畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于單片機(jī)的多功能窗的設(shè)計(jì)

1、邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)(論文)題目：基于單片機(jī)的多功能窗的設(shè)計(jì)（硬件設(shè)計(jì)） 姓 名_曹鈺國(guó)_ _ 學(xué) 號(hào)_ 0941301193_ 院（系） 電子科學(xué)與技術(shù) _ 專(zhuān) 業(yè) 自動(dòng)化_ _ 指導(dǎo)教師_ 林鐵軍_ 2012年5月31日 目錄摘要iabstractii第一章 前言11.1研究背景及其意義11背景12 意義21.2多功能智能窗簡(jiǎn)介21.3 研究?jī)?nèi)容3第二章 硬件方案的設(shè)計(jì)42.1 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)和內(nèi)容42.2 智能窗的總體構(gòu)成42.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)52.4各模塊設(shè)計(jì)52.4.1 單片機(jī)選型52.4.2人體紅外線(xiàn)感應(yīng)器82.4.3溫度傳感器102.4.4濕度傳感器112.4.5顯示

2、器設(shè)備122.4.6步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介13結(jié)論17結(jié)束語(yǔ)18致謝19參考文獻(xiàn)：20 摘要 現(xiàn)在使用的窗戶(hù)大部分采用人工關(guān)閉方式，不具有自動(dòng)防雨、防風(fēng)、防強(qiáng)光以及低溫自動(dòng)關(guān)窗等人性化的功能；平時(shí)人們外出時(shí)經(jīng)常忘記關(guān)閉窗戶(hù)，遇上下雨時(shí)，雨水會(huì)進(jìn)入室內(nèi)，對(duì)室內(nèi)的電器、擺設(shè)等物品造成不必要的損害。借助單片機(jī)、電子電路及傳感器的知識(shí)設(shè)計(jì)了可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)窗、防風(fēng)雨、低溫自動(dòng)報(bào)警并開(kāi)窗的智能窗，從而可解決現(xiàn)實(shí)生活中存在的很多問(wèn)題。本智能窗的設(shè)計(jì)本著安全、方便、節(jié)能、人性化的原則進(jìn)行，可使現(xiàn)代生活顯著提高。關(guān)鍵詞：防風(fēng)雨，防低溫；單片機(jī)；智能 abstract now the use of the most win

3、dows is artificial off mode, do not have automatic rain-proof, wind-proof, glare and low temperature automatic window closing humane function; we often forget to close the windows when you go out, it rains, the rain will enter the room, the indoor appliances, equipment and other items to cause unnec

4、essary damage. by means of single chip, electronic circuit and sensor designed can realize the automatic window, against the wind, low temperature automatic alarm and fenestration of the intelligent window, which can solve many problems that exist in the real life. the intelligent window design in a

5、 safe, convenient, energy-saving, humanized principle, can make modern life improve.key words: wind and rain prevention，anti low temperature，51 single chip microcomputer; intelligence; 第一章 前言1.1研究背景及其意義1背景我國(guó)的改革開(kāi)放，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，使得人民物質(zhì)生活水平不斷提高，人們對(duì)其住宅和汽車(chē)的要求也越來(lái)越高，表現(xiàn)在不僅希望擁有舒適、溫馨的住所和汽車(chē)，而且對(duì)其安全性、智能性等方面也提出了更高的要求?，F(xiàn)

6、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(kāi)關(guān)工作，在環(huán)境大風(fēng)或下雨的情況下，自動(dòng)識(shí)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。于是有關(guān)家庭、辦公室，倉(cāng)庫(kù)還有汽車(chē)等處的自動(dòng)關(guān)窗系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研制日益被科研單位和生產(chǎn)廠(chǎng)家所重視。現(xiàn)在市場(chǎng)上也出現(xiàn)了各種名目繁多的關(guān)窗裝置，但多由于可靠性較差、造價(jià)高或使用復(fù)雜而難于普及。隨著電子通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，單片微機(jī)以其具有體積小、價(jià)格低、集成度高、性?xún)r(jià)比高等突出優(yōu)點(diǎn)已在工業(yè)控制、智能儀表、數(shù)控機(jī)床、數(shù)據(jù)采集以及

