畢業(yè)設計論文基于單片機的多功能窗的設計

1、邵陽學院畢業(yè)設計（論文）設計(論文)題目：基于單片機的多功能窗的設計（硬件設計） 姓 名_曹鈺國_ _ 學 號_ 0941301193_ 院（系） 電子科學與技術 _ 專 業(yè) 自動化_ _ 指導教師_ 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多功能智能窗簡介21.3 研究內容3第二章 硬件方案的設計42.1 本設計的主要任務和內容42.2 智能窗的總體構成42.3 機械結構的設計52.4各模塊設計52.4.1 單片機選型52.4.2人體紅外線感應器82.4.3溫度傳感器102.4.4濕度傳感器112.4.5顯示

2、器設備122.4.6步進電機簡介13結論17結束語18致謝19參考文獻：20 摘要 現(xiàn)在使用的窗戶大部分采用人工關閉方式，不具有自動防雨、防風、防強光以及低溫自動關窗等人性化的功能；平時人們外出時經常忘記關閉窗戶，遇上下雨時，雨水會進入室內，對室內的電器、擺設等物品造成不必要的損害。借助單片機、電子電路及傳感器的知識設計了可以實現(xiàn)自動開窗、防風雨、低溫自動報警并開窗的智能窗，從而可解決現(xiàn)實生活中存在的很多問題。本智能窗的設計本著安全、方便、節(jié)能、人性化的原則進行，可使現(xiàn)代生活顯著提高。關鍵詞：防風雨，防低溫；單片機；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背景我國的改革開放，經濟的飛速發(fā)展，使得人民物質生活水平不斷提高，人們對其住宅和汽車的要求也越來越高，表現(xiàn)在不僅希望擁有舒適、溫馨的住所和汽車，而且對其安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。現(xiàn)

6、在的自動控制系統(tǒng)已經為我們的生活提供了太多的便利，在生活的各個方面，人們迫切需要一種智能型的家庭安全自動關窗系統(tǒng)，能可靠的進行日常的開關工作，在環(huán)境大風或下雨的情況下，自動識別大風或下雨天氣，實現(xiàn)自動關窗動作，以便人們能夠更安心的工作，同時也保證了居民生活的舒適和生命財產不受損失。于是有關家庭、辦公室，倉庫還有汽車等處的自動關窗系統(tǒng)的開發(fā)研制日益被科研單位和生產廠家所重視?，F(xiàn)在市場上也出現(xiàn)了各種名目繁多的關窗裝置，但多由于可靠性較差、造價高或使用復雜而難于普及。隨著電子通訊技術的飛速發(fā)展，單片微機以其具有體積小、價格低、集成度高、性價比高等突出優(yōu)點已在工業(yè)控制、智能儀表、數(shù)控機床、數(shù)據(jù)采集以及

7、各種家用電器等方面得到了廣泛應用。因此利用單片機和一些簡單的外圍器件來開發(fā)一種適合于家庭、倉庫、銀行，汽車等重要場所的低價位、運行可靠、具有自動關窗功能的系統(tǒng)，對惡劣的天氣情況自動發(fā)出報警信息 。 另外自動關窗系統(tǒng)也廣泛應用于汽車。汽車是現(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，人們對汽車的安全性、舒適性都有著更高的要求。中央門鎖和電動車窗給駕駛員和乘客帶來了很大的方便。駕駛員通過它可以方便的對所有車門的開閉進行控制。電動車窗使得駕駛員也可通過設在駕駛員旁邊的控制開關對各車窗實現(xiàn)集中控制。但是在有些時候也會出現(xiàn)一些其他的麻煩。比如：當汽車停車熄火，鎖好門后，有時會忘記將車窗玻璃升到

