基于单片机的智能窗户
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红外探测模块使用热电红外（PIR）传感器，其通 过人体发射的红外线探测并输出相应的电信号。传感 器可以通过不接触物体检测红外能量的变化，然后转 换成相应的电信号输出。 2.2.6 烟雾、气体检测模块
烟 雾 和 气 体 检 测 模 块 使 用 QM-N5 半 导 体 传 感 器［5］。QM-N5 半导体传感器具有灵敏度高、导电率变 化大、响应速度快的优点。其恢复时间短，抗干扰能力 强，输出信号大，使用寿命长，运行稳定。通过检测到的 气体改变电阻值来实时检测气体。该传感器适用于天 然气、燃气、氢气、烷烃气、汽油、煤油、乙炔、氨等，非 常适合用于家中监测各类可燃或有害气体。 2.2.7 GSM 通讯模块
GSM 模块将 GSM 射频芯片、基带处理芯片、存储 器、功率放大器等器件集成在一块电路板上。模块具 有独立的操作系统，GSM 无线电处理、基带处理并提 供标准接口。该模块可以以串口通信的方式与单片机 进行连接，当检测出险情时单片机通过该模块以达到 将用户家中险情及时通知用户的目的。
2.2.8 按键电路模块 该模块主要用于根据温度和湿度条件以及设定时
间设置开关窗口的时间以及是否打开窗口。 2.3 软件设计
软件设计包括主程序和子程序。主程序拥有众多 状Leabharlann Baidu选择语句，其中在一次探测系统复位之后的环境 数据是最主要的，检测的内容有烟雾、气体的浓度，温 度、湿度等因素。传感器将烟雾、气体浓度，温度、湿 度等数据回传时，单片机通过对应数据产生响应并控 制电机的转动。子程序控制电机的正向和反向旋转， 实现智能窗口的切换。 2.3.1 主程序设计
户和排气扇打开，进而达到降温的目的。室外实时检 测湿度，当室外下雨导致湿度过高时，单片机芯片控 制窗户以及排气扇关闭。由于室内和室外条件不同， 湿度的检测模块的优先级高于温度的检测模块。 2.1.1 技术路线
图一 技术路线 2.2 硬件设计 2.2.1 电机驱动模块
电源输入端的电压是否稳定与相关元件的可靠性 直接相关。本项目电源部分采用三端固定稳压器，实 现 ±5V 和 ±12V 的三路直流稳压电源。其中 STC89C52 和 LCD12864 等电子元件所需电压为 +5V；而集成运放 LM358 所需电压为 ±12V。直流电动机使用电动机电压 作为控制变量，使用位置或速度作为指令变量，采用连 续移动的控制方式。直流电动机需要间接安装的反馈 控制系统来控制电动机的位置，适用于位置要求不高 的场合。 2.2.2 温湿度检测模块
液晶显示模块选择 LCD1602。LCD 显示模块的显 示内容为 16*2，这意味着 LCD 模块可以显示 2 行，每 行 16 个字符或数字。同时，当前市场上大多数产品使 用 1602 字符液晶模块，因此它是一款广泛且简单，适 用度高的的 LCD 显示模块。 2.2.4 时钟设计模块
该模块通过单片机 STC89C52 控制串行实时时钟 芯片 DS1302，实现定时功能。DS1302 自身带有备用电 池 ，确保在电路断电后保存时间和数据信息，这一点 是计时功能所不能缺少的。 2.2.5 红外检测模块
0 引言 伴随着生活质量的不断提高，人们开始进一步追求智
能化的产物，在这个大环境下促成了智能家居技术的诞生 和发展，而智能窗户也就由此诞生了。所谓的智能窗户就 是不同于传统的窗户，通过系统的控制它能够实时地保 护人们生命财产安全［1］。智能窗户的控制系统集现代机、 电、通讯于一体，以及对传感器技术（Sensor technology）、 现代通讯技术（Modern communication technology）、计算机技 术（Computer technology）和自动控制技术（Automatic control technology）的综合运用。智能窗户可以对众多信息进行采 集，分析，传输以及控制，可实现根据实时天气环境的变 化进行相应动作，是智能居家的理想选择。 1 需求分析
科技·经济·市场
科技创新