7、各種家用電器等方面得到了廣泛應(yīng)用。因此利用單片機(jī)和一些簡(jiǎn)單的外圍器件來(lái)開(kāi)發(fā)一種適合于家庭、倉(cāng)庫(kù)、銀行，汽車(chē)等重要場(chǎng)所的低價(jià)位、運(yùn)行可靠、具有自動(dòng)關(guān)窗功能的系統(tǒng)，對(duì)惡劣的天氣情況自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息 。 另外自動(dòng)關(guān)窗系統(tǒng)也廣泛應(yīng)用于汽車(chē)。汽車(chē)是現(xiàn)代生活中不可缺少的交通工具，隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)汽車(chē)的安全性、舒適性都有著更高的要求。中央門(mén)鎖和電動(dòng)車(chē)窗給駕駛員和乘客帶來(lái)了很大的方便。駕駛員通過(guò)它可以方便的對(duì)所有車(chē)門(mén)的開(kāi)閉進(jìn)行控制。電動(dòng)車(chē)窗使得駕駛員也可通過(guò)設(shè)在駕駛員旁邊的控制開(kāi)關(guān)對(duì)各車(chē)窗實(shí)現(xiàn)集中控制。但是在有些時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)一些其他的麻煩。比如：當(dāng)汽車(chē)停車(chē)熄火，鎖好門(mén)后，有時(shí)會(huì)忘記將車(chē)窗玻璃升到

8、位，及時(shí)發(fā)現(xiàn)的，要重新打開(kāi)車(chē)門(mén)，按動(dòng)開(kāi)關(guān)將其升到位；而一旦疏忽，不但會(huì)造成重要文件、物品丟失，甚至?xí)?dǎo)致車(chē)輛失竊、雨天駕駛室進(jìn)水等 ,給用戶(hù)帶來(lái)不必要的經(jīng)濟(jì)損失和精神負(fù)擔(dān)。鑒于以上情況，可以設(shè)計(jì)在中央門(mén)鎖和電動(dòng)車(chē)窗的基礎(chǔ)上加裝的汽車(chē)自動(dòng)關(guān)窗控制器。其工作情況是：當(dāng)汽車(chē)熄火后 ,鎖上門(mén)鎖時(shí) ,汽車(chē)自動(dòng)關(guān)窗控制器會(huì)自動(dòng)關(guān)好開(kāi)著的所有車(chē)窗玻璃。如果汽車(chē)附有遙控裝置 ,下車(chē)后只需輕輕一按遙控器就可以放心地離開(kāi)了 ,再不用擔(dān)心物品丟失、 車(chē)輛失竊、 雨天駕駛室進(jìn)水等問(wèn)題。2 意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)健康的重視程度也日漸增強(qiáng) 保持室內(nèi)空氣新鮮，經(jīng)常通風(fēng)換氣也成為人們共同

9、的生活習(xí)慣 然而在當(dāng)今快節(jié)奏生活中，人們常常會(huì)忘記關(guān)窗，每逢刮風(fēng)下雨，便擔(dān)心不已?，F(xiàn)在的智能關(guān)窗裝置雖然品種功能都很多，但主要應(yīng)用在高檔建筑和各種公共場(chǎng)所，而且主要是和窗戶(hù)一起定做，價(jià)格也比較高 同時(shí)無(wú)論是老的還是新建的民房預(yù)先安裝的以手動(dòng)推拉窗居多，很少有人愿意把已安裝好的窗戶(hù)廢掉，更換成多功能智能窗。由于以上原因，本課題希望開(kāi)發(fā)一種在普通窗的基礎(chǔ)上改進(jìn)的智能關(guān)窗裝置，該裝置裝有風(fēng)速傳感器，溫濕度傳感器，每當(dāng)刮風(fēng)下雨，窗戶(hù)便自動(dòng)關(guān)閉，解除用戶(hù)的后顧之憂(yōu)。1.2多功能智能窗簡(jiǎn)介 智能門(mén)窗一般是指安裝了先進(jìn)的防盜、防劫、報(bào)警、自動(dòng)關(guān)窗等系統(tǒng)的門(mén)窗。 智能門(mén)窗在一些公共場(chǎng)所、高檔商品房、商場(chǎng)中運(yùn)用

