智能窗戶開關電路

1、2013屆畢業(yè)設計(論文)題 目: 智能窗戶開關電路 學 院: 電子信息與工程學院 專 業(yè): 電子信息工程 班 級: 浦電子0905 姓 名: 夏欣 指導老師: 武曉光 起訖日期: 2013-2-252013-6-10 2013 年 6 月摘 要 隨著電子技術的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，智能窗已經越來越多地被用到了現代智能化建筑中，提供住戶一個安全、方便的環(huán)境。據統(tǒng)計，在未來的幾年內，安裝智能窗的用戶將不斷增加。本次設計的智能窗戶系統(tǒng)能通過其數據檢測傳感電路不斷循環(huán)檢測室外濕度及溫度，當濕度或者溫度達到一定時，窗戶自動關閉，防止潮濕空氣或雨水進入房間，當溫度和濕度都到達合適程度時，窗戶自動

2、開啟。 本文通過使用AT89C51單片機、ULN2003驅動電路、LCD1602顯示模塊設計了一種智能窗戶系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實現自動開關窗，本文詳細介紹了系統(tǒng)的整體設計原理，分析了系統(tǒng)的硬件及軟件結構，并且制作了實物，通過測試，系統(tǒng)具有良好的效果。關鍵詞：單片機；ULN2003；步進電機；1602；DHT11濕度傳感器IAbstractWith the development of electronic technology and the improvement of people's living standard, intelligent window is increasingl

3、y being used in modern intelligent building, offer a safe, convenient environment. According to statistics, in the next few years ", the installation of intelligent window users will continue to increase. The design of the intelligent window system through the sensing circuit of the data contin

4、uous cycle detection outside humidity and temperature, when the humidity or temperature reaches a certain time, close the window automatically, prevent the moist air or water into the room, when the temperature and humidity are to arrive at an appropriate level, the window to open automatically.In t

5、his paper, by using the AT89C51 SCM, ULN2003 drive circuit, LCD1602 display module, a design of intelligent window system. This system can realize the automatic window, this paper describes the overall design principle of the system, analyzes the structure of hardware and software system, and made t

6、he physical, to pass the test, the system has a good effect.Keywords: microcontroller ；uln2003；stepper motor；lcd1602II目錄摘要IAbstractII第一章 緒論11.1 課題研究的背景11.2 本文主要研究內容11.3 論文主要章節(jié)安排2第二章系統(tǒng)整體設計及方案選擇42.1 方案選擇42.1.1控制模塊方案42.1.2顯示方案模塊選擇42.1.3溫濕度傳感器方案選擇52.14 步進電機驅動方案52.2系統(tǒng)總體設計模塊6第三章 系統(tǒng)硬件設計83.1 概述83.2單片機最小系統(tǒng)83

7、.3溫濕度采集模塊103.4 LCD顯示模塊113.5電機驅動模塊15第四章 系統(tǒng)軟件設計184.1 KEIL軟件介紹184.2系統(tǒng)主流程圖184.3 各部分子程序194.3.1 1602LCD顯示子程序194.3.2溫濕度檢測程序214.3.3步進電機控制系統(tǒng)22第五章 系統(tǒng)的安裝與測試235.1 系統(tǒng)調試235.1.1 電路集成235.1.2 軟件調試235.2 系統(tǒng)測試及結果24第六章 總結286.1論文小結286.2 展望28致謝29參考文獻30附 錄1 系統(tǒng)原理圖31附 錄2 仿真圖32附 錄3 源程序33I南京工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）第一章 緒論1.1 課題研究的背景 近年來我國經

8、濟水平的不斷提高，越來越多的人對生活品質有了更高要求，他們不僅追求舒適，溫馨的住宅環(huán)境，而且對住宅的智能型提出了更高的要求。目前各種智能系統(tǒng)已經深入到我們平時的生活中，給我們的生活帶來了巨大的便利，智能窗戶也越來越多的進入了現代智能化住宅之中。人們迫切需要一種下雨能關窗，溫度較高時能自動開窗的智能窗戶，這樣當家里沒人時，下雨也不會使家里的家具物品等受到雨水的破壞，人們可以安心的工作，巨大的方便了人民的生活，提高了人們的生活質量。隨著電子通訊技術的不斷前進，單片機技術的不斷更新，單片機變的更小，集成度更高，價格更低，單片機的優(yōu)勢已經在很多領域得到了充分的體現，如數據采集，智能儀器方面。故利用單片

