基于STC89C52的智能窗戶設(shè)計

鄧圓 李佳佳 何秋元

摘要：為了提供一個方便、舒適的住宅環(huán)境，本文設(shè)計了一種基于STC89C52的窗戶智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)作為核心控制單元，利用溫濕度傳感器DHTll實時監(jiān)測環(huán)境的溫濕度，LCDl602液晶顯示屏實時顯示環(huán)境溫濕度值。當(dāng)環(huán)境溫度或濕度超過預(yù)設(shè)值時，窗戶自動關(guān)閉，并啟動相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行環(huán)境調(diào)節(jié)。系統(tǒng)也可實現(xiàn)窗戶的定時開啟和關(guān)閉。

關(guān)鍵詞：智能窗戶;單片機(jī);傳感器

中圖分類號：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）13-0206-02

窗戶是每個住宅環(huán)境中必不可少的組成部分，傳統(tǒng)窗戶只能手動關(guān)閉或者打開，給用戶帶來了諸多不便。本設(shè)計智能窗戶可以手動打開或關(guān)閉，也可根據(jù)用戶需求自動打開或關(guān)閉。當(dāng)處于自動工作模式，窗戶可定時開、關(guān);當(dāng)環(huán)境溫度或濕度不滿足用戶需求時，窗戶可自動打開或關(guān)閉。本設(shè)計為人們的生活提供了便利，為人們創(chuàng)造了更為舒適的生活環(huán)境。

1系統(tǒng)設(shè)計思路

本系統(tǒng)主要包括單片機(jī)控制模塊、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、顯示模塊、按鍵模塊等。利用溫濕度傳感器模塊DHT對所處環(huán)境的相關(guān)信號進(jìn)行采集，同時將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給STC89C52單片機(jī);單片機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)與工作門限值對比分析，驅(qū)動液晶顯示模塊顯示實時溫濕度值，并控制電機(jī)驅(qū)動模塊驅(qū)動電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，打開或關(guān)閉窗戶;工作門限值用戶可通過按鍵模塊自行設(shè)置;單片機(jī)最小系統(tǒng)中的定時電路可設(shè)置窗戶定時開啟和關(guān)閉。系統(tǒng)總體設(shè)計方案如圖1所示。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1單片機(jī)控制模塊

本系統(tǒng)選用STC89C52單片機(jī)作為核心控制單元，其最小系統(tǒng)主要是由復(fù)位電路、時鐘電路以及電源所組成。圖2所示為STC89C52單片機(jī)芯片引腳圖。

復(fù)位電路：與單片機(jī)的RST端口連接，主要完成STC89C52初始化操作，使其復(fù)位至初始工作狀態(tài)。本設(shè)計采用手動按鍵方式進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位。

時鐘電路：為STC89C52提供所必需的系統(tǒng)時鐘信號，由兩個33pF的電容和晶振頻率為11.0952MHz的晶體組成，連接到XTALl和XTAL2這兩個端口，此電路與單片機(jī)的電路是相結(jié)合的。

2.2溫濕度采集模塊

溫濕度采集模塊嘲主要負(fù)責(zé)采集環(huán)境溫濕度信號，同時將采集到的溫濕度信號轉(zhuǎn)換成電信號傳遞給單片機(jī)。

本設(shè)計使用數(shù)字式溫濕度傳感器DHT實時采集環(huán)境中的溫濕度信號，并傳輸至STC89C52單片機(jī)控制模塊。單片機(jī)將接收到的溫濕度信號與預(yù)先設(shè)置的門限值進(jìn)行分析，從而控制電機(jī)模塊進(jìn)行相應(yīng)動作。

2.3電機(jī)驅(qū)動模塊

本設(shè)計選用L91 10Sts]控制直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)窗戶的關(guān)閉或開啟。L9110S芯片的兩個輸出端分別連接STC89C52的P2.1端口和P3.7端口。其中，P3.7端口控制直流電機(jī)逆時針轉(zhuǎn)動，P2.1端口控制直流電機(jī)順時針轉(zhuǎn)動。

2.4液晶顯示模塊

選用LCD602液晶顯示器實時顯示環(huán)境中的溫濕度值，該模塊工作電壓5V，工作電流2.0mA，能夠顯示16x2行字符。模塊的D0-D7引腳連接在STC89C52單片機(jī)的P0.0～P0.7引腳，RS引腳與STC89C52的P2.6引腳連接，當(dāng)P2.6引腳輸出高電平，表示LCDl602液晶顯示器接收數(shù)據(jù)，當(dāng)P2.6引腳輸出低電平，表示LCDl602液晶顯示器接收的是指令。

2.5按鍵模塊

考慮到系統(tǒng)設(shè)計要求，本設(shè)計的按鍵模塊選用矩陣鍵盤。矩陣鍵盤與獨立式的按鍵相比結(jié)構(gòu)要復(fù)雜一些，由四條輸.L/輸出線I/O作為行線，四條I/O線作為列線結(jié)合而成。同時，每一行每一列的交點上都設(shè)置有按鍵，從而構(gòu)成了按鍵數(shù)為16的4x4矩陣鍵盤。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)通電后，首先進(jìn)行初始化操作。初始化完成后，系統(tǒng)對環(huán)境溫濕度進(jìn)行采集、處理、分析，若實時溫濕度值超出預(yù)設(shè)值，則會進(jìn)行關(guān)窗動作;同時在環(huán)境溫度超出預(yù)設(shè)值時，系統(tǒng)會驅(qū)動相應(yīng)設(shè)備工作。系統(tǒng)采用c語言進(jìn)行軟件編程。系統(tǒng)主流程圖如圖3所示。

4結(jié)論與展望

基于STC89C52單片機(jī)的智能窗戶設(shè)計，可以實現(xiàn)窗戶的定時開啟和關(guān)閉，同時，在設(shè)定為開窗的時間段內(nèi)，若外界溫度或濕度超過設(shè)定的臨界值時，窗戶自動關(guān)閉，并啟動相應(yīng)設(shè)備調(diào)節(jié)環(huán)境;當(dāng)外界溫濕度小于臨界值時，窗戶開啟且關(guān)閉相應(yīng)設(shè)備。否則，窗戶保持工作狀態(tài)。隨著智能家居技術(shù)的不斷發(fā)展，未來窗戶的控制會更加智能化、多樣化。