的功能（如煙霧檢測(cè)功能、溫濕度檢測(cè)功能、紅外檢測(cè)報(bào)警功能、自動(dòng)換氣功能）或者不夠人性化。而窗戶是智能家居的一個(gè)重要的組成部分，因此更好地實(shí)現(xiàn)窗戶的智能控制和安全防護(hù)提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性顯得尤為重要。當(dāng)今世界建筑正朝著智能化方向發(fā)展，這種發(fā)展趨勢(shì)也正是人類社會(huì)文明程度在一定歷史時(shí)期的體現(xiàn)。多功能智能窗戶系統(tǒng)在我國還剛剛興起，但其發(fā)展前景廣闊，推廣和應(yīng)用多功能窗戶系統(tǒng)具 有重要的現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)在使用的窗戶大多數(shù)是單純的推拉式或平移式的，并且與自動(dòng)控制毫不沾邊，更不用說智能化了。如果使窗戶具有一定的智能，如下雨則自動(dòng)關(guān)、室內(nèi)有害氣體超標(biāo)則自動(dòng)開、有盜賊入內(nèi)則自動(dòng)報(bào)警等，就會(huì)給人們的居家生活帶來諸多方便，從而進(jìn)一步提高人們的生活質(zhì)量。沿著這樣的思路，本文設(shè)計(jì)了以 片機(jī)為中央控制器的智能窗。該多功能智能窗能自動(dòng)識(shí)別室內(nèi)外環(huán)境并根據(jù)環(huán)境不同驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，開啟或者閉合窗戶。給人們?nèi)粘Ｉ顜順O大的方便。這些都將改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的生活方式，并提高了人們的生活質(zhì)量。其二，牽動(dòng)一 大批產(chǎn)業(yè)。單片機(jī)控制的多功能智能窗產(chǎn)品面向家庭用戶，其應(yīng)用市場(chǎng)是龐大的，發(fā)展前景也是廣闊的，必將吸引大批各類企業(yè)介入，從而牽動(dòng)一大批產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其三，開拓一個(gè)嶄新的市場(chǎng)。多功能智能窗系統(tǒng)牽動(dòng)了許多的行業(yè)，有利于其它相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。本設(shè)計(jì)希望開發(fā)一種在普通窗的基礎(chǔ)上改進(jìn)的智能關(guān)窗裝置，該裝置裝有傳感器，能夠根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境自動(dòng)實(shí)現(xiàn)開關(guān)窗。因此開發(fā)一款基于單片機(jī)的多功能智能窗系統(tǒng)是很有必要的。在我國智能家居也成為近年來一個(gè)最熱門的話題之一 ,作為“居室眼睛”的窗戶也成為了其中必不可少的一部分 ,引發(fā)了不少研究。 智 能家居控制系統(tǒng)的應(yīng)用讓人們?cè)诩抑心軌蛳硎艿礁踩?、更舒適、更方便的生活，并且使生活更具有人性化，而現(xiàn)代家居中，窗戶具有良好的裝飾、采光和阻擋灰塵空氣循環(huán)的主要途徑，但同時(shí)也是盜竊非法進(jìn)屋的一個(gè)重要途徑，雖然現(xiàn)在很多家庭為了防盜通常采用鋼筋結(jié)構(gòu)的防盜網(wǎng)加固在窗戶外，這樣是起到了防盜功能，但一4 旦發(fā)生火災(zāi)等緊急情況，窗外的防盜網(wǎng)大大的降低了人們求生或逃生的機(jī)會(huì)，所以智能窗戶的基本要求不能降低。但是當(dāng)前大部分窗戶控制系統(tǒng)在一定程度上不是很完善，而且沒有安防檢測(cè)功能，在發(fā)生意外時(shí)只是開窗或關(guān)窗，而使用者完全沒有發(fā)現(xiàn)的 意識(shí)；有的產(chǎn)品沒有換風(fēng)系統(tǒng)，如果當(dāng)一氧化碳或煙霧超標(biāo)時(shí)，不能以最快的速度排出室內(nèi)的一氧化碳或煙霧，有的產(chǎn)品沒有紅外感應(yīng)安防的功能，不能盡快的通知主人可能有小偷進(jìn)家，所以“居室眼睛”智能窗戶控制系統(tǒng)它能在下雨且家中無人時(shí) ,自動(dòng)關(guān)閉以防止雨水進(jìn)入損壞室內(nèi)財(cái)物 ,室內(nèi)有害氣體超標(biāo)則自動(dòng)開窗 ,有盜賊入內(nèi)則自動(dòng)報(bào)警 ,當(dāng)室內(nèi)溫濕度過高或過低時(shí) ,自動(dòng)監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)環(huán)境 ,使窗戶真正的智能起來 ,就會(huì)給人們的居家生活帶來諸多方便，從而進(jìn)一步提高人們的生活質(zhì)量。 2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 多功能智能窗系統(tǒng)在我國還剛剛興起，但其發(fā)展前景廣闊，推廣 和應(yīng)用多功能智能窗系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。該產(chǎn)品可以形成大規(guī)模生產(chǎn)，普及全國市場(chǎng)，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。另外，該多功能智能窗還可以廣泛應(yīng)用于賓館、飯店、寫字樓、會(huì)議廳、學(xué)校、醫(yī)院等各種公共場(chǎng)所，因此該產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景。其一，改變?nèi)藗兊纳罘绞?。單片機(jī)控制的多功能智能窗有豐富的智能化功能，為家庭用戶營造了一個(gè)高效、舒適、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。在生活中，普通窗戶已經(jīng)不能滿足防火，防盜，防雨等一些智能要求，因此就誕生了智能窗戶。目前來說，智能窗戶的概念得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，許多生產(chǎn)企業(yè)都在不斷創(chuàng)新和發(fā)展智能 窗戶的作用，力求給現(xiàn)代社會(huì)的居民們帶來更方便、安全、環(huán)保的生活。原始的窗戶智能滿足基本的防風(fēng)雨、防盜等一些手動(dòng)控制功能，但是人為總有很多意外和不足，導(dǎo)致給居民們帶了很多不利影響，所以人們產(chǎn)生了設(shè)計(jì)智能窗戶的想法，通過智能系統(tǒng)更可靠地控制窗戶開關(guān)，方便居民生活，保證居民安全。最初的智能窗戶功能很簡單，比如通過檢測(cè)風(fēng)雨，自動(dòng)關(guān)窗戶；比如根據(jù)按鈕控制電機(jī)完成窗戶開關(guān)。這些都是很初級(jí)的智能控制，不能滿足居民們對(duì)智能窗戶的更多、更高要求。所以現(xiàn)代智能窗戶加入了很多創(chuàng)新功能，比如通過對(duì)風(fēng)、雨、有害氣體、日照度等環(huán)境因素 的檢測(cè)和采集，再通過中央處理器對(duì)窗戶進(jìn)行相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作。 3目前研究存在的問題 當(dāng)前大部分窗戶在有煙霧過大時(shí)，或者在下雨天有雨水濺入時(shí)都要通過手動(dòng)去開窗或關(guān)窗。在空氣比較悶熱時(shí)（超過 26° C），不能自動(dòng)進(jìn)行開窗以及通風(fēng)換風(fēng)，而且現(xiàn)在很多城市（揭陽、清遠(yuǎn)、韶關(guān)、廣州，深圳等等） 入肺顆粒物）季均濃度都超過了國家空氣新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的二級(jí)限值 35 微克 /立方米，嚴(yán)重危害人體健康，而現(xiàn)在大部分窗戶都沒有過濾裝置，為了提高人們的生活質(zhì)量，我們可以通過在窗戶上的換風(fēng)裝置上裝一個(gè) 濾器，而且這個(gè)過濾器 可以手動(dòng)卸掉，進(jìn)行定時(shí)清潔?，F(xiàn)在大多數(shù)的窗戶系統(tǒng)都沒有安防的功能，當(dāng)有小偷想從窗戶進(jìn)入偷竊，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成很大的損失，所以在窗戶上裝紅外檢測(cè)防盜系統(tǒng)，能夠及時(shí)報(bào)警，盡量避免不必要的損失等等。 在我國智能家居也成為近年來一個(gè)最熱門的話題之一 ,作為“居室眼睛”的窗戶也成為了其中必不可少的一部分 ,引發(fā)了不少研究。 智能家居控制系統(tǒng)的應(yīng)用讓人們?cè)诩抑心軌蛳硎艿礁踩?