9、機來開發(fā)一款智能窗戶便顯的有什么重要的意義。1.2 本文主要研究內容在本次設計中將運用單片機作為控制終端，利用濕度傳感器作為采集信號的工具，利用步進電機來驅動電路，軟硬件結合起來，來實現對自動關窗的整個過程的模擬。本文將對信號采集，分析，信號傳輸，單片機處理，如何驅動步進電機，步進電機的工作和數據的顯示做出相關的研究與分析并得出一定的結論與成果。主要目標是讓系統(tǒng)可以進行溫濕度測量，自動開窗關窗，數據顯示等一系列功能。本次設計的關鍵核心在于，硬件電路的設計與測試改進，單片機，溫濕度采集的程序也是一大難點。本次設計中將使用keil uvision2來編寫單片機的相關程序，它能將C語言更好的與單片機

10、融合，能使用接近于傳統(tǒng)C語言的的語法來開發(fā)，與匯編相比，C語1南京工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）言在結構性、功能性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢?，F行的硬件電路主要采用protues來設計，protues擁有龐大的元器件庫和微處理器芯片，而且對數字電路的設計有十分優(yōu)越的性能，所以用起來十分的方便，增強了設計的效率。另外，keil對匯編語言進行成功編譯之后可產生能與proteus進行聯機調試的“HEX”文件。所以在本次設計中分別采用proteus和keil這兩款軟件對軟硬件進行設計和仿真。本課題將采用軟硬件相結合組成實際控制系統(tǒng)，對電路進行高效的利用，并且將對相關的知識進行理論分析,在此基礎上，完成

11、整個系統(tǒng)設計。在硬件電路設計上，還要實現系統(tǒng)各個功能模塊的正確設計及連接。在軟件編程方面，采AT89C51單片機完成主控程序編寫，實現自動開關窗系統(tǒng)功能。本課題主要分為以下幾個具體實現步驟： 1. 整理要運用的知識： (1) 掌握單片機的基本工作原理及指令系統(tǒng)；(2) 掌握MCS-51單片機應用系統(tǒng)與開發(fā)方法與原理；(3) 熟練掌握并應用Protel軟件來繪制原理圖。2. 需要完成的主要工作(1)利用PROTEL完成系統(tǒng)的原理圖設計(2) 利用KIEL完成系統(tǒng)的程序設計(3) 制作實物(4) 撰寫畢業(yè)論文3. 將各個模塊融合到一起，并對其兼容性進行觀察，是否能夠達到預期的效果，整體整合后，再對

12、整個系統(tǒng)進行一個調試，如果出現問題要及時發(fā)現并處理，不斷改進直到達到設計要求。1.3 論文主要章節(jié)安排 本文共分為六章，第一章介紹系統(tǒng)的研究內容及背景意義，第二章介紹系統(tǒng)整體設計方案以及方案的論證，第三章介紹系統(tǒng)硬件模塊的設計，第四章主要介紹南京工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）系統(tǒng)的軟件模塊的設計及各個軟件模塊流程圖，第五章對整個系統(tǒng)進行仿真測試，并對結論做一闡述。第六章對論文進行總結。3第二章系統(tǒng)整體設計及方案選擇本文要完成的功能是設計一個基于單片機的自動關窗系統(tǒng)，因此整個系統(tǒng)應該有控制模塊、溫濕度模塊、顯示模塊、電機驅動模塊組成。單片機自動關窗系統(tǒng)的制作有多種方法，可供選擇的元器件和運用的技術也有

13、很多種，要做出合適的選擇，要充分考慮系統(tǒng)的可操作性，系統(tǒng)整體的性價比和穩(wěn)定性，人機界面的友好性。2.1 方案選擇2.1.1控制模塊方案方案一：利用FPGA或CPLD進行總體控制、顯示等功能，再配合運用VHDL語言去設計數字硬件控制模塊來控制整個系統(tǒng)，它具有工作穩(wěn)定可靠，運行速度快的特點。方案二：主要是以單片機為核心構建控制器，通過讀取時鐘芯片信息。方案的造價低，性價比比較高并且簡單可靠。本設計采用STC89C52芯片作為硬件核心，該芯片采用Flash ROM，內部具有4KB ROM存儲空間,相對于本設計而言程序空間完全夠用,而且與51系列單片機完全兼容,而且運用于電路設計中時具備ISP在線編程