基于单片机的智能窗户
林 臻，邢婷婷
（福建农林大学东方学院信息工程系，福建 福州 350125）
摘 要：随着智能家居迅速发展，各种智能设备呈百花齐放之态，人们对住宅要求也不断提高，因此对住宅的安全性、智能性提出 了更高的要求。传统窗户已经不能很好地满足人们对居住安全性的要求，为此本文提出一个基于单片机的智能窗户。 关键词：智能窗户；单片机；温度检测；湿度检测
智能家居的迅速发展使得我们的生活日新月异， 越来越多的智能产品进入我们的生活，通过对附近一 些地区的调查得知，在发生威胁到人民群众生命财产 安全的时候，传统的窗户已经不能够完全满足人们的 相关需求［2］。智能窗户能及时动作并通知相关人员， 减少或避免险情的发生。 2 功能设计与实现
本项目的设计是一个智能窗户，将单片机作为控制核 心，并与各种传感器相结合。该功能实现了当外面下雨或 吹大风时，窗口可以自动关闭，当检测到可燃气体时，窗 口自动打开并发出警报声［3］。当传感器检测到窗外有物体 靠近时，窗口自动关闭并发出警报以防止被盗。 2.1 系统设计
该模块使用 DHT11 数字温度和湿度传感器，这是
基金：国家级大学生创新创业训练计划项目（项目编号 201812993004）的资助。 作者简介：林臻（1997-），男，福建永泰人，主要研究方向：单片机与嵌入式系统应用。
2019 年第 3 期
5
科技创新
科技·经济·市场
图二 总设计图
一 个 温 度 和 湿 度 复 合 传 感 器，带 有 校 准 的 数 字 信 号 输出。DHT11 作为数字温湿度传感器，具有响应速度 快，抗干扰能力强，性价比高等诸多亮点。确保高可靠 性和出色的长期稳定性。 2.2.3 液晶显示模块
该项目采用基于 STC89C52 单片机的多功能智能 窗口设计。系统的主要模块包括：电机驱动模块、快速 温湿度检测模式、液晶显示模块、时钟设计模块、红外 检测模块、烟气检测模块、GSM 通信模块和按钮电路 模块［4］。智能窗户系统将烟雾、气体检测模块的优先 级确定为最高级。当检测到烟气浓度超过所设最高值 时，窗口自动打开，排气扇将被激活，以确保人们的生 命财产安全。另外还增加了温湿度传感器，室内实时 检测温度，当室内的温度过高时，单片机芯片控制窗
烟 雾 和 气 体 检 测 模 块 使 用 QM-N5 半 导 体 传 感 器［5］。QM-N5 半导体传感器具有灵敏度高、导电率变 化大、响应速度快的优点。其恢复时间短，抗干扰能力 强，输出信号大，使用寿命长，运行稳定。通过检测到的 气体改变电阻值来实时检测气体。该传感器适用于天 然气、燃气、氢气、烷烃气、汽油、煤油、乙炔、氨等，非 常适合用于家中监测各类可燃或有害气体。 2.2.7 GSM 通讯模块
GSM 模块将 GSM 射频芯片、基带处理芯片、存储 器、功率放大器等器件集成在一块电路板上。模块具 有独立的操作系统，GSM 无线电处理、基带处理并提 供标准接口。该模块可以以串口通信的方式与单片机 进行连接，当检测出险情时单片机通过该模块以达到 将用户家中险情及时通知用户的目的。
2.2.8 按键电路模块 该模块主要用于根据温度和湿度条件以及设定时
间设置开关窗口的时间以及是否打开窗口。 2.3 软件设计
软件设计包括主程序和子程序。主程序拥有众多 状Leabharlann Baidu选择语句，其中在一次探测系统复位之后的环境 数据是最主要的，检测的内容有烟雾、气体的浓度，温 度、湿度等因素。传感器将烟雾、气体浓度，温度、湿 度等数据回传时，单片机通过对应数据产生响应并控 制电机的转动。子程序控制电机的正向和反向旋转， 实现智能窗口的切换。 2.3.1 主程序设计
户和排气扇打开，进而达到降温的目的。室外实时检 测湿度，当室外下雨导致湿度过高时，单片机芯片控 制窗户以及排气扇关闭。由于室内和室外条件不同， 湿度的检测模块的优先级高于温度的检测模块。 2.1.1 技术路线
图一 技术路线 2.2 硬件设计 2.2.1 电机驱动模块