8、位，及時發(fā)現(xiàn)的，要重新打開車門，按動開關將其升到位；而一旦疏忽，不但會造成重要文件、物品丟失，甚至會導致車輛失竊、雨天駕駛室進水等 ,給用戶帶來不必要的經濟損失和精神負擔。鑒于以上情況，可以設計在中央門鎖和電動車窗的基礎上加裝的汽車自動關窗控制器。其工作情況是：當汽車熄火后 ,鎖上門鎖時 ,汽車自動關窗控制器會自動關好開著的所有車窗玻璃。如果汽車附有遙控裝置 ,下車后只需輕輕一按遙控器就可以放心地離開了 ,再不用擔心物品丟失、 車輛失竊、 雨天駕駛室進水等問題。2 意義隨著我國經濟的快速發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，人們對健康的重視程度也日漸增強 保持室內空氣新鮮，經常通風換氣也成為人們共同

9、的生活習慣 然而在當今快節(jié)奏生活中，人們常常會忘記關窗，每逢刮風下雨，便擔心不已。現(xiàn)在的智能關窗裝置雖然品種功能都很多，但主要應用在高檔建筑和各種公共場所，而且主要是和窗戶一起定做，價格也比較高 同時無論是老的還是新建的民房預先安裝的以手動推拉窗居多，很少有人愿意把已安裝好的窗戶廢掉，更換成多功能智能窗。由于以上原因，本課題希望開發(fā)一種在普通窗的基礎上改進的智能關窗裝置，該裝置裝有風速傳感器，溫濕度傳感器，每當刮風下雨，窗戶便自動關閉，解除用戶的后顧之憂。1.2多功能智能窗簡介 智能門窗一般是指安裝了先進的防盜、防劫、報警、自動關窗等系統(tǒng)的門窗。 智能門窗在一些公共場所、高檔商品房、商場中運用

10、廣泛，現(xiàn)在正向普通家庭普及。 智能門窗控制系統(tǒng)由無線遙控器、智能主控器、門窗控制器、門窗驅動器等組成，現(xiàn)在的智能門窗系統(tǒng)集現(xiàn)代聲、光、機、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光材料所組成的具有調光功能的器件，在一定的物理條件(如電場、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部熱擴散，達到調節(jié)光強度或室內溫度的目的。一般智能窗材料根據(jù)激勵方式可以分為三種：光致變色型、電致變色型、熱致調光型。隨著能源危機、污染、全球變暖等問題的日益嚴峻，智能窗迅速成為各國研究的熱點。應用簡單可靠的系統(tǒng)，通過高智能的精準控制和協(xié)

11、同，讓生活變得更簡單更舒適更節(jié)省。從專業(yè)的角度講，我們是電子產品的造物主，賦予它們靈魂不僅是我們的夢想也是我們的使命。人工智能窗，能使你的生活更加安全，更加舒適，更加環(huán)保。它不僅是一個消費品，更是家庭云系統(tǒng)中的一員。當然它更是一種健康綠色的理念。基于以上，作為智能家居的不可缺少的一環(huán)，智能窗應運而生。智能窗主要是由單片機，人體紅外線感應器，風速傳感器、溫濕度傳感器及其相關部件組成。1.3 研究內容 設計一個多功能窗，能夠根據(jù)外界的天氣情況和室內的氣體情況來控制者窗戶的開啟和關閉。本系統(tǒng)有以下幾個控制要求：（1）當外界下雨時，及時關閉窗戶，防止雨水進入室內損壞室內的裝飾和物品。（2）當窗戶外有人

12、駐留超過一定時間時，窗戶會立即關閉并報警。（3）當室內的溫度超過30°時能開窗換氣，保持室內空氣清新，當然這一動作是以外界沒有下雨和盜情為前提的。 第二章 硬件方案的設計2.1 本設計的主要任務和內容1.自動防雨：平時上班或臨時加班不能及時關窗、出門在外也總有忘記關窗的時候，遇到下雨時，濕敏傳感器檢測到下雨信息，單片機控制板控制電動機動作，窗門自動關閉，使您的家用設備遭雨水侵襲，解除您的后顧之憂。此功能特別適合高樓住戶。2.自動防盜：當窗戶外有人駐留時，超過30s，阻斷了紅外線探測器的發(fā)射接收通路，窗戶會立即關閉。 3.高低溫自動轉換窗戶開關：當室內溫度低于30攝氏度時，溫度傳感器檢