14、技術,當在對電路進行調試時，由于程序的錯誤修改或對程序的新增功能需要燒入程序時，避免芯片的多次拔插對芯片造成的損壞。2.1.2顯示方案模塊選擇方案一：采用LED數碼管。LED數碼管具有能在小電流條件下驅動發(fā)光，發(fā)光響應的時間極短(<01s)且能與CMOS、ITL電路很好的兼容，亮度非常高，高頻特性能十分優(yōu)越，體積小，重量輕，能有的效抗沖擊，產品平均使用壽命在10萬小時以上，某些產品可達100萬小時，成本低等特點。因此它被廣泛用作數字儀器儀7第二章 系統(tǒng)整體設計及方案選擇表、數控裝置、計算機的數顯器件。方案二：采用HJ1602液晶顯示屏。HJ1602A 是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示1

15、6x02 即32個字符。（16列2行）。1602只能顯示字母、數字和符號能顯示16*2個字符，但寄存器不止32個，有一些顯示效果，如字符一個個顯示、字符從左到右或從右到左顯示等等，顯示效果簡單方便。總結：在編程使用方面，HJ1602較數碼管復雜，HJ1602液晶屏顯示更全面、字符更多。針對我們的設計，需要顯示溫度 濕度等信息，我們選擇顯示內容更豐富的HJ1602。 因此我們選擇方案二。2.1.3溫濕度傳感器方案選擇方案一：選用DS18B20溫度傳感器作為溫度檢測模塊。DS18B20是一線式數字溫度傳感器。具有獨特的單線式接口方式。測量范圍在55125，1085，誤差范圍在-+0.5。最高精度可

16、達0.0625。HS1101是電容式濕度傳感器?？蓽y量相對濕度范圍在0%100%RH。誤差為-+2%RH。方案二：選用DHT11作為設計的溫濕度檢測模塊。DHT11是一款集成型的數字溫濕度一體傳感器。 DHT11內部集成模擬電路和數字電路，可以直接輸出數字信號，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。該傳感器包括一個測溫元件和一個電阻式測濕元件，可與單片機直接連接。該產品具有超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。測量范圍在20%90%RH，050。溫度測量的精度是-+2，濕度測量的精度是-+5%RH。符合本次畢業(yè)設計的要求。經上述分析，方案一雖然精度更精確。卻稍顯復雜。方案二即便不能實

17、現方案一的高精度測量。卻也能滿足設計要求。且簡便易行?？煽糠€(wěn)定。具有超高的性價比。故選擇方案二。2.14 步進電機驅動方案方案一：選用三洋STK4132來驅動電機，STK4132的功率為20W，失真達到0.4%，價格也比較高。方案二：采用ULN2003來驅動步進電機，ULN2003是高壓大電流達林頓晶體管系列，可以驅動大功率器件，是一個7路反向器電路，即當輸入端為高電平時ULN2003輸出端為低電平，當輸入端為低電平時ULN2003輸出端為高電平。步距值不受各種干擾因素的影響，能持續(xù)穩(wěn)定工作，價格也比較便宜。經上述分析，方案一誤差較大并且性價比低，故選擇方案二。2.2系統(tǒng)總體設計模塊 綜上所述

18、，系統(tǒng)由單片機小系統(tǒng)，溫濕度模塊、顯示電路（LCD1602）、驅動電路組成。系統(tǒng)整體框圖如2-1所示。單片機晶 振 電路溫濕度電路 電機驅動復位電路顯示電路 圖2-1 系統(tǒng)整體框圖 由PROTEL設計的電路原理圖如圖2-1所示，整個系統(tǒng)采用溫濕度傳感器DHT11采集溫濕度信號，由于采用DHT11濕度傳感器，本次設計不考慮A/D轉換，DHT11溫濕度傳感器將數字信號傳給單片機，單片機對信號做出判斷，如果溫濕度超過設第三章 系統(tǒng)整體設計及方案選擇定值，單片機將信號傳給驅動電路，驅動電路轉動，顯示電路收到單片機信號，顯示溫濕度的值。 晶振電路跟復位電路是電路中的最小系統(tǒng)，在電路中晶振電路為單片機提供

