智能關(guān)窗器單片機

基于單片機的雨天智能關(guān)窗器設(shè)計

雨天智能關(guān)窗器由控制器系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、執(zhí)行器系統(tǒng)和顯示器系統(tǒng)組成?？刂破飨到y(tǒng)是單片機，傳感器系統(tǒng)由雨滴傳感器和溫度傳感器組成，執(zhí)行器系統(tǒng)是步進電機，顯示器系統(tǒng)是LCD1602液晶屏，各系統(tǒng)分工明確，各司其職，相互合作，從而構(gòu)成雨天智能關(guān)窗器這個統(tǒng)一整體。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

一、雨天智能關(guān)窗系統(tǒng)工作流程

首先，先由單片機通過雨滴傳感器檢測外部環(huán)境，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，并把信號傳給單片機，再由單片機判斷雨水值是否達到閾值，從而實現(xiàn)開關(guān)窗。其系統(tǒng)功能流程圖如圖2所示。

二、雨天智能關(guān)窗器硬件介紹

（1）單片機最小系統(tǒng)模塊：本設(shè)計采用的是STC15W4K32S4單片機。STC系列單片機是在傳統(tǒng)8051的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。STC單片機進行了全面技術(shù)的升級與創(chuàng)新，相對于傳統(tǒng)8051內(nèi)核的單片機，其具有更好的性能及優(yōu)點。具有寬電壓范圍，能在2.4～5.5V電壓范圍內(nèi)正常工作；全部采用Flash技術(shù)，擦寫次數(shù)10萬次以上；采用ISP/IAP（在系統(tǒng)可編程/在應用可編程）技術(shù)；增強型8051CPU，1T型，即每個機器周期只有1個系統(tǒng)時鐘，速度比傳統(tǒng)8051單片機快8～12倍；內(nèi)部具有高可靠復位電路，ISP編程時16級復位門檻電壓可選，可徹底省掉外部復位電路；具有高精準的R/C內(nèi)部時鐘，可徹底省掉外部昂貴的晶振；ISP編程時，內(nèi)部時鐘5～35MHz可選；大大地提高了集成度，比如集成了8通道高速10位ADC，速度最高可達30萬次每秒。

（2）雨滴傳感器模塊：雨滴傳感器用于檢測是否降雨以及雨量的大小。該傳感器具有抗氧化性、導電性好、壽命長等性能，配有電位器調(diào)節(jié)靈敏度，工作電壓為3.3V～5V，使用寬電壓LM393比較器。當下雨時，通過雨滴傳感器，利用水的導電性的原理，本不相通的感應板就導通了，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后傳給單片機，并在LCD液晶屏上顯示降雨量。

（3）溫度傳感器模塊：該設(shè)計采用的溫度傳感器是LM35D，用于檢測室外的溫度，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后，并在LCD1602液晶屏中顯示。該傳感器具有靈敏度高、線性度好、工作電壓較寬和非常省電等優(yōu)點。該傳感器輸出電壓與攝氏溫標呈線性的關(guān)系，當溫度為0℃時，輸出為0V，每當溫度每升高1℃，輸出電壓就增加10mV。其轉(zhuǎn)化公式為U=T×10mV。

（4）步進電機驅(qū)動模塊：步進電機顧名思義就是步進轉(zhuǎn)動，其功能是將脈沖的電信號轉(zhuǎn)換成相應的角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就會轉(zhuǎn)動一個角度。電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖的個數(shù)，而不隨負載的變化而變化。步進電機驅(qū)動電路需要ULN2003驅(qū)動芯片實現(xiàn)，ULN2003驅(qū)動芯片是由高耐壓、大電流、內(nèi)部有7個硅NPN型達林頓管組成。ULN2003的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K的基極電阻，在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)；ULN2003工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時承受50V的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。在該設(shè)計中，步進電機的作用是實現(xiàn)開關(guān)窗。

（5）顯示器模塊：顯示器采用的是LCD1602液晶屏，其能夠顯示32個字符，2行顯示，即16列×2行。有電位器，可以自行調(diào)節(jié)對比度，LCD內(nèi)部有復位電路，可以用來提供各種控制命令，比如：清屏、字符閃爍、光標顯示、字符移位等等。在該設(shè)計中用于顯示室外溫度、降雨量以及窗戶的開關(guān)狀態(tài)。

三、雨天智能關(guān)窗器系統(tǒng)測試結(jié)果

實驗中，我們設(shè)置閾值為30，在自動模式下，當降雨量大于30時，實現(xiàn)自動關(guān)窗。當降雨量小于30時，窗戶自動打開。在手動模式下，設(shè)備在按鍵的控制下實現(xiàn)開關(guān)窗。自動和手動模式可以任意切換。經(jīng)過反復地實驗、測試，驗證了該設(shè)備性能運行穩(wěn)定可靠。

總結(jié)

智能家居給人們的生活帶來了新的體驗，而且隨著科技的發(fā)展將會進一步改善我們的生活，雨天智能關(guān)窗系統(tǒng)為人們解決了生活中的實際問題。今后，在這個設(shè)備的基礎(chǔ)上將會增加更多的功能，諸如智能報警系統(tǒng)，智能防盜系統(tǒng)，打造一個舒適智能的家居空間。

以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于單片機的雨天智能關(guān)窗器設(shè)計技術(shù)。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是松翰單片機代理商、應廣單片機代理商，出售并開發(fā)sonix與應廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。