基于单片机的智能窗户控制系统的设计

李渊渊 赵 婧 李 浩 许黎阳

（西京学院 陕西省西安市 710123）

在现代科学技术持续发展的带动下，智能化家居也随之获得了进一步的发展。STC89C52单片机凭借其整体架构简易、单价合理等多种优势，在智能窗户管控领域之内获得了频繁的应用。

1 基于单片机的智能窗户控制系统的整体设计规划

该系统主要是将STC89C52单片机作为重要基础展开设计的，主要涉及到光电传感器系统、碰撞传感器系统、蜂鸣器报警系统、电机驱动系统、温度湿度传感器系统、红外传感器系统、显示系统以及红外遥控系统等多个系统，该系统的核心原理结构图如图1所示。

图1 系统核心原理结构

温度传感器系统能够对窗户附近的温度以及湿度进行严格的检测，借助A/D进行采样，并传输至单片机以及显示器之内，通过单片机的进一步处理以后，在窗户温度超过30℃时，便能够对电机进行控制，促使电机能够正向转动，促使智能化开窗得以实现，在窗户附近温度未超过10℃时，让电机反向转动，促使智能化关窗得以实现。

光电传感器系统会对窗户移动路线范围之内有无存在障碍物进行有效的检测，通过单片机的进一步处理以后，如果存在障碍物，那么便会控制电机暂停运作，与之相反，如果没有存在障碍物，那么便会控制电机正常运作。余地传感器系统能够对有无下雨进行全面的检测，通过单片机处理以后，若是检测到下雨时，那么便会控制电机进行反向转动，促使智能化关窗得以实现，与之相反，若是没有下雨时，那么便会控制电机进行正向转动，促使智能化开窗得以实现。

风速传感器系统能够对室外风速进行全面的检测，同时借助A/D进行采样处理，并传输至单片机之内，通过单片机的进一步处理以后，若是风速超过14m/s时，那么便会控制电机进行反向转动，促使智能化关窗得以实现，若是风速没有超过14m/s时，那么便会控制电机进行正向转动，促使智能化开窗得以实现。

人体红外检测系统能够对窗外有无人员存在进行全面的检测，通过单片机的进一步处理以后，如果有人存在，那么便会控制电机进行反向转动，促使智能化关窗得以实现，与此同时蜂鸣器系统会发出警示，与之相反，若是窗外没有人存在，那么便会控制电机维系本来状态。

碰撞传感器系统能够对窗户开关状态进行全面的检测，通过单片机的进一步处理以后，如果窗户处于完全打开以及完全关闭的状态，那么便会控制电机暂停运行，与之相反，若是窗户没有处于完全打开以及完全关闭的状态，那么便会控制电机维系本来的状态。

2 基于单片机智能窗户控制系统的软件设计

该智能窗户控制系统主要是将Keil当作整个单片机的核心编程系统，C语言当作其主要语言。借助各类传感器系统对附近环境进行全面的检测，把信息传输至单片机之中，让单片机做进一步判断，同时实施与之对应的指令。单片机核心系统main调配其他子系统，剩下的全部传感器系统的信息判断以及电机系统驱动、蜂鸣器警示以及LCD1602湿度温度显示等多项内容都编制到系统之内，以此为移植以及查阅提供更多的便利。

3 基于单片机智能窗户控制系统的硬件设计

3.1 最小系统设计

该智能窗户控制系统主要以STC89C52单片机为核心，为STC企业设计制造的一种更具高性能与低功耗的新型CMOS8位微控制系统，其中不仅包含8kB系统可编程FLASH储存装置，同时还包含8位CPU以及FLASH的可编程系统，以此让该智能窗户控制系统的实效性以及灵活性获得了进一步提升。

3.2 温度湿度传感器

整个温度湿度传感器系统主要以DHT22数字化温度湿度传感器为主，这一传感器主要是在室外温度与湿度的相关检测中所应用，同时把信号传输至单片机之内，并在显示屏上所呈现。这一传感器之内拥有十分稳定的数字化模块采集技术，可以对室外温度湿度的各项信息进行动态的采集，同时传输到单片机之内，在传输的各个数字信号之内，其中前16个数字信号主要为湿度信息，中间的17～32个信号主要为温度信息，最后的8个信号主要为校验和，能够检测的湿度区间主要为0～100%RH，温度检测区间为－40℃～80℃。

3.3 人体红外检测系统

红外检测系统主要以HC-SR501人体红外感应系统为主，该系统功能十分优秀，能够在防盗中所应用，不仅能够灵活的应用全自动感应，促使有人步入感应区域之内时输出高电平，还能够借助光品控制，促使白天光照较强时无法感应，在感应到室外存在人员的情况下，会把高平信号传输至是单片机之内，单片机会对蜂鸣器进行调度，促使蜂鸣器做出警示，由此一来，房屋主人便能够知道窗外存在人员。由于许多城市夏季温度相对较高，因此在该系统之内还增添了温度补偿RT，在室外温度超过30℃时，便能够做出适当的温度补偿，促使红外检测系统更具精准性与有效性。

3.4 电机驱动系统

该智能窗户控制系统设计主要是借助L298N电机驱动芯片对24V电流电机进行控制。这一驱动板能够驱动2路直流电机，其中ENA以及ENB能够使能端在高电平时发挥实质效用，借助INT1以及INT2确认电机的实际转动情况，并对其使能端输出PWM脉冲，便能够促使调速的目的得以实现。借助INT3、INT4以及ENB的电平调整，对智能窗户控制系统电机的实际转动方向以及情况予以进一步的确定，在此过程中，VCC主要为5V。

3.5 风速传感器系统

风速传感器主要是以三杯式风速计为主，在室外风力的效用下，促使杯体旋转，在此状态下，仅需要把电压采样端和STC89C52单片机的A/D口进行有机的链接，其余一端接地。与此同时，其有所差异的输出电压会和完全不同的风速一一对应，若是杯体转速越快，那么电压便会随之提升。

4 结束语

该系统主要借助STC89C52单片机和各种传感器以及LCD1602、蜂鸣装置等多种器件，把风、温、光以及电等多项技术进行有机的结合，促使整体系统设计更具稳定性、安全性以及有效性。该系统借助许多快捷有效的传感器，促使对外部环境进行检测的目的得以实现，把外界信息站面呈现在显示屏上，同时让单片机控制各类系统模块，促使窗户智能化控制的目的得以实现，拥有一定的应用意义以及良好的应用趋势。

本项目受西京学院学院创新创业项目支持“智能窗户控制器设计”（127152019074）。