13、測到低溫信息，單片機控制板控制電動機動作，窗門自動關閉。當室內的溫度超過30攝氏度時能開窗換氣，保持室內空氣清新。2.2 智能窗的總體構成本控制系統(tǒng)主要由at89s52 單片機組成的中央控制器，顯示電路， 數(shù)據(jù)檢測傳感電路，蜂鳴器報警電路， 窗驅動電路等組成。其系統(tǒng)框圖如圖1所示: 數(shù)據(jù)檢測傳感電路 at89s52 步進電機窗驅動電路 報警電路1602lcd顯示電路 圖1 系統(tǒng)框圖2.3 機械結構的設計1.自動開關窗機械傳動形式設計 自動開關窗任務分析 智能窗的傳動任務是由動力源通過傳動機構帶動窗扇在滑移槽內來回滑動。齒輪齒條傳動較為準確、可靠，并且機械效率高，因此，選定齒輪齒條傳動能滿足多功

14、能窗傳動任務的要求。傳動形式見圖2。圖2 齒輪齒條傳動 2. 窗框與窗扇的結構設計 窗框結構設計 此窗框是在常規(guī)窗框的基礎上進行的更改設計，在窗框上開一道滑移槽，使窗扇開關窗時在滑移槽內裝上齒條，齒條滑動帶動支撐桿實現(xiàn)開關窗。2.4各模塊設計2.4.1 單片機選型 1.單片機發(fā)展過程 單片機是一種集成電路芯片。它采用超大規(guī)模技術將具有數(shù)據(jù)處理能力的微處理器(cpu)、存儲器（含程序存儲器rom和數(shù)據(jù)存儲器ram）、輸入、輸出接口電路(i/o接口)集成在同一塊芯片上，構成一個既小巧又很完善的計算機硬件系統(tǒng)，在單片機程序的控制下能準確、迅速、高效地完成程序設計者事先規(guī)定的任務。其誕生于20世紀70

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

16、因素。在發(fā)展mcu方面，最著名的廠家當數(shù)philips公司。philips公司以其在嵌入式應用方面的巨大優(yōu)勢，將mcs-51從單片微型計算機迅速發(fā)展到微控制器。4)單片機是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路，向mcu階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此,專用單片機的發(fā)展自然形成了soc化趨勢。隨著微電子技術、ic設計、eda工具的發(fā)展，基于soc的單片機應用系統(tǒng)設計會有較大的發(fā)展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統(tǒng)。2. at89s52單片機特點 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存儲器

17、。使用atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80c51產品指令和引腳完 全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(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用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。at89s52具有以下標準功能：8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32位i/o口線，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。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。空閑模式下，cpu停止工作，允許ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工

18、作。掉電保護方式下，ram內容被保存，振蕩器被凍結,單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。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8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅動8個ttl邏輯電平。對p0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，p0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下，p0不具有內部上拉電阻。在flash編程時，p0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 p1口：p1口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1輸出

19、緩沖器能驅動4個ttl邏輯電平。對p1端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流。此外，p1.0和p1.1分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（p1.0/t2）和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex），具體如下表所示。在flash編程和校驗時，p1口接收低8位地址字節(jié)。 引腳號第二功能 p1.0 t2（定時器/計數(shù)器t2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 p1.1 t2ex（定時器/計數(shù)器t2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） 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口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向i/o口，p2 輸出緩沖器能驅動4個ttl邏輯電平。對p2 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（iil）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行movx dptr時，p2口送出高八位地址。在這種應用中，p2口使用很強的內部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如movx ri）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2口輸出p2鎖存器的內容。在flash編程和校驗時，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 p3口：p3口是一個具有內

21、部上拉電阻的8位雙向i/o口，p3輸出緩沖器能驅動4個ttl邏輯電平。對p3端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（iil）。 p3口亦作為at89s52特殊功能（第二功能）使用。在flash編程和校驗時，p3口也接收一些控制信號。 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/計數(shù)器0) p3.5 t1(定時/計數(shù)器1) p3.6 wr(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) p3.7 rd(外部數(shù)據(jù)