、更舒適、更方便的生活，并且使生活更具有人性化，而現(xiàn)代5 家居中，窗戶具有良好的裝飾、采光和阻擋灰塵空氣循環(huán)的主要途徑，但同時(shí)也是盜竊非法進(jìn)屋的 一個(gè)重要途徑，雖然現(xiàn)在很多家庭為了防盜通常采用鋼筋結(jié)構(gòu)的防盜網(wǎng)加固在窗戶外，這樣是起到了防盜功能，但一旦發(fā)生火災(zāi)等緊急情況，窗外的防盜網(wǎng)大大的降低了人們求生或逃生的機(jī)會(huì)，所以智能窗戶的基本要求不能降低。但是當(dāng)前大部分窗戶控制系統(tǒng)在一定程度上不是很完善，而且沒有安防檢測(cè)功能，在發(fā)生意外時(shí)只是開窗或關(guān)窗，而使用者完全沒有發(fā)現(xiàn)的意識(shí)；有的產(chǎn)品沒有換風(fēng)系統(tǒng)，如果當(dāng)一氧化碳或煙霧超標(biāo)時(shí)，不能以最快的速度排出室內(nèi)的一氧化碳或煙霧，有的產(chǎn)品沒有紅外感應(yīng)安防的功能，不能盡快的通知主人可能有小偷進(jìn)家，所以“居室眼睛”智能窗戶 控制系統(tǒng)它能在下雨且家中無人時(shí) ,自動(dòng)關(guān)閉以防止雨水進(jìn)入損壞室內(nèi)財(cái)物 ,室內(nèi)有害氣體超標(biāo)則自動(dòng)開窗 ,有盜賊入內(nèi)則自動(dòng)報(bào)警。智能窗戶控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通過硬件和軟件的設(shè)計(jì)同時(shí)考慮多種情況，解決了大部分問題，經(jīng)過多次調(diào)試和修改，成功的將多種傳感器集成進(jìn)系統(tǒng)中，完好的實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)功能設(shè)計(jì)。該智能窗讓人在不同的環(huán)境狀況中或出門在外時(shí)不用擔(dān)心窗戶的開合情況。讓人在無法手動(dòng)直接控制時(shí)能夠通過紅外遙控控制窗戶；夜間發(fā)生入室行為時(shí)窗戶會(huì)自動(dòng)報(bào)警，為人們生活提供方便和安全；當(dāng)不啟用智能窗系統(tǒng)時(shí)，也可以通過手動(dòng)對(duì)窗戶進(jìn)行開關(guān)，更具人性化 。 針對(duì)一些老式窗戶還存在一定難度進(jìn)行改造實(shí)現(xiàn)使其具有智能化、人性化；但該窗戶智能設(shè)計(jì)仍然具有較大的提升空間。例如：該智能窗戶系統(tǒng)還可以在窗戶玻璃上裝震動(dòng)傳感器，當(dāng)有小偷破窗而進(jìn)時(shí)，能及時(shí)知道有人是在破窗而進(jìn)并進(jìn)行報(bào)警；也可以在窗戶控制系統(tǒng)上安裝 室內(nèi)有害氣體濃度過高時(shí) |有小偷入室偷竊時(shí)，可以及時(shí)通過短信通知主人；還可以將智能窗戶控制系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，主人可以通過手機(jī)或終端對(duì)窗戶的檢測(cè)了解家里的情況，這樣可以為人們的生活提供更多的安全保障。 6 參考文獻(xiàn) [1]楊振江 單片機(jī)原理與實(shí)踐指導(dǎo) 中國電力出版社 2008 [2]譚浩強(qiáng) C 程序設(shè)計(jì)（第三版） 清華大學(xué)出版社 2005 [3]閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版） 高等教育出版社 1998 [4]童詩白，華成英 四版）高等教育出版社 2001 [5]王元慶 新型傳感器原理及應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 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V. a on ] ,2002 [16]to ].. 1995 [17]].. 2008 7 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）文 獻(xiàn) 綜 述 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師： 年 月 日 專業(yè)教研室審查意見 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 密 級(jí) 分類號(hào) 編 號(hào) 成 績 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 外 文 翻 譯 原 文 標(biāo) 題 智能窗戶的研究與設(shè)計(jì) 譯 文 標(biāo) 題 of 者所在系 別 機(jī)電工程 作者所在專業(yè) 車輛工程 作者所在班級(jí) 者 姓 名 尤焜 作 者 學(xué) 號(hào) 20132413 指導(dǎo)教師姓名 孟立新 指導(dǎo)教師職稱 副教授 完 成 時(shí) 間 2017 年 3 月 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 第 1 頁 譯文標(biāo)題 an s of 原文標(biāo)題 智能家居能提高個(gè)人的生活品質(zhì) 作 者 朱敏玲 譯 名 國 籍 中國 原文出處 電子世界 an s of he of an s of be by is it to of In on it is to be to be to to be a of to of to be in a of a a of it is to to of of of to a of to a to if we it to to of is a of To on in at or 第 2 頁 by of is to of a of in in of is to on of is an to An is to is a as an at a at a at of is of by as to to or to by a to of of of be of by at a be or of in as by it is of is is of or is a it in is of of It is us to be to be be in on a to of 第 3 頁 a to of to of of or on of to to of to of to up to to of of to or to of to of in s to of on to to to in to s to or to of to to of to of is as of In of it is is of be In a of of to a to an of in a in is by 第 4 頁 is as a to be as a an A is an to in so be as of an of of is to is a in to of be to of to of to of of of or no It is to of in a of is of as as of as a of IV is of of of be of of of or of 第 5 頁 to of to of : of of of to of as of of of to be An be of a a a of at of as as in of in of A be to in At it be to of of of to be by a be by in to to be of is to of We to in an on on of to to a or To of as 第 6 頁 be of of on of of “of of of an of s on (1) of to an is an in of an 2) to of an s of of in is is of of in it is of be as a by in to to up an of of ( in to be be to be as of s of as of It is in of a is a in a By of 第 7 頁 it is to a a of or V&V) it is a V&V) be as an to if V&V or it is to to to of In it is by an &V in to a of as to of of of be to to to of an or be on of by A of be by of in to be by or by of a as a is to a in a to is or in At a it is to a a of of 第 8 頁 to of in is in of to a to of a a 3to is to to of is to in of so of of It is is of it of as as of of to at a of or As is subjec 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 (論文 ) 報(bào)告 (論文 )題目： 智能節(jié)能窗戶控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 作者所在系部： 機(jī)電工程 作者所在專業(yè)： 車輛工程 作者所在班級(jí)： 作 者 姓 名 ： 尤焜 作 者 學(xué) 號(hào) ： 201322413 指導(dǎo)教師姓名： 孟立新 完 成 時(shí) 間 ： 2017 年 5 月 27日 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 I 摘 要 本系統(tǒng)的主要器件即為控制器件單片機(jī)和各種不同類型、不同功能的傳感器，單片機(jī)根據(jù)接收傳 感器檢測(cè)模塊的信號(hào)，發(fā)出相應(yīng)的控制指令，實(shí)現(xiàn)開、關(guān)窗，聲光報(bào)警，等功能，實(shí)現(xiàn)窗戶開、關(guān)的智能化。 