10、廣泛，現(xiàn)在正向普通家庭普及。 智能門(mén)窗控制系統(tǒng)由無(wú)線(xiàn)遙控器、智能主控器、門(mén)窗控制器、門(mén)窗驅(qū)動(dòng)器等組成，現(xiàn)在的智能門(mén)窗系統(tǒng)集現(xiàn)代聲、光、機(jī)、電、通訊為一體，是智能居家的理想選擇。另一種智能窗是由玻璃或透明塑料等基材和調(diào)光材料所組成的具有調(diào)光功能的器件，在一定的物理?xiàng)l件(如電場(chǎng)、溫度)下，這種器件可以改變自身的透明度或顏色，從而選擇性地吸收和反射外界熱輻射和阻止內(nèi)部熱擴(kuò)散，達(dá)到調(diào)節(jié)光強(qiáng)度或室內(nèi)溫度的目的。一般智能窗材料根據(jù)激勵(lì)方式可以分為三種：光致變色型、電致變色型、熱致調(diào)光型。隨著能源危機(jī)、污染、全球變暖等問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，智能窗迅速成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)。應(yīng)用簡(jiǎn)單可靠的系統(tǒng)，通過(guò)高智能的精準(zhǔn)控制和協(xié)

11、同，讓生活變得更簡(jiǎn)單更舒適更節(jié)省。從專(zhuān)業(yè)的角度講，我們是電子產(chǎn)品的造物主，賦予它們靈魂不僅是我們的夢(mèng)想也是我們的使命。人工智能窗，能使你的生活更加安全，更加舒適，更加環(huán)保。它不僅是一個(gè)消費(fèi)品，更是家庭云系統(tǒng)中的一員。當(dāng)然它更是一種健康綠色的理念?；谝陨?，作為智能家居的不可缺少的一環(huán)，智能窗應(yīng)運(yùn)而生。智能窗主要是由單片機(jī)，人體紅外線(xiàn)感應(yīng)器，風(fēng)速傳感器、溫濕度傳感器及其相關(guān)部件組成。1.3 研究?jī)?nèi)容 設(shè)計(jì)一個(gè)多功能窗，能夠根據(jù)外界的天氣情況和室內(nèi)的氣體情況來(lái)控制者窗戶(hù)的開(kāi)啟和關(guān)閉。本系統(tǒng)有以下幾個(gè)控制要求：（1）當(dāng)外界下雨時(shí)，及時(shí)關(guān)閉窗戶(hù)，防止雨水進(jìn)入室內(nèi)損壞室內(nèi)的裝飾和物品。（2）當(dāng)窗戶(hù)外有人

12、駐留超過(guò)一定時(shí)間時(shí)，窗戶(hù)會(huì)立即關(guān)閉并報(bào)警。（3）當(dāng)室內(nèi)的溫度超過(guò)30°時(shí)能開(kāi)窗換氣，保持室內(nèi)空氣清新，當(dāng)然這一動(dòng)作是以外界沒(méi)有下雨和盜情為前提的。 第二章 硬件方案的設(shè)計(jì)2.1 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)和內(nèi)容1.自動(dòng)防雨：平時(shí)上班或臨時(shí)加班不能及時(shí)關(guān)窗、出門(mén)在外也總有忘記關(guān)窗的時(shí)候，遇到下雨時(shí)，濕敏傳感器檢測(cè)到下雨信息，單片機(jī)控制板控制電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，窗門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，使您的家用設(shè)備遭雨水侵襲，解除您的后顧之憂(yōu)。此功能特別適合高樓住戶(hù)。2.自動(dòng)防盜：當(dāng)窗戶(hù)外有人駐留時(shí)，超過(guò)30s，阻斷了紅外線(xiàn)探測(cè)器的發(fā)射接收通路，窗戶(hù)會(huì)立即關(guān)閉。 3.高低溫自動(dòng)轉(zhuǎn)換窗戶(hù)開(kāi)關(guān)：當(dāng)室內(nèi)溫度低于30攝氏度時(shí)，溫度傳感器檢