22、存儲器讀選通) 此外，p3口還接收一些用于flash閃存編程和程序校驗的控制信號。 rst復位輸入。當振蕩器工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。 ale/prog當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，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仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ale脈沖。 對flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（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，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ale禁止位無效。 psen程序儲存允許（psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當at89s52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次psen有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次psen信號。 ea/vpp外部訪問允許，欲使cpu僅訪問外部程序存儲器（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，復位時內部會鎖存ea端狀態(tài)。 如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內部程序存儲器的指令

24、。 flash存儲器編程時，該引腳加上+12v的編程允許電源vpp，當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人體紅外線感應器1. 人體紅外感應器簡介 人體紅外感應器是理想的電子開關量傳感器。當人體接近傳感器的感應區(qū)域，開關就能無接觸，無壓力、無火花、迅速發(fā)出指令，準確反應出運動機構的位置和行程。在自然界，任何高于絕對溫度（-273°c）時物體都將產生紅外光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關的。此紅外熱釋感應器可應用于人體感應控制方面，并實現(xiàn)紅外防盜和紅外控制一

25、體化，擴大了人體紅外熱釋感應器的應用范圍。2.在本設計中采用dyp-me003人體感應模塊的功能特點:（1）全自動感應:人進入其感應范圍則輸出高電平，人離開感應范圍則自動延時關閉高電平，輸出低電平。（2）光敏控制（可選擇，出廠時未設）：可設置光敏控制，白天或光線強時不感應。溫度補償(可選擇，出廠時未設)：在夏天當環(huán)境溫度升高至3032，探測距離稍變短，溫度補償可作一定的性能補償。（3）兩種觸發(fā)方式：（可跳線選擇） a.不可重復觸發(fā)方式:即感應輸出高電平后，延時時間段一結束，輸出將自動從高電平變?yōu)榈碗娖剑?b.可重復觸發(fā)方式：即感應輸出高電平后，在延時時間段內，如果有人體在其感應范圍活動，其輸出

26、將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖剑ǜ袘K檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點)。（4）具有感應封鎖時間(默認設置:2.5s封鎖時間)：感應模塊在每一次感應輸出后（高電平變成低電平），可以緊跟著設置一個封鎖時間段，在此時間段內感應器不接受任何感應信號。此功能可以實現(xiàn)“感應輸出時間”和“封鎖時間”兩者的間隔工作，可應用于間隔探測產品；同時此功能可有效抑制負載切換過程中產生的各種干擾。(此時間可設置在零點幾秒幾十秒鐘)。（5）工作電壓范圍寬：默認工作電壓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控制產品。（7）輸出高電平信號：可方便與各類電路實現(xiàn)對接。 3.引腳如圖4所示 圖4 dyp-me003人體感應模塊引腳圖1.電源負極 2. out信號輸出 3.電源正極 4. l不可重復觸發(fā)端口h重復觸發(fā)端口 5.cds光敏電阻 6.rt溫度補償電阻2.4.3溫度傳感器1.ds1820數(shù)字溫度傳感器簡介 ds1820接線方便，封裝成后可應用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有l(wèi)tm8877，ltm8874等等。主要根據(jù)應用場合的不同而改變其外觀。封裝后的ds1820可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農業(yè)大棚測溫，潔凈室

28、測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。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備數(shù)字測溫和控制領域。2 ds1820的特性單線接口：僅需一根口線與mcu 連接無需外圍元件由總線提供電源測溫范圍為-5575，精度為0.5九位溫度讀數(shù)a/d 變換時間為200ms用戶自設定溫度報警上下限，其值是非易失性的報警搜索命令可識別哪片ds1820超溫度限3ds1820 引腳及功能（見圖5）gnd：地；dq：數(shù)據(jù)輸入輸出腳（單線接口,可作寄生供電）vdd：電源電壓 圖 5 ds1820引腳接線圖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熟悉信號輸出的溫濕度復合傳