智能窗戶控制系統(tǒng)使用機(jī)械傳動(dòng)控制窗戶的開關(guān)與窗簾的開合，機(jī)械部分由步進(jìn)電機(jī)提供動(dòng)力，通過設(shè)計(jì)動(dòng)滑輪組在運(yùn)動(dòng)部件和窗架間進(jìn)行傳動(dòng)。電子自動(dòng)控制系統(tǒng)部分包含濕度溫度探測(cè)傳感器模塊、光敏電阻傳感器模塊、煙霧探測(cè)傳感器模塊、紅外檢測(cè)防盜模塊、換風(fēng)控制模塊。各傳感器將探測(cè)到的變化反映到單片機(jī)口，由單片機(jī)根據(jù)信號(hào)的變化 (即電平的高低 )判斷外界環(huán)境的變化，然后根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的程序發(fā)出命令，控制機(jī)械傳動(dòng)部分實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作。 關(guān)鍵 詞 ： 電機(jī) 傳感器 信號(hào) 指令 自動(dòng)控制 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 he of is CU of to of of so to to is by on in CU to of i.e of to of to to to of 目 錄 摘 要 ................................................................................................................. I ................................................................................................................ 錄 .................................................................................................................... 1 第 1章 緒論 .......................................................................................................... 1 題背景 （樣式中的標(biāo)題 2） ............................................................ 1 題應(yīng)用情況 （樣式中的標(biāo)題 3） ......................................... 1 題意義 .................................................................................... 2 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................................................... 2 題的目的和意義 ............................................................................... 2 第 2 章 設(shè)計(jì)方案 .............................................................................................. 4 能概述 ............................................................................................... 4 計(jì)原理及組成結(jié)構(gòu) ........................................................................... 4 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) ................................................................................................ 6 片機(jī)概述 ............................................................................................. 6 時(shí)鐘 電路設(shè)計(jì) ....................................................................................... 9 復(fù)位電路設(shè)計(jì) ....................................................................................... 9 防盜報(bào)警電路設(shè)計(jì) ............................................................................. 10 防盜報(bào)警設(shè)計(jì)思路 .................................................................. 10 見紅外傳感器介紹 ............................................................ 10 作原理 ................................................................... 12 放大電路設(shè)計(jì) .......................................................................... 14 聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì) .................................................................. 15 濕度檢測(cè)電路設(shè)計(jì) ............................................................................. 16 濕度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)思路 .......................................................... 16 常見濕度傳感器介紹 .............................................................. 16 作原理 .................................................................... 19 有毒氣體檢測(cè)電路設(shè)計(jì) ..................................................................... 21 有毒氣體檢測(cè)電路設(shè)計(jì)思路 .................................................. 21 常見煙霧傳感器介紹 .............................................................. 21 作原理 ....................................................................... 23 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 紹 .................................................................................... 24 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ............................................................................. 