13、測(cè)到低溫信息，單片機(jī)控制板控制電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，窗門(mén)自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)室內(nèi)的溫度超過(guò)30攝氏度時(shí)能開(kāi)窗換氣，保持室內(nèi)空氣清新。2.2 智能窗的總體構(gòu)成本控制系統(tǒng)主要由at89s52 單片機(jī)組成的中央控制器，顯示電路， 數(shù)據(jù)檢測(cè)傳感電路，蜂鳴器報(bào)警電路， 窗驅(qū)動(dòng)電路等組成。其系統(tǒng)框圖如圖1所示: 數(shù)據(jù)檢測(cè)傳感電路 at89s52 步進(jìn)電機(jī)窗驅(qū)動(dòng)電路 報(bào)警電路1602lcd顯示電路 圖1 系統(tǒng)框圖2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.自動(dòng)開(kāi)關(guān)窗機(jī)械傳動(dòng)形式設(shè)計(jì) 自動(dòng)開(kāi)關(guān)窗任務(wù)分析 智能窗的傳動(dòng)任務(wù)是由動(dòng)力源通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)窗扇在滑移槽內(nèi)來(lái)回滑動(dòng)。齒輪齒條傳動(dòng)較為準(zhǔn)確、可靠，并且機(jī)械效率高，因此，選定齒輪齒條傳動(dòng)能滿(mǎn)足多功

14、能窗傳動(dòng)任務(wù)的要求。傳動(dòng)形式見(jiàn)圖2。圖2 齒輪齒條傳動(dòng) 2. 窗框與窗扇的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 窗框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 此窗框是在常規(guī)窗框的基礎(chǔ)上進(jìn)行的更改設(shè)計(jì)，在窗框上開(kāi)一道滑移槽，使窗扇開(kāi)關(guān)窗時(shí)在滑移槽內(nèi)裝上齒條，齒條滑動(dòng)帶動(dòng)支撐桿實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)窗。2.4各模塊設(shè)計(jì)2.4.1 單片機(jī)選型 1.單片機(jī)發(fā)展過(guò)程 單片機(jī)是一種集成電路芯片。它采用超大規(guī)模技術(shù)將具有數(shù)據(jù)處理能力的微處理器(cpu)、存儲(chǔ)器（含程序存儲(chǔ)器rom和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ram）、輸入、輸出接口電路(i/o接口)集成在同一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)既小巧又很完善的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，在單片機(jī)程序的控制下能準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。其誕生于20世紀(jì)70

15、年代末，主要經(jīng)歷了scm、mcu、soc三大階段。1）scm即單片微型計(jì)算機(jī)（single chip microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了scm與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開(kāi)創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，intel公司功不可沒(méi)。2） mcu即微控制器（micro controller unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。3)mcu的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠(chǎng)家。從這一角度來(lái)看，intel逐漸淡出mcu的發(fā)展也有其客觀(guān)

16、因素。在發(fā)展mcu方面，最著名的廠(chǎng)家當(dāng)數(shù)philips公司。philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，將mcs-51從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。4)單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向mcu階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此,專(zhuān)用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了soc化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、ic設(shè)計(jì)、eda工具的發(fā)展，基于soc的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。2. at89s52單片機(jī)特點(diǎn) at89s52 是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k在系統(tǒng)可編程flash存儲(chǔ)器

17、。使用atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位cpu和在系統(tǒng)可編程flash，使得at89s52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。at89s52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32位i/o口線(xiàn)，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，at89s52可降至0hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu停止工作，允許ram、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工

18、作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié),單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。8 位微控制器8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程 flash at89s52。   p0 口：p0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯電平。對(duì)p0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，p0不具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，p0口也用來(lái)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。 p1口：p1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1輸出

19、緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl邏輯電平。對(duì)p1端口寫(xiě)“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，p1.0和p1.1分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口接收低8位地址字節(jié)。 引腳號(hào)第二功能 p1.0 t2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 p1.1 t2ex（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） p1.5 mosi（在系統(tǒng)編程用） p1.6 miso（在系統(tǒng)編程用） p1.7 s

