智能关窗生产实习报告

燕山大学生产实习说明书

题目:智能关窗系统

学院（系）：电气工程学院

年级专业：

小组：第九组

学生姓名：

指导教师：

摘要

我们现在使用的窗户大部分采用人工关闭方式，不具有自动防雨的功能；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。本文借助单片机、电子电路及传感器的知识设计了可以实现下雨自动关窗，雨停后自动开窗的智能窗，本电路设计有电位器可以调节雨滴传感器的灵敏度，可以调整到适合环境的状态，从而可解决现实生活中存在的很多问题。本智能窗的设计本着安全、方便、节能、人性化的原则进行，可使现代生活显著提高。

关键词：STM32 雨滴传感器 3A高性能步进电机驱动器

目录

第一章前言 (3)

1.1自动化仪表的发展前景 (3)

1.2项目研究现状及发展趋势 (3)

1.3本系统主要研究内容 (4)

第二章系统总体设计 (4)

2.1设计要求 (4)

2.2系统设计原则 (4)

2.3系统组成及工作原理 (4)

第三章系统硬件设计 (5)

3.1 信号采集 (5)

3.2单片机基本电路 (6)

3.3 报警装置的设计 (11)

第四章系统软件设计 (12)

4.1开发环境介绍 (13)

4.2各个模块简介 (13)

4.3系统整体软件程序 (14)

第五章展望与发展 (18)

5.1实物展示 (18)

5.2应用前景 (19)

心得体会 (19)

参考文献 (21)

第一章前言

1.1自动化仪表的发展前景

自动化仪表广泛应用于装备、改造传统产业的工艺流程的测量和控制，是现代化大型重点成套装备的重要组成部分，是信息化带动工业化的重要纽带。

目前，在我国电力、石油、冶金、化工、建材、轻工等工业领域的企业新建和改造过程中，除工艺流程和工艺设备外，企业更重视自动化仪表和控制系统，以增加产品品种，提高产品质量，降低成本，获取更多利润。而且企业要安全地生产，达到国家对环保的要求，需要用新的检测技术，功能更强的控制方法来控制生产过程，对系统的可靠性、精确度、乃至操作和维护以及节省投资方面提出了更高的要求。因此企业用户需要了解国际上新的检测技术和控制系统的发展状况及其新产品在应用方面的经验；而仪表制造厂则必须研究、开发与生产适销对路的产品，并要在改造现有企业方面提供系统集成解决方案。

由于现代科学技术的不断发展进步使得对自动化仪表提出了更高更新的要求，而以此满足现代化建设的发展的要求。其仪表的发展趋势的最核心的理念就是不断利用新的工作原理和采用新材料来制作新的自动化仪表的元器件，例如利用超声波、微波、射线、红外线、核磁共振、超导、激光等原理和采用各种新型半导体敏感元件、集成电路、集成光路、光导纤维等元器件。其目的是实现仪器势是通过微型计算机的使用来提高仪器仪表的性能，担高仪器仪表本身自动化、智能化程度和数据处理能力。自动化仪表不仅供单项使用，而且可能过标准接口和数据通道与电子计算机结合起来，组成各种测试控制管理综合系统，以满足更高的技术要求。

1.2研究现状及发展趋势

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，并且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，如下雨则自动关闭。远程遥控关开，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。

1.3本系统主要研究内容

沿着智能化自动化的思路，我们设计了以STM32单片机为中央控制的智能窗。该智能窗能通过其数据检测传感器电路不断循环检测室外降雨，信号经过处理后传入单片机。单片机对信号进行运算，之后再输出脉冲信号调整步进电机，从而控制窗户的自动关开。

第二章系统总体设计

2.1设计要求

我们组的项目是基于STM32的智能关窗系统的设计，具体要求是：可以实现按键和红外遥控对窗户的开关的控制，以及在下雨天开窗后，主人不在家时，通过雨滴传感器的检测，能够实现对窗户的自动关闭，以此来减少雨水进入室内所造成的不便。

基本功能：

●按键控制窗户开关

●红外遥控控制开关窗

●雨滴传感器控制窗户关闭

2.2系统设计原则

在公共场所和个人场所有很多推拉式窗户，下雨时，有人在还好，可以自己关窗户。如果没人在窗户又打开的，那样对家电家具的损失不可估计。基于这种思想，我们就制作了这种一下雨就自动关窗的系统。而且我们采用的是最简单的STM32程序的编写，通过简单的程序对带导轨的步进电机进行控制，进而控制窗户的关闭。

2.3系统组成及工作原理

2.3.1用到的器件：

1、STM32单片机一块

2、3A高性能步进电机驱动器一个

3、控制导轨的42式步进电机一个

4、 触点开关一个

2.3.2工作原理

采用4线2相式步进电机，通过步进电机的转动，带动螺旋导轨转动，进而使上面的平台做水平移动。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得步进电机在速度、位置等控制领域的操作控制非常简单。

我们的原理是：通过给步进电机的驱动器的脉冲接线处一个脉冲，使步进电机可以正常移动。再通过给方向接线处高低电平的控制步进电机的方向，进而实现窗户的开关。

第三章 系统硬件设计

3.1硬件系统结构

雨滴传感器

STM32单片机

PC5

42

步进电机驱动器

42

步进电机

红外遥控器

按键

PC5 PA15

PA4 PA6 PA7