25 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ...................................................................................... 29 致 謝 .................................................................................................................. 75 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................. 76 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 1 第 1章 緒論 題背景 在我國智能家居也成為近年來一個(gè)最熱門的話題之一 ,作為“ 居室眼睛 ”的窗戶也成為了其中必不可少的一部分 ,引發(fā)了不少研究。 智能家居控制系統(tǒng)的應(yīng)用讓人們?cè)诩抑心軌蛳硎艿礁踩?、更舒適、更方便的生活，并且 使 生活 更具有人性化 ，而現(xiàn)代家居中，窗戶具有良好的裝飾、采光和阻擋灰塵 空氣循環(huán)的主要途徑 ， 但同時(shí)也是盜竊非法進(jìn)屋的一個(gè)重要途徑 ， 雖然現(xiàn)在很多家庭為了防盜通常采用鋼筋結(jié)構(gòu)的防盜網(wǎng)加固在窗戶外，這樣是起到了防盜功能，但一旦發(fā)生火災(zāi)等緊急情況，窗外的防盜網(wǎng)大大的降低了人們求生或逃生的機(jī)會(huì)，所以 智能窗戶的基本要求不能降低。 但是當(dāng)前 大部分 窗戶控制系統(tǒng)在一定程度上不是很完善，而且沒有 安防檢測(cè) 功能，在發(fā)生意外時(shí)只是開窗或關(guān)窗，而使用者完全沒有發(fā)現(xiàn)的意 識(shí)； 有的產(chǎn)品沒有 換 風(fēng)系統(tǒng)，如果當(dāng)一氧化碳或煙霧超標(biāo)時(shí)，不能以最快的速度排出室內(nèi)的一氧化碳或煙霧，有的產(chǎn)品沒有紅外感應(yīng)安防的功能，不能盡快的通知主人可能有小偷進(jìn)家，所以 “居室眼睛 ” 智能窗戶控制系統(tǒng) 它能在下雨且家中無人時(shí) ,自動(dòng)關(guān)閉以防止雨水進(jìn)入損壞室內(nèi)財(cái)物 ,室內(nèi)有害氣體超標(biāo)則自動(dòng)開窗 ,有盜賊入內(nèi)則自動(dòng)報(bào)警 ,當(dāng)室內(nèi)溫濕度過高或過低時(shí) ,自動(dòng)監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)環(huán)境 ,使窗戶真正的 智能起來 ,就會(huì)給人們的居家生活帶來諸多方便，從而進(jìn)一步提高人們的生活質(zhì)量。 題應(yīng)用情況 當(dāng)前大部分窗戶在有煙霧過大時(shí)，或者在下雨天有雨水濺入時(shí)都要通過手動(dòng)去開窗或關(guān)窗。在空氣比較悶熱時(shí)（超過 26° C），不能自動(dòng)進(jìn)行開窗以及通風(fēng)換風(fēng)，而且現(xiàn)在很多城市（揭陽、清遠(yuǎn)、韶關(guān)、廣州，深圳等等） 入肺顆粒物）季均濃度都超過了國家空氣新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的二級(jí)限值 35 微克 /立方米，嚴(yán)重危害人體健康，而現(xiàn)在大部分窗戶都沒有過濾裝置，為了提高人們的生活質(zhì)量，我們可以通過在窗戶上的換風(fēng)裝置上裝一個(gè) 濾器，而且這個(gè)過濾器可以手動(dòng)卸掉，進(jìn)行定時(shí)清潔?，F(xiàn)在大多數(shù)的窗戶系統(tǒng)都沒有安防的功能，當(dāng)有小偷想從窗戶進(jìn)入偷竊，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成很大的損失，所以 在窗戶上裝 紅外檢測(cè)防盜 系統(tǒng) ，能夠及時(shí)報(bào)警，盡量避免不必要的損失等等。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 2 題意義 目前市場(chǎng)上智能家居雖然集成了家居生活有關(guān)的設(shè)施，但是對(duì)于各部分不能做到細(xì)致具體的設(shè)計(jì)，常常忽略了一些必要的功能（如煙霧檢測(cè)功能、溫濕度檢測(cè)功能、紅外檢測(cè)報(bào)警功能、自動(dòng)換氣功能）或者不夠人性化。而窗戶是智能家居的一個(gè)重要的組成部分，因此更好地實(shí)現(xiàn)窗戶的智能控制和安全防護(hù) 提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性顯得尤為重要。 當(dāng)今世界建筑正朝著智能化方向發(fā)展，這種發(fā)展趨勢(shì)也正是人類社會(huì)文明程度在一定歷史時(shí)期的體現(xiàn)。 多功能智能窗戶系統(tǒng)在我國還剛剛興起，但其發(fā)展前景廣闊，推廣和應(yīng)用多功能窗戶系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)在使用的窗戶大多數(shù)是單純的推拉式或平移式的，并且與自動(dòng)控制 毫不沾邊 ， 更不用說智能化了。如果使窗戶具有一定的智能 ， 如下雨則自動(dòng)關(guān)、室內(nèi)有害氣體超標(biāo)則自動(dòng)開、有盜賊入內(nèi)則自動(dòng)報(bào)警等 ， 就會(huì)給人們的居家生活帶來諸多方便 ， 從而進(jìn)一步提高人們的生活質(zhì)量。沿著這樣的思路 ，本文 設(shè)計(jì)了以 片機(jī)為中央控制器的智能窗。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 多功能智能窗系統(tǒng)在我國還剛剛興起，但其發(fā)展前景廣闊，推廣和應(yīng)用多功能智能窗系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 該產(chǎn)品可以形成大規(guī)模生產(chǎn)，普及全國市場(chǎng)，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。另外，該多功能智能窗還可以廣泛應(yīng)用于賓館、飯店、寫字樓、會(huì)議廳、學(xué)校、醫(yī)院等各種公共場(chǎng)所，因此該產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景。其一，改變?nèi)藗兊纳罘绞?。單片機(jī)控制的多功能智能窗有豐富的智能化功能，為家庭用戶營造了一個(gè)高效、舒適、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。 題的目的和意義 該多功能智 能窗能自動(dòng)識(shí)別室內(nèi)外環(huán)境并根據(jù)環(huán)境不同驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，開啟或者閉合窗戶。給人們?nèi)粘Ｉ顜順O大的方便。這些都將改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的生活方式，并提高了人們的生活質(zhì)量。其二，牽動(dòng)一大批產(chǎn)業(yè)。單片機(jī)控制的多功能智能窗產(chǎn)品面向家庭用戶，其應(yīng)用市場(chǎng)是龐大的，發(fā)展前景也是廣闊的，必將吸引大批各類企業(yè)介入，從而牽動(dòng)一大批產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其三，開拓一個(gè)嶄新的市場(chǎng)。多功能智能窗系統(tǒng)牽動(dòng)了許多的行業(yè)，有利于其它相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。 本設(shè)計(jì)北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 3 希望開發(fā)一種在普通窗的基礎(chǔ)上改進(jìn)的智能關(guān)窗裝置，該裝置裝有傳感器，能夠根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境自動(dòng)實(shí)現(xiàn)開關(guān)窗 。 因此開 發(fā)一款基于單片機(jī)的多功能智能窗系統(tǒng)是很有必要的。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 4 第 2 章 設(shè)計(jì)方案 能概述 “ 居室眼睛”智能窗戶控制系統(tǒng)分為兩部分設(shè)計(jì)即電子自動(dòng)控制部分和機(jī)械傳動(dòng)部分，電子控制部分使用 片機(jī)為核 成多種傳感器實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)控制 ;機(jī)械傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)在窗戶上安裝步進(jìn) 電機(jī)，實(shí)現(xiàn)精確控制窗戶和窗簾的開啟。 