29、感器，它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個ntc測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個dht11傳感器都在即為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式存在otp內存中，傳感器內部在檢測型號的處理過程中要調用這些校準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為給類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選擇。產品為4針單排引腳封裝，連接方便。 2. dht11引腳及功能（見圖

30、6）gnd：地dq：數(shù)據(jù)輸入輸出腳（單線接口，可作寄生供電）vdd：電源電壓nc：懸空 圖6 dht11引腳接線圖2.4.5顯示器設備液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到廣泛的應用。目前字符型液晶顯示模塊已經是單片機應用設計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個字符，采用單+5v電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的性價比。1.lcd1602簡介 工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16*2即32個字符。（16列2行） 1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符

31、號等的點陣型液晶模塊它有若干個5x7或者5x11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點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，正因為如此所以他不能顯示圖形。1602lcd是指顯示的內容為16x2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。2.lcd1602管腳功能 1602采用標準的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為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。第7腳：rs為寄存器選擇，高電平

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

33、圖2.4.6步進電機簡介1.步進電機是一種感應電機，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器。雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能像普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產品之一, 廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經濟領域都有應用。

34、步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（即步進角）?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機分三種：永磁式（pm），反應式（vr）和混合式（hb）永磁式步進一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；反應式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進

35、角一般為1.8度而五相步進角一般為0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛?；驹恚和ǔｋ姍C的轉子為永磁體，當電流流過定子繞組時，定子繞組產生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度，使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一個角度。轉子也隨著該磁場轉一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機轉動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。2.步進電機選型:本設計采用28byj48四相步進電機，引腳接線圖如圖8所示 圖8 步進電機引腳接線圖3

36、.步進電機驅動電路的設計 uln2003是一種高耐壓、大電流的達林頓陳列，由七個npn達林頓管組成。每一對達林頓都串聯(lián)一個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準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。灌電流可達500ma，并且在關態(tài)時能夠承受50v的電壓，可以在高負載電流下并行輸出運行。其中，由單片機at80s52的3639腳作為uln2003的14口輸入端所構成的步進電機驅動電路如圖9所示。 圖9 驅動電路引腳接線圖2.6報警電路蜂鳴器俗稱喇叭，是廣泛應用于各種電子產品的一種元器件，它用于提示、報警、音樂等許多應用場合。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電平基本上驅動不了蜂鳴器，需要增加一個電流放大的電路才可以，這一點與家用電器中的功放有相似之處。由上所述，一個管腳很難驅動蜂鳴器發(fā)出聲音，所以增加了一個三極管來增加通過蜂鳴器的電流，見下方原理圖。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，三極管的基級由單片機的p2.7管腳來控制，當p2.7管腳為低時，用軟件設置輸出高電平，三極管導通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。當p2.7管腳為高時，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)上電時峰鳴器發(fā)出聲音，以為系統(tǒng)復位以后，i/o口輸出的是高電平。

38、用戶可以通過程序控制p2.7管腳的置低和置高來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關閉。蜂鳴器的聲音大小及音調可以通過調整p2.7管腳的置高時間及輸出的波形進行控制.蜂鳴器電路圖如圖10 所示 圖10 蜂鳴器引腳接線圖結論此智能窗集現(xiàn)代聲、光、機、電等技術于一體，實用性強、可靠性高。其創(chuàng)新之處在于自動化程度高，人性化強，通過各種傳感器檢測各種信號再經過單片機處理輸出，實現(xiàn)早上下午自動開關窗、自動防雨、防盜等功能一定程度上解決了外界環(huán)境給人們日常生活中的很多煩惱能夠帶給人們更加舒適干凈的生活環(huán)境。目前可應用于智能大廈、高級公寓、酒店和別墅等現(xiàn)代化程度較高的場合。相信隨著人們生活水平的不斷提高，它將被應用到更廣泛的場合。結束語 經過長期的奮戰(zhàn)我的課程設計終于完成了。這不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。期間，通過題目選擇和設計的過程中，加強了我的思考問題的完整性和實際生活聯(lián)系的可行性。在方案設計選擇和芯片的選擇上，培養(yǎng)了我的綜合應用單片機的能力,對單片機的各個管腳的功能也有了