论文总字数：18683字

摘 要

科技在发展，社会在进步，人们对物质生活的追求不断提高。正因为如此，科技不断地渗透到生活的点点滴滴之中。现在市场上充斥着各式各样的智能化家用电器，我们已经见怪不怪了，但遗憾是的是我们工作生活中每天都要用到且不可或缺的组成部分——窗户，却一直迟迟没有跟上现下快速发展的步伐。现在建筑装修使用的窗户，大都还是采用传统的手动关开方式，只具备基本功能。

本次设计的智能窗户系统，是以AT89C52单片机为核心，与DHT11型温湿度传感器、MQ-2烟雾传感器、HC-SR501人体红外传感器相结合，并能够在LCD液晶显示器上实时显示参数变化。令窗户具备防雨、防盗等多种功能，使得窗户更加智能化。

本论文详细的阐述了智能窗户的硬件电路与软件部分的设计。硬件部分由温湿度传感器、红外检测传感器、气体传感器不断检测外部条件变化，将参数传输给单片机，经单片机处理后由LCD显示器显示并同时对窗户作开关动作。软件部分是用C语言进行编写，在Keil软件上进行调试，在确认无误后烧录至单片机系统调试实现本设计各项功能。

关键词：温湿度传感器，防盗，LCD显示器，智能窗

Abstract: With the development of science and technology and the progress of society, people"s pursuit of material life is constantly improving.Because of this, technology continues to infiltrate into life.Now that the market is flooded with all kinds of smart home appliances, we have already seen it,But regret is that the windows that we use and indispensable components in our work and life every day have never been able to keep pace with the rapid development.Most of the windows that are used for building renovation now use the traditional manual closing mode and only have basic functions.

The intelligent window system designed this time is based on the AT89C52 microcontroller,It is combined with DHT11 type temperature and humidity sensor, MQ-2 smoke sensor, and HC-SR501 human infrared sensor, and can display the parameter change in real time on the LCD liquid crystal display.Make windows more rainproof, anti-theft and other features, making windows more intelligent.

This paper describes in detail the design of the hardware circuit and software part of the smart window.The hardware part is constantly detected by the temperature and humidity sensor, infrared detection sensor, and gas sensor to detect changes in external conditions. The parameters are transmitted to the single-chip microcomputer. After processing by the single-chip microcomputer, the LCD display is displayed and the windows are switched at the same time.The software part is written in C language and debugged on the Keil software. After confirming the error, it is burned to the SCM system to debug and implement all the functions of this design.

KEYWORDS:Temperature and humidity sensor,anti-theft,LCD display,mart window

目 录

第1章 绪论 3

1.1 课题研究目的 3

1.2 课题研究意义 3

1.3 课题发展概况 4

1.4 研究的主要内容 4

第2章 系统总体方案设计 5

2.1 系统方案 5

2.2 单片机的选择 5

2.3 时钟模块的选择 6

2.4 传感器的选择 6

2.4.1 温湿度传感器的选择 6

2.4.2 气体传感器的选择 7

2.4.3 人体红外传感器的选择 7

2.5 显示器的选择 8

2.6 电机的选择 8

第3章 系统硬件设计 9

3.1 最小系统电路设计 9

3.2 时钟电路设计 11

3.2.1 时钟引脚说明 11

3.2.2 时钟芯片工作原理 11

3.2.3 DS1302模块电路图 13

3.3 显示模块设计 13

3.3.1 液晶显示器介绍 13

3.3.2 LCD显示模块电路图 14

3.4 电机驱动电路设计 14

3.4.1 驱动电路 14

3.4.2 步进电机 15

3.5 传感器模块设计 17

3.5.1 温湿度传感器设计 17

3.5.2 烟雾传感器设计 19

3.5.3 人体红外传感器设计 21

3.6 电源模块设计 22

第4章 软件设计 23

4.1 程序设计 23

4.2 液晶显示屏程序和传感器程序设计 24

第5章 系统的仿真与调试 25

5.1 系统软件仿真 25

5.2 系统硬件仿真 25

5.3 硬件电路功能调试 26

第6章 结论 28

参考文献 29

致 谢 30

第1章 绪论

1.1 课题研究目的

在这个极速发展的信息化的时代，各式各样的电信及互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。伴随着当下科学技术的飞跃发展，生活水平的不断提高，人们对安全、舒适、健康生活的需求变得日益迫切。然而近年来，智能家居这个概念已经慢慢深入到国民生活当中，并不断地影响着人们的思维。所以，许多建筑装修已经开始安装并使用智能家居系统，并尝试着用智能化为人们带来安全、舒适和便利的家居生活。