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)如下功能 : 霧值 、亮度值 、系統(tǒng)時(shí)間 度值、煙霧上下限值功能 外遙控自動(dòng)開 |關(guān)窗戶功能 關(guān)窗戶功能 關(guān)窗戶 可燃?xì)怏w達(dá)到設(shè)定值時(shí)，窗戶自動(dòng)開啟并且報(bào)警 和啟動(dòng)換風(fēng)功能 計(jì)原理及組成結(jié)構(gòu) 智能窗戶控制系統(tǒng)使用機(jī)械傳動(dòng)控制窗戶的開關(guān)與窗簾的開合，機(jī)械部分由步進(jìn)電機(jī)提供動(dòng)力，通過設(shè)計(jì)動(dòng)滑輪組在運(yùn)動(dòng)部件和窗架間進(jìn)行傳動(dòng)。電子自動(dòng)控制系統(tǒng)部分包含濕度溫度探測(cè)傳感器模塊、光敏電阻傳感器模塊、煙霧探測(cè)傳感器模塊、紅外檢測(cè)防盜模塊、換風(fēng)控制模塊。各傳感器將探測(cè)到的變 化反映到單片機(jī)口，由單片機(jī)根據(jù)信號(hào)的變化 (即電平的高低 )判斷外界環(huán)境的變化，然后根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的程序發(fā)出命令，控制機(jī)械傳動(dòng)部分實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作。 該系統(tǒng)是基于 51 單片機(jī)控制多功能智能窗的設(shè)計(jì)，能根據(jù)外界的天氣情況和室內(nèi)空氣情況來控制窗體的開啟和關(guān)閉。系統(tǒng)的主要模塊包括：有毒氣體檢測(cè)模塊、紅外防盜模塊、濕度檢測(cè)模塊、風(fēng)速檢測(cè)模塊、聲光報(bào)警模塊以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。 如果室內(nèi)發(fā)生煤氣泄漏，而室內(nèi)人并沒有察覺煤氣泄漏，那將對(duì)人造成嚴(yán)重的生命危險(xiǎn)，因此，本系統(tǒng)把有毒氣體檢測(cè)模塊優(yōu)先級(jí)設(shè)為最高。根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境的不同，綜合考慮， 把紅外防盜模塊、防雨檢測(cè)模塊、防風(fēng)檢測(cè)模塊優(yōu)先級(jí)依北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5 次順序降低。 組成結(jié)構(gòu)如圖所示 圖 2構(gòu)圖 單片機(jī) 晶振電路 電源 光敏電阻 煙霧傳感器 溫濕度傳感器 步進(jìn)電機(jī)控制 示屏 蜂鳴器 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 6 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 片機(jī)概述 隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小、功能 更強(qiáng) 。在單片機(jī)家族中， 80列是其中的佼佼者，加之 51 系列中的 80核使用權(quán)以專利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名 造廠商，如 邦等，這些公司都在保持與 80片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上改善了 80許多特性。這樣， 80變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為 80列。 80列 單片機(jī)已成為單片機(jī)發(fā)展的主流。專家認(rèn)為，雖然世界上的 種繁多，功能各異，開發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明， 80列 可能最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn) 片 [6]。 本設(shè)計(jì)采用 美國 司生產(chǎn)的低功耗，高性能 位單片機(jī) 片內(nèi)含 4K 可系統(tǒng)編程的 讀程序存儲(chǔ)器， 器件采用 司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。它集 序存儲(chǔ)器，既可在線編程（ 可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中 ,司的功能強(qiáng)大，低價(jià) 片機(jī) 可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可 靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 腳圖如圖 3圖 38)9)10)11)12)13)14)15)2800)1)R)O)17897 主要性能參數(shù)： （ 1）與 品指令系統(tǒng)完全兼容 （ 2） 4K 字節(jié)在系統(tǒng)編程（ 速存儲(chǔ)器 （ 3） 1000 次擦 寫周期 （ 4） 工作電壓范圍 （ 5）全靜態(tài)工作模式： 0 6）三級(jí)程序加密鎖 （ 7） 128*8 字節(jié)內(nèi)部 可編程 I/O 口線 （ 8） 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 （ 9） 6 個(gè)中斷源 （ 10）全雙工串行 道 （ 11）低功耗空閑和掉電模式 （ 12）中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng) （ 13）看門狗（ 雙數(shù)據(jù)指針 （ 14）掉電標(biāo)示和快速編程特性 （ 15）靈活的在系統(tǒng)編程（ 管腳說明如下： ： 是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) 輯電平。對(duì) 口寫“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， 具有內(nèi)部上拉電阻。在 程時(shí)， 也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 ： 是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， 出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) 輯電平。對(duì) 口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。此外 ， 別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ 2）和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ 2具體如下表所示。在 程和校驗(yàn)時(shí)， 接收低 8 位地址字節(jié)。 引腳號(hào)第二功能： 2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 2時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） 系統(tǒng)編程用） 系統(tǒng)編程用） 系統(tǒng)編程用） 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 8 ： 是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位 雙向 I/O 口， 出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) 輯電平。對(duì) 口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 ， 送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， 使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址（如問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 輸出 存器的內(nèi)容。在 也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 ： 是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， 出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) 輯電平。