电源输入端的电压是否稳定与相关元件的可靠性 直接相关。本项目电源部分采用三端固定稳压器，实 现 ±5V 和 ±12V 的三路直流稳压电源。其中 STC89C52 和 LCD12864 等电子元件所需电压为 +5V；而集成运放 LM358 所需电压为 ±12V。直流电动机使用电动机电压 作为控制变量，使用位置或速度作为指令变量，采用连 续移动的控制方式。直流电动机需要间接安装的反馈 控制系统来控制电动机的位置，适用于位置要求不高 的场合。 2.2.2 温湿度检测模块
液晶显示模块选择 LCD1602。LCD 显示模块的显 示内容为 16*2，这意味着 LCD 模块可以显示 2 行，每 行 16 个字符或数字。同时，当前市场上大多数产品使 用 1602 字符液晶模块，因此它是一款广泛且简单，适 用度高的的 LCD 显示模块。 2.2.4 时钟设计模块
该模块通过单片机 STC89C52 控制串行实时时钟 芯片 DS1302，实现定时功能。DS1302 自身带有备用电 池 ，确保在电路断电后保存时间和数据信息，这一点 是计时功能所不能缺少的。 2.2.5 红外检测模块
0 引言 伴随着生活质量的不断提高，人们开始进一步追求智
能化的产物，在这个大环境下促成了智能家居技术的诞生 和发展，而智能窗户也就由此诞生了。所谓的智能窗户就 是不同于传统的窗户，通过系统的控制它能够实时地保 护人们生命财产安全［1］。智能窗户的控制系统集现代机、 电、通讯于一体，以及对传感器技术（Sensor technology）、 现代通讯技术（Modern communication technology）、计算机技 术（Computer technology）和自动控制技术（Automatic control technology）的综合运用。智能窗户可以对众多信息进行采 集，分析，传输以及控制，可实现根据实时天气环境的变 化进行相应动作，是智能居家的理想选择。 1 需求分析
科技·经济·市场
科技创新
基于单片机的智能窗户
林 臻，邢婷婷
（福建农林大学东方学院信息工程系，福建 福州 350125）
摘 要：随着智能家居迅速发展，各种智能设备呈百花齐放之态，人们对住宅要求也不断提高，因此对住宅的安全性、智能性提出 了更高的要求。传统窗户已经不能很好地满足人们对居住安全性的要求，为此本文提出一个基于单片机的智能窗户。 关键词：智能窗户；单片机；温度检测；湿度检测
智能家居的迅速发展使得我们的生活日新月异， 越来越多的智能产品进入我们的生活，通过对附近一 些地区的调查得知，在发生威胁到人民群众生命财产 安全的时候，传统的窗户已经不能够完全满足人们的 相关需求［2］。智能窗户能及时动作并通知相关人员， 减少或避免险情的发生。 2 功能设计与实现
本项目的设计是一个智能窗户，将单片机作为控制核 心，并与各种传感器相结合。该功能实现了当外面下雨或 吹大风时，窗口可以自动关闭，当检测到可燃气体时，窗 口自动打开并发出警报声［3］。当传感器检测到窗外有物体 靠近时，窗口自动关闭并发出警报以防止被盗。 2.1 系统设计
该模块使用 DHT11 数字温度和湿度传感器，这是
基金：国家级大学生创新创业训练计划项目（项目编号 201812993004）的资助。 作者简介：林臻（1997-），男，福建永泰人，主要研究方向：单片机与嵌入式系统应用。
2019 年第 3 期
5
科技创新
科技·经济·市场
图二 总设计图
一 个 温 度 和 湿 度 复 合 传 感 器，带 有 校 准 的 数 字 信 号 输出。DHT11 作为数字温湿度传感器，具有响应速度 快，抗干扰能力强，性价比高等诸多亮点。确保高可靠 性和出色的长期稳定性。 2.2.3 液晶显示模块
该项目采用基于 STC89C52 单片机的多功能智能 窗口设计。系统的主要模块包括：电机驱动模块、快速 温湿度检测模式、液晶显示模块、时钟设计模块、红外 检测模块、烟气检测模块、GSM 通信模块和按钮电路 模块［4］。智能窗户系统将烟雾、气体检测模块的优先 级确定为最高级。当检测到烟气浓度超过所设最高值 时，窗口自动打开，排气扇将被激活，以确保人们的生 命财产安全。另外还增加了温湿度传感器，室内实时 检测温度，当室内的温度过高时，单片机芯片控制窗