智能家居系统早已不是停留在当初的概念设计阶段，现在已经基本进入理性发展的时代。如今智能家居的市场已不再是国外那些专业制作家电控制和IT厂商的天下，这个新兴行业是块大蛋糕，不断地有新的科技公司开始进入到这一领域，想要分一杯羹，因此市场竞争变得更加激烈。随着人们消费水平的提升，用户体验显得尤为重要。所以各厂家的产品研发主要以市场需求为导向。我国门窗行业的快步向前，是离不开房地产行业的迅速发展的。由于生活水平的提高，人类在向文明迈进，人们对居住空间、环境的要求也在不断改变着，此乃社会发展的必然潮流。

1.2 课题研究意义

窗户，是人们每天日常生活中用到的最频繁的家具之一。而传统设计的窗户只具有最基本的防尘、保温等功能，而且是固定在插槽上的需要人力手动推拉。现在人们对生活质量不断提高，这样还没有跟上时代步伐的产物是无法满足人们的需求的。任何事物都是有利有弊的，需要人们不断的作出改进。首先，传统窗户的设计无法完全保证室内环境及安全，无法检测环境的变换作出相应的控制。尤其是当室内没有人时，此时室外下雨没有办法及时关闭窗户。平时人们习惯关窗睡觉，所以空气不流通，若发生煤气泄漏，生命财产安全就会受到威胁。同时，在防盗这一方面也没有实际应用。本课题是在传统窗户的基础上以单片机为主要控制器件，并与传感器结合作出改进。所使用红外传感装置能够检测人体发出的红外波长，温湿度传感器实时检测环境参数，烟雾传感器则负责对空气中可燃性气体作出响应。通过传感器检测到的信号传送给单片机，然后再由单片机执行报警电路和窗户的运作。本设计经济、节约，适用于家庭中窗户的智能化安装，操作简单，实用性强，有比较大的市场发展前景。

1.3 课题发展概况

科学技术发展的根本目的就是方便人们的生活。在当下，人们日常生活所使用的许多物品都被打上了“智能化”的标签。大势所趋，智能型产品的触角将会逐渐地伸向门窗行业。从2010年以后，电子产品领域掀起了一场智能热潮。随着国内房地厂市场的越来越火热，也间接推动了门窗行业的发展。据统计，我国门窗市场是欧洲的四倍还多，5亿多平方米仅仅是我国一年的使用量，并且并且每年以20%的幅度在增长。预计至2019年，我国的门窗行业仍然会保持良好的增长态势，年复合增长率将会在21%左右波动。预测至2020年我国门窗行业的工业总产值将达到5800多亿元。不少高档住宅及酒店在装修时也使用了智能型门窗，通过对用户的调查研究整体满意度还是比较高的。综上所述，智能型门窗的市场还处于开发阶段，再加上国内消费市场的迅速扩大，市场前景是比较广阔的。

1.4 研究的主要内容

本次设计的主要任务是利用单片机、温湿度传感器、红外检测传感器、蜂鸣报警器、时钟芯片等部件设计一个可用LCD显示时间、温湿度等信息的智能窗户控制系统。本论文主要介绍了智能窗户控制系统的设计思想、软硬件电路的设计、电路元器件的选择、原理及方案等。主要部分为硬件电路与软件设计，硬件电路主要包括对传感器电路、单片机系统电路、显示电路和时钟芯片等的设计。软件部分主要是对主程序的设计和各功能子程序的设计。最后为对本次设计的调试与总结。

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