對(duì) 口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ 亦作為 殊功能（第二功能）使用。在 程和校驗(yàn)時(shí)， 也接收一些控制信號(hào)。 端口引腳第二功能 ： 行輸入口 ) 行輸出口 ) 中斷 0) 中斷 1) O(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) 1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) R(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) D(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 此外， 還接收一些用于 存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， 腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， 以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或 用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) 沖。 對(duì) 儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ 如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（ 中的 8元的 置位，可禁止 作。該位置位后，只有一條 令才能將 活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 止位無效。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 9 程序儲(chǔ)存允許（ 出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) 外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次號(hào)。 外部訪問允許，欲使 訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000 必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 狀態(tài)。 如 為高電平（接 ）， 執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 然這必須是該器件 是使用 12V 編程電壓 時(shí)鐘 電路設(shè)計(jì) 別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， 不接。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期含有 6 個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為 2 個(gè)振蕩周期，所以一個(gè)機(jī)器周期共有 12 個(gè)振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為 12個(gè)振蕩周為 1/12而一個(gè)機(jī)器周期為 1下圖 3示為時(shí)鐘電路圖。 圖 鐘電路圖 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后 , 在 持續(xù)給出 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操 作。復(fù)位方法一般有上電復(fù)位和外部手動(dòng)復(fù)位兩種方式。 上電復(fù)位復(fù)位時(shí)在單片機(jī)接通電源時(shí)，對(duì)單片機(jī)的復(fù)位。在上電瞬間與 位相同，隨著電容上電壓的逐漸上升， 電位逐漸下10 電復(fù)位所需的最短時(shí)間是震蕩器震蕩建立時(shí)間加 2 個(gè)機(jī)器周期。圖3外部手動(dòng)復(fù)位電路的電路示意圖。 防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)此次采用的是外部手動(dòng)按鍵復(fù)位電路。當(dāng)需要外部復(fù)位時(shí)，按下復(fù)位按鈕 可達(dá)到復(fù)位目的。 圖 位電路圖 防盜報(bào)警電路設(shè)計(jì) 防盜報(bào)警設(shè)計(jì)思路 該模塊設(shè)計(jì)整 體思路如下：當(dāng)有陌生人企圖開窗侵入室內(nèi)偷盜時(shí)，該系統(tǒng)能夠通過傳感器識(shí)別出來，并向單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，單片機(jī)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路。從而避免造成財(cái)產(chǎn)及安全損失。 見紅外傳感器介紹 （ 1）紅外探測(cè)器： 紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測(cè)器，按照探測(cè)的機(jī)理的不同，可以分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類。 熱探測(cè)器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測(cè)元件接收到輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使探測(cè)器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。檢測(cè)其中某一性能的變化，便可探測(cè)出輻射。多數(shù)情況下是通過熱電變化來探測(cè)輻射的。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量 的物理變化時(shí)，可以通過適當(dāng)?shù)淖儞Q后測(cè)量相應(yīng)的電量變化。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 11 （ 2）紅外測(cè)溫產(chǎn)品： 有 40 多年非接觸紅外測(cè)溫經(jīng)驗(yàn)， 50 多種紅外測(cè)溫儀和非接觸紅外測(cè)溫系統(tǒng)可滿足不同行業(yè)用戶的特殊需求 ,提供最優(yōu)非接觸紅外測(cè)溫解決方案。在高性能和高品質(zhì)的紅外測(cè)溫產(chǎn)品市場(chǎng)，來自德國的 其在尖端領(lǐng)域應(yīng)用中良好的品質(zhì)紀(jì)錄，被廣泛公認(rèn)為是世界一流的紅外測(cè)溫產(chǎn)品供應(yīng)者而受到信任。 列產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于冶金、玻璃、造紙、紡織、橡膠、木材、制陶、塑料、涂層、瀝青、建筑、電子、 食品、 石化、水泥等工業(yè)制造、科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。 (3)壓電傳感器 壓電傳感器 (一種典型的有源傳感器 ,它是以某些電介質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ) ,在外力作用下 ,電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷 ,從而實(shí)現(xiàn)外力與電荷量間的轉(zhuǎn)換 ,達(dá)到非電量的電測(cè)目的。 壓電傳感器的應(yīng)用：可分為單向力 ,雙向力和三向力傳感器。壓電傳感器的物理基礎(chǔ)是壓電效應(yīng) ,壓電敏感元件感受力的作用而產(chǎn)生電壓或電荷輸出 ,即根據(jù)輸出電壓或電荷的大小和極性 ,就可確定作用力的大小和方向。由此可見 ,壓電傳感器可以直接用于測(cè)力 ,或測(cè)與力相關(guān)的壓 力、位移 、振動(dòng)加速度等。 (4)磁電傳感器 磁電傳感器可分為兩大類 ,一類是基于鐵芯線圈電磁感應(yīng)原理的磁電感應(yīng)式傳感器 ,一類是基于半導(dǎo)體材料磁敏效應(yīng)的磁敏傳感器。磁敏管的應(yīng)用 :不但具有很高的磁靈敏度 ,同時(shí)能識(shí)別磁場(chǎng)極性；而且體積小 功耗低 ,因而具有廣泛的應(yīng)用前景。 （ 5）光電傳感器 光電傳感器 (一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置 ,它具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、精度高、反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn) ,在現(xiàn)代測(cè)量和自動(dòng)控制系統(tǒng)中 ,應(yīng)用非常廣泛 ,是一種很有發(fā)展前途的新型傳感器 （ 6）人體熱釋電紅 外傳感器 在電子防盜、人體探測(cè)器領(lǐng)域中，被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)器的應(yīng)用非常廣泛，因其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。 （ 7）無線紅外傳感器 無線紅外傳感器又名無線紅外探測(cè)器，無線智能幕簾 /廣角紅外探測(cè)器采用美國軍用紅外傳感器進(jìn)行信號(hào)采集探測(cè)與摩托羅拉芯片組合集成單片機(jī)智能技術(shù)控制，自動(dòng)溫度補(bǔ)償、微電流省耗、無誤報(bào)、無漏報(bào)、探測(cè)距離遠(yuǎn)、工作穩(wěn)定、性能可靠、外形精巧、美觀大方。機(jī)內(nèi)設(shè)置電源外撥開關(guān)，外出設(shè)防可以接通電北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 12 源，達(dá)到更加省電的效果。 它是根據(jù)人體紅外光譜而工作，當(dāng)人體在其接收范圍內(nèi) 活動(dòng)時(shí)，探測(cè)器輸出報(bào)警信號(hào)，廣泛用于銀行、倉庫和家庭等場(chǎng)所的安全防范。 它是目前可靠性較高的產(chǎn)品，紅外探測(cè)部分采用報(bào)警器用傳感器和紅外專用處理 頻發(fā)射部分采用最新聲表面（ S）穩(wěn)頻技術(shù)，配合成熟的外圍電路，使得產(chǎn)品具有紅外探測(cè)靈敏度好、誤報(bào)率低、高頻發(fā)射頻率穩(wěn)定、發(fā)射功率大的特點(diǎn)。 作原理 在本次設(shè)計(jì)中，此模塊的核心元件是熱釋電紅外傳感器。這里選用傳感器的型號(hào)為 面將對(duì)熱釋電紅外傳感器的工作原理以及 熱釋電紅外線 (感器是 80 年 代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測(cè)元件，是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。它能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路。本設(shè)計(jì)所用的熱釋感器就采用這種雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu)。其工作原理 為：在 源端利用 穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到人體移動(dòng)信號(hào)時(shí)，電荷信號(hào)經(jīng)過 過 穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過 轉(zhuǎn)化，輸出 低電平。 熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾 ，該傳感器在工藝上將兩個(gè)特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動(dòng)平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測(cè)出物體放出的紅外線能量變化 ， 并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 輸出。 其工作電路原理 及設(shè)計(jì)電路如 圖 3 示 , 122N P TV c c V C 213 圖 3釋電紅外傳感器原理圖 熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾 ，該傳感器在工藝上將兩個(gè)特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動(dòng)平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測(cè)出物體放出的紅外線能量變化 ，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。 熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場(chǎng)效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號(hào)，并不能直接使 用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式 ，該電阻阻抗高達(dá) 104故引入的 N 溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式，即源極跟隨器來完成阻抗變換。 熱釋電紅外傳感器由傳感探測(cè)元、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片， 并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對(duì)其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測(cè)元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測(cè)元也是有正、負(fù)極性的。 熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)制成的探測(cè)元件，在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串 聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。 人體輻射的紅外線中心波長為 9圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過光的波長范圍為 7好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元 接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而輸出電壓信號(hào)。 目前常用的熱釋電紅外傳感器型號(hào)主要有 。熱釋電紅外傳感器通常采用 3 引腳金屬封裝，各引腳分別為電源供電端（內(nèi)部開關(guān)管 D 極， 信號(hào)輸出端（內(nèi)部開關(guān)管 S 極， 接地端（ 本設(shè)計(jì)傳感器采用雙元熱釋電紅外傳感器 傳感器翻用熱釋電材料極化北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 14 隨溫度變化的特殊探測(cè)紅外輻射，并采用雙靈 敏元互補(bǔ)方法抑制干擾，以提高傳感器的工作溫度。傳感器 部電路圖如下： D 腳接工作電壓，其工作電壓低且范圍寬（ S 腳為輸出源極電壓； 為接地。如圖 3示，為熱釋電紅外傳感器 內(nèi)部電路框圖。 圖 3釋電紅外傳感器 內(nèi)部電路框圖 熱釋電紅外傳感器 主要工作參數(shù)： 工作電壓：常用工作電壓范圍為 3~15V； 工作波長：通常為 4 源極電壓：通常為 R 約為 47 輸出信號(hào)電壓：通常大于 檢測(cè)距離：檢測(cè)距離約為 6~10m； 工作溫度范圍： ~40℃。 放大電路設(shè)計(jì) 如下圖 3示，為放大電路設(shè)計(jì)圖。在電路中，當(dāng)熱釋電紅外傳感器接收到人體信號(hào)時(shí)，輸出一個(gè)微弱的低頻電信號(hào)，其大小僅 1率約為 3要通過三極管放大至 705體管 態(tài)工作電流達(dá) 100大倍數(shù)最大可達(dá) 1000 倍。 以給 供靜態(tài)基極電壓。放大后的信號(hào)由 合至反相器 74 7415 圖 3大電路圖 74相器輸出的是 平，若探測(cè)器檢測(cè)到有信號(hào)輸入，輸出低電平，即邏輯信號(hào) 0，經(jīng)過 51 單片機(jī)處理，將產(chǎn)生報(bào)警。若無信號(hào)輸入，則持續(xù)輸出高電平，即邏輯信號(hào) 1，經(jīng)過 51單片機(jī)處理，將不產(chǎn)生報(bào)警。 聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì) 聲光報(bào)警電路包括兩部分組成：聲音報(bào)警電路和光報(bào)警電路。具體電路圖分別如圖 3圖 3示： 圖 3音報(bào)警電路 圖 3報(bào)警電路 用一個(gè) 電器、三極管和電阻接到單片機(jī)的 腳上，外接 成聲音報(bào)警電路，當(dāng)與單片機(jī)連接的引腳被置高電平后，蜂鳴器會(huì)發(fā)聲報(bào)警。 7416 圖 3盜報(bào)警電路圖 由一個(gè)發(fā)光二極管接上電阻后連上單片的的引腳，外接 構(gòu)成了光報(bào)警電路。當(dāng)與單片機(jī)連接的引腳被置低電平后，發(fā)光二極管 點(diǎn)亮，起到光報(bào)警作用。 