20、ck（在系統(tǒng)編程用） p2口：p2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl邏輯電平。對(duì)p2 端口寫(xiě)“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（iil）。在訪(fǎng)問(wèn)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movx dptr時(shí)，p2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，p2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如movx ri）訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p2口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 p3口：p3口是一個(gè)具有內(nèi)

21、部上拉電阻的8位雙向i/o口，p3輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl邏輯電平。對(duì)p3端口寫(xiě)“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（iil）。 p3口亦作為at89s52特殊功能（第二功能）使用。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p3口也接收一些控制信號(hào)。 端口引腳第二功能 p3.0 rxd(串行輸入口) p3.1 txd(串行輸出口) p3.2 into(外中斷0) p3.3 int1(外中斷1) p3.4 to(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0) p3.5 t1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1) p3.6 wr(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通) p3.7 rd(外部數(shù)據(jù)

22、存儲(chǔ)器讀選通) 此外，p3口還接收一些用于flash閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 rst復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，rst引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 ale/prog當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ale仍以時(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(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。 對(duì)flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）。 如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的8eh單元的d0位置位，可禁止ale操作。該位置

23、位后，只有一條movx和movc指令才能將ale激活。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ale禁止位無(wú)效。 psen程序儲(chǔ)存允許（psen）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)at89s52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次psen有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次psen信號(hào)。 ea/vpp外部訪(fǎng)問(wèn)允許，欲使cpu僅訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000h-ffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存ea端狀態(tài)。 如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令

24、。 flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12v的編程允許電源vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12v編程電壓vpp。at89s52的引腳圖如圖3所示 圖3 at89s52引腳圖2.4.2人體紅外線(xiàn)感應(yīng)器1. 人體紅外感應(yīng)器簡(jiǎn)介 人體紅外感應(yīng)器是理想的電子開(kāi)關(guān)量傳感器。當(dāng)人體接近傳感器的感應(yīng)區(qū)域，開(kāi)關(guān)就能無(wú)接觸，無(wú)壓力、無(wú)火花、迅速發(fā)出指令，準(zhǔn)確反應(yīng)出運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置和行程。在自然界，任何高于絕對(duì)溫度（-273°c）時(shí)物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長(zhǎng)是不一樣的，因此紅外波長(zhǎng)與溫度的高低是相關(guān)的。此紅外熱釋感應(yīng)器可應(yīng)用于人體感應(yīng)控制方面，并實(shí)現(xiàn)紅外防盜和紅外控制一

25、體化，擴(kuò)大了人體紅外熱釋感應(yīng)器的應(yīng)用范圍。2.在本設(shè)計(jì)中采用dyp-me003人體感應(yīng)模塊的功能特點(diǎn):（1）全自動(dòng)感應(yīng):人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開(kāi)感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平。（2）光敏控制（可選擇，出廠(chǎng)時(shí)未設(shè)）：可設(shè)置光敏控制，白天或光線(xiàn)強(qiáng)時(shí)不感應(yīng)。溫度補(bǔ)償(可選擇，出廠(chǎng)時(shí)未設(shè))：在夏天當(dāng)環(huán)境溫度升高至3032，探測(cè)距離稍變短，溫度補(bǔ)償可作一定的性能補(bǔ)償。（3）兩種觸發(fā)方式：（可跳線(xiàn)選擇） a.不可重復(fù)觸發(fā)方式:即感應(yīng)輸出高電平后，延時(shí)時(shí)間段一結(jié)束，輸出將自動(dòng)從高電平變?yōu)榈碗娖剑?b.可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍活動(dòng)，其輸出