防盜報(bào)警電路模塊的整個(gè)電路圖如圖 3示： 其中 正常工作指示燈， 起報(bào)警指示作用，當(dāng) 被置低電平時(shí)， 表示紅燈開始報(bào)警，同樣， 置高電平時(shí)聲音報(bào)警電路開始工作。電路中按鍵 作為中止 /暫停鍵 , 按下 鍵時(shí)，模擬的是當(dāng)聲光報(bào)警電路開始工作時(shí)，室內(nèi)主人通過聲光報(bào)警電路得知有人入侵偷盜，得知此情況后，主人就可以關(guān)閉聲光報(bào)警了。當(dāng)然，在實(shí)際設(shè)計(jì)中 鍵安裝的位置必須隱蔽一些，最好安裝在一個(gè)只有房主知道而其他人不知道的的隱蔽部位。如若不然，當(dāng)有人入室盜竊時(shí)，聲光報(bào)警電路剛工作，而盜賊勢(shì)必會(huì)關(guān)閉報(bào)警電路，如果 巧又迅速被盜賊按下。那么短時(shí)間的聲光報(bào)警可能不能讓房主察覺到有人入室偷盜。這樣一來，會(huì)對(duì)室內(nèi)財(cái)產(chǎn)及安全的損失造成嚴(yán)重威脅。 濕度檢測(cè) 電路設(shè)計(jì) 濕度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)思路 濕度檢測(cè)電路模塊實(shí)現(xiàn)的功能是：當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到室外下雨時(shí)，系統(tǒng)能夠驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉窗戶的功能，從而避免對(duì)室內(nèi)的電器、擺設(shè)等物品造成不必要的損害。此模塊選用的傳感器型號(hào)為 過軟件設(shè)置一個(gè)閾值， 檢測(cè)到的室外相對(duì)濕度值傳遞到單片機(jī)，單片機(jī)將此值與事先設(shè)定的閾值比較，如果相對(duì)濕度值大于閾值，則單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使電機(jī)帶動(dòng)窗體運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)閉窗體的功能。 常見濕度傳感器介紹 濕度傳感器，基本形式都為利用濕敏材料對(duì)水分子的吸附能力或?qū)λ?子產(chǎn)生物理效應(yīng)的方法測(cè)量濕度。有關(guān)濕度測(cè)量，早在 16 世紀(jì)就有記載。許多古老的測(cè)量方法，如干濕球溫度計(jì)、毛發(fā)濕度計(jì)和露點(diǎn)計(jì)等至今仍被廣泛采用?，F(xiàn)代工業(yè)技術(shù)要求高精度、高可靠和連續(xù)地 測(cè)量濕度，因而陸續(xù)出現(xiàn)了種類繁多的濕敏元件。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 17 濕敏元件主要分為二大類：水分子親和力型濕敏元件和非水分子親和力型濕敏元件。利用水分子有較大的偶極矩，易于附著并滲透入固體表面的特性制成的濕敏元件稱為水分子親和力型濕敏元件。例如，利用水分子附著或浸入某些物質(zhì)后，其電氣性能（電阻值、介電常數(shù) 等）發(fā)生變化的特性可制成電阻式濕敏元件、電容式 濕敏元件；利用水分子附著后引起材料長度變化，可制成尺寸變化式濕敏元件，如毛發(fā)濕度計(jì)。金屬氧化物是離 子型結(jié)合物質(zhì)，有較強(qiáng)的吸水性能，不僅有物理吸附，而且有化學(xué)吸附，可制成金屬氧化物濕敏元件。這類元件在應(yīng)用時(shí)附著或浸入被測(cè)的水蒸氣分子，與材料發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)生成氫氧化物，或一經(jīng)浸入就有一部分殘留在元件上而難以全部脫出，使重復(fù)使用時(shí)元件的特性不穩(wěn)定，測(cè)量時(shí)有較大的滯后誤差和較慢的反應(yīng)速度。目前 應(yīng)用較多的均屬于這類濕敏元件。另一類非親和力型濕敏元件利用其與水分子接觸產(chǎn)生的物理效應(yīng)來測(cè)量濕度。例如，利用熱力學(xué)方法測(cè) 量的熱敏電阻式濕度傳感 器，利用水蒸氣能吸收某波長段的紅外線的特性制成的紅外線吸收式濕度傳感器等。 濕度傳感器 主要有以下幾種類型： （ 1） 電解質(zhì)濕敏 傳感器 利用潮解性鹽類受潮后電阻發(fā)生變化制成的濕敏元件。最常用的是電解質(zhì)氯化鋰（ 從 1938 年 頓蒙發(fā)明這種元件以來，在較長的使用實(shí)踐中，對(duì)氯化鋰的載體及元件尺寸作了許多改進(jìn)，提高了響應(yīng)速度和擴(kuò)大測(cè)濕范圍。氯化鋰濕敏元件的工作原理是基于濕度 變化能引起電介質(zhì)離子導(dǎo)電狀態(tài)的改變，使電阻值發(fā)生變化。結(jié)構(gòu)形式有頓蒙式和含浸式。頓蒙式氯化鋰濕敏元件是在聚苯乙烯 圓筒上平行地繞上鈀絲電極，然后把 皂化聚乙烯醋酸酯與氯化鋰水溶液混合液均勻地涂在圓筒表面上制成，測(cè)濕范圍約為相對(duì)濕度 30%。含浸式氯化鋰濕敏元件是由天然樹皮基板用氯化鋰水溶液浸泡 制成的。植物的髓脈具有細(xì)密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于水分子的吸入和放出。 70年代研制成功玻璃基板含浸式濕敏元件，采用兩種不同濃度的氯化鋰水溶液浸泡多孔無 堿玻璃基板（孔徑平均 500 埃），可制成測(cè)濕范圍為相對(duì)濕度 20～ 80%的元件。氯化鋰元件具有滯后誤差較小，不受測(cè)試環(huán)境的風(fēng)速影響，不影響和破壞被測(cè)濕度環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，但因其基本原 理是利用潮解 鹽的濕敏特性，經(jīng)反復(fù)吸濕、脫濕后，會(huì)引起電解質(zhì)膜變形和性能變劣，尤其遇到高濕及結(jié)露環(huán)境時(shí)，會(huì)造成電解質(zhì)潮解而流失， 導(dǎo)致元件損壞。 （ 2） 高分子材料濕敏 傳感器 利用有機(jī)高分子材料的吸濕性能與膨潤性能制成的濕敏元件。吸濕后，介電常數(shù)發(fā)生明顯變化的高分子電介質(zhì)，可做成電容式濕敏元件。吸濕后電阻值改變的高分子材料，可做成電阻變化式濕敏元件。常用的高分子材料是醋酸纖北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 18 維素、尼龍和硝酸纖維素等。高分子濕敏元 件的薄膜做得極薄，一般約 5000埃，使元件易于很快的吸濕與脫濕 ,減少了滯后誤差，響應(yīng)速度快。這種濕敏元件的缺點(diǎn)是不 宜用于含有機(jī)溶媒氣體的環(huán)境，元件也不能耐 80℃ 以上的高溫。 （ 3） 金屬氧化物膜濕敏 傳感器 許多金屬氧化物如氧化鋁、四氧化三鐵、鉭氧化物等都有較強(qiáng)的吸脫水性能，將它們制成燒結(jié)薄膜或涂布薄膜 可制作多種濕敏元件。把鋁基片置于草酸、硫酸或鉻酸電解槽中進(jìn)行陽極氧化，形成氧化鋁多孔薄膜，通過真空蒸發(fā)或?yàn)R射工藝，在薄膜上形成透氣性電極。這種多 孔質(zhì)的氧化鋁濕敏元件互換性好，低濕范圍測(cè)濕的時(shí)間響應(yīng)速度較快，滯后誤差小，常用于高空氣球上測(cè)濕。四氧化三鐵膠體的優(yōu)點(diǎn)是固有電阻低，長期置于大氣環(huán) 境表面狀態(tài)不會(huì)變化，膠體粒子間相 互吸引粘結(jié)緊密等。它是一種價(jià)廉物美，較早投入批量生產(chǎn)的濕敏元件，在濕度測(cè)量和濕度控制方面都有大量應(yīng)用。 （ 4）半導(dǎo)體陶瓷濕度傳感器 如 敏傳感器．它們主要利用陶瓷燒結(jié)體微結(jié)晶表面在吸濕和脫濕過程中電極之間電阻的變化來檢測(cè)相對(duì)濕度。陶瓷燒結(jié)體微結(jié)晶表面對(duì)水分子進(jìn)行吸濕或脫濕時(shí)，引起電極間電阻值隨相對(duì)濕度成指數(shù)變化，從而濕度信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。這類傳感器適合于高溫和高濕環(huán)境中使用，也是目前在高溫環(huán)境中測(cè)濕的少數(shù)有效傳感器之一。 （ 5） 超聲波式濕度傳感器 超聲波在空氣中的傳播速度與溫度、濕度 有關(guān)，利用這一特性可制成超聲波式濕度傳感器。傳感器由超聲波氣 溫計(jì)和鉑絲電阻測(cè)溫計(jì)組成，前者的測(cè)量數(shù)據(jù)與濕度有關(guān)，后者的測(cè)量數(shù)據(jù)只與溫度有關(guān)，按照超聲波在干燥空氣和含濕空氣中的傳播速度可計(jì)算出空氣的絕對(duì)濕 度。超聲波濕度傳感器有很多優(yōu)點(diǎn)，它的測(cè)濕數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，響應(yīng)速度快，可以測(cè)出某一極小范圍的絕對(duì)濕度而不受輻射熱的影響。這種傳感器尚處于研制階段。 （ 6） 熱敏電阻式濕 度 傳感器 利用熱敏電阻作濕敏元件。傳感器中有組成橋式電路的珠狀熱敏電阻 2,電源供給的電流使 持在 200℃ 左右的溫度。其中 在密封的金屬盒內(nèi)，內(nèi)部封裝著干燥空氣， 節(jié)電橋平衡，使輸