26、將一直保持高電平，直到人離開(kāi)后才延時(shí)將高電平變?yōu)榈碗娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測(cè)到人體的每一次活動(dòng)后會(huì)自動(dòng)順延一個(gè)延時(shí)時(shí)間段，并且以最后一次活動(dòng)的時(shí)間為延時(shí)時(shí)間的起始點(diǎn))。（4）具有感應(yīng)封鎖時(shí)間(默認(rèn)設(shè)置:2.5s封鎖時(shí)間)：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后（高電平變成低電平），可以緊跟著設(shè)置一個(gè)封鎖時(shí)間段，在此時(shí)間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號(hào)。此功能可以實(shí)現(xiàn)“感應(yīng)輸出時(shí)間”和“封鎖時(shí)間”兩者的間隔工作，可應(yīng)用于間隔探測(cè)產(chǎn)品；同時(shí)此功能可有效抑制負(fù)載切換過(guò)程中產(chǎn)生的各種干擾。(此時(shí)間可設(shè)置在零點(diǎn)幾秒幾十秒鐘)。（5）工作電壓范圍寬：默認(rèn)工作電壓dc4.5v-20v。（6）微功耗:靜態(tài)電流<50微安，特別適

27、合干電池供電的自動(dòng)控制產(chǎn)品。（7）輸出高電平信號(hào)：可方便與各類(lèi)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)接。 3.引腳如圖4所示 圖4 dyp-me003人體感應(yīng)模塊引腳圖1.電源負(fù)極 2. out信號(hào)輸出 3.電源正極 4. l不可重復(fù)觸發(fā)端口h重復(fù)觸發(fā)端口 5.cds光敏電阻 6.rt溫度補(bǔ)償電阻2.4.3溫度傳感器1.ds1820數(shù)字溫度傳感器簡(jiǎn)介 ds1820接線(xiàn)方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有l(wèi)tm8877，ltm8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀(guān)。封裝后的ds1820可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室

28、測(cè)溫，彈藥庫(kù)測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。2 ds1820的特性單線(xiàn)接口：僅需一根口線(xiàn)與mcu 連接無(wú)需外圍元件由總線(xiàn)提供電源測(cè)溫范圍為-5575，精度為0.5九位溫度讀數(shù)a/d 變換時(shí)間為200ms用戶(hù)自設(shè)定溫度報(bào)警上下限，其值是非易失性的報(bào)警搜索命令可識(shí)別哪片ds1820超溫度限3ds1820 引腳及功能（見(jiàn)圖5）gnd：地；dq：數(shù)據(jù)輸入輸出腳（單線(xiàn)接口,可作寄生供電）vdd：電源電壓 圖 5 ds1820引腳接線(xiàn)圖2.4.4濕度傳感器 1.dht11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)熟悉信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳

29、感器，它應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)ntc測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性?xún)r(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)dht11傳感器都在即為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在otp內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)型號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線(xiàn)制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為給類(lèi)應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選擇。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便。 2. dht11引腳及功能（見(jiàn)圖

30、6）gnd：地dq：數(shù)據(jù)輸入輸出腳（單線(xiàn)接口，可作寄生供電）vdd：電源電壓nc：懸空 圖6 dht11引腳接線(xiàn)圖2.4.5顯示器設(shè)備液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。目前字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件。這里用lcd1602液晶顯示模塊，它可以顯示兩行，每行16個(gè)字符，采用單+5v電源供電，外圍電路配置簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有很高的性?xún)r(jià)比。1.lcd1602簡(jiǎn)介 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16*2即32個(gè)字符。（16列2行） 1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符

31、號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè)5x7或者5x11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形。1602lcd是指顯示的內(nèi)容為16x2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。2.lcd1602管腳功能 1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：第1腳：vss為電源地。2腳：vdd接5v電源正極。3腳背光負(fù)極。4腳背光正極。第5腳：e(或en)端為使能(enable)端。第6腳：rw為讀寫(xiě)信號(hào)線(xiàn)，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。第7腳：rs為寄存器選擇，高電平

32、1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器第8腳：v0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高.第916腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)端。3.1602的特性對(duì)比度可調(diào)，含復(fù)位電路，提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能。8字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ddram，建有192個(gè)5x7點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器cgrom，8個(gè)可由用戶(hù)自定義的5x7的字符發(fā)生器cgram。1602lcd特征及應(yīng)用微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。在本設(shè)計(jì)中1602用來(lái)顯示當(dāng)前溫度和濕度，接線(xiàn)圖如下圖7所示： 圖7 1602lcd引腳接線(xiàn)

33、圖2.4.6步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介1.步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。

34、步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（即步進(jìn)角）。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（pm），反應(yīng)式（vr）和混合式（hb）永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)

35、角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛?；驹恚和ǔｋ姍C(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過(guò)定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。2.步進(jìn)電機(jī)選型:本設(shè)計(jì)采用28byj48四相步進(jìn)電機(jī)，引腳接線(xiàn)圖如圖8所示 圖8 步進(jìn)電機(jī)引腳接線(xiàn)圖3

36、.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) uln2003是一種高耐壓、大電流的達(dá)林頓陳列，由七個(gè)npn達(dá)林頓管組成。每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7k的基極電阻，在5v的工作電壓下與ttl和cmos電路直接相連，可以直接處理需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。灌電流可達(dá)500ma，并且在關(guān)態(tài)時(shí)能夠承受50v的電壓，可以在高負(fù)載電流下并行輸出運(yùn)行。其中，由單片機(jī)at80s52的3639腳作為uln2003的14口輸入端所構(gòu)成的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖9所示。 圖9 驅(qū)動(dòng)電路引腳接線(xiàn)圖2.6報(bào)警電路蜂鳴器俗稱(chēng)喇叭，是廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品的一種元器件，它用于提示、報(bào)警、音樂(lè)等許多應(yīng)用場(chǎng)合。蜂鳴器與家用電器上面的喇叭在用法上也

37、有相似的地方，通常工作電流比較大，電路上的ttl電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，需要增加一個(gè)電流放大的電路才可以，這一點(diǎn)與家用電器中的功放有相似之處。由上所述，一個(gè)管腳很難驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音，所以增加了一個(gè)三極管來(lái)增加通過(guò)蜂鳴器的電流，見(jiàn)下方原理圖。蜂鳴器的正極性的一端聯(lián)接到5v電源上面，另一端聯(lián)接到三極管的集電極，三極管的基級(jí)由單片機(jī)的p2.7管腳來(lái)控制，當(dāng)p2.7管腳為低時(shí)，用軟件設(shè)置輸出高電平，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。當(dāng)p2.7管腳為高時(shí)，用軟件輸出低電平，三極管截止，蜂鳴器不發(fā)出聲音。在這里是為了防止系統(tǒng)上電時(shí)峰鳴器發(fā)出聲音，以為系統(tǒng)復(fù)位以后，i/o口輸出的是高電平。

38、用戶(hù)可以通過(guò)程序控制p2.7管腳的置低和置高來(lái)使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。蜂鳴器的聲音大小及音調(diào)可以通過(guò)調(diào)整p2.7管腳的置高時(shí)間及輸出的波形進(jìn)行控制.蜂鳴器電路圖如圖10 所示 圖10 蜂鳴器引腳接線(xiàn)圖結(jié)論此智能窗集現(xiàn)代聲、光、機(jī)、電等技術(shù)于一體，實(shí)用性強(qiáng)、可靠性高。其創(chuàng)新之處在于自動(dòng)化程度高，人性化強(qiáng)，通過(guò)各種傳感器檢測(cè)各種信號(hào)再經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理輸出，實(shí)現(xiàn)早上下午自動(dòng)開(kāi)關(guān)窗、自動(dòng)防雨、防盜等功能一定程度上解決了外界環(huán)境給人們?nèi)粘Ｉ钪械暮芏酂滥軌驇Ыo人們更加舒適干凈的生活環(huán)境。目前可應(yīng)用于智能大廈、高級(jí)公寓、酒店和別墅等現(xiàn)代化程度較高的場(chǎng)合。相信隨著人們生活水平的不斷提高，它將被應(yīng)用到更廣泛的場(chǎng)合。結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。這不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。期間，通過(guò)題目選擇和設(shè)計(jì)的過(guò)程中，加強(qiáng)了我的思考問(wèn)題的完整性和實(shí)際生活聯(lián)系的可行性。在方案設(shè)計(jì)選擇和芯片的選擇上，培養(yǎng)了我的綜合應(yīng)用單片機(jī)的能力,對(duì)單片機(jī)的各個(gè)管腳的功能也有了