19、時鐘，單片機工作的最小時間計量單位就是由這個晶振決定的，復位電路能讓單片機從程序的最初開始運行。第三章 系統(tǒng)硬件設計3.1 概述本系統(tǒng)主要由4個大的模塊構成，分別是主控模塊、電機驅動模塊、LCD液晶顯示模塊、溫濕度模塊，其中主控模塊是此次設計的核心模塊，主要是指AT89C51芯片，它控制整個系統(tǒng)的運行，利用其各個口分別控制其他模塊，使其它模塊能夠成為一個整體，實現功能的需要。3.2單片機最小系統(tǒng) 最小系統(tǒng)主要是由復位電路，震蕩電路，單片機和電源構成。單片機由大規(guī)模集成電路結束發(fā)展進化而來，常見的單片機有8051系列的單片機、PIC系列、AVR系列、SPCE061A的凌陽單片機。他將中央處理器(

20、CPU)、存儲器（ROM/RAM）、輸入輸出接口等主要計算機部件集成在一片芯片上，故單片機也被稱為單片機微型計算機(Single Chip Microcomputer).單片機配上適當的外圍設備和軟件，便可構成一個單片機應用系統(tǒng)。我們選擇的STC89C52單片機，是一種低功耗，它具有8位CMOS高性能微控制器，具有系統(tǒng)可編程8K ISP Flash存儲器。STC89C52具有如下特點： 兼容51單片機指令系統(tǒng) ；工作電壓為5V左右；一個全雙工UART口 ；2個外部中斷源；具有掉電模式；低功耗空閑和省電模式；32個雙向I/O口；靈活的ISP在線下載功能；可以上到33MHz時鐘頻率 ；3級加密位；

21、8k可反復擦寫的FLASH程序存儲器；3個16位定時、計數器（可編程）；256字節(jié)的內部RAM；軟件設置空閑和省電功能；雙數據寄存器指針；STC89C52主要引腳的主要功能： VCC：接+5V電源，GND：接地。 P0口：該口漏極開路，雙向，作為輸出口，每位可以驅動8個TTL門電路。引腳被用做高阻抗輸入，需要對P0端口寫“1”時。11第三章 系統(tǒng)硬件設計當單片機訪問外部器件時，P0口被當做復用口使用。在這種模式下，P0口需要外接上拉電阻（10K左右）。在flash編程時，P0口也用來接收程序；在程序校驗時，該口可以輸出指令。在做程序校驗時，外部的上拉電阻必須要接上。 P1口：P1口內部具有上拉

22、電阻，8位雙向I/O口，P1口驅動能力不如P0口，該口能驅動4個TTL門電路。對P1端口寫“1”時，端口被內部上拉電阻拉高，此時可以把該口作為輸入口。此外，P1.0和P1.1分別作定時器/記數器2的外部記數輸入(P1.0/T2)和定時器/記數器2的觸發(fā)輸入(P1.1/T2EX)。 P2口：P2口是一個八位雙向I/O，4個TTL邏輯電平能被P2輸出緩沖器驅動。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）。對P2口寫“1”時，端口被內部的上拉電阻拉高，這個時候P2口便可作為輸入口來用。 RST：復位引腳。再該引腳持續(xù)兩個機器周期以上的高電平可使單片機復位。看門狗溢出后，

23、RST 腳將輸出超過2個機器周期的高電平促使單片機復位。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以禁止該功能。DISRTO在默認情況下，高電平使能。 EA/VPP：訪問外部ROM的控制信號。當該位為高電平時，先讀內ROM再讀外ROM為低電平時，直接讀外ROM,如要要執(zhí)行內部程序的指令，EA應該接VCC。使單片能夠從外部程序存儲器讀取指令，EA必需接GND。 XTAL1：內部時鐘發(fā)生電路及振蕩器反相放大器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 單片機小系統(tǒng)是整個數控系統(tǒng)的核心部分。主要包括STC89C52單片機、振蕩電路、復位電路等。系統(tǒng)整體原理圖如圖3-1所示。 圖3-

24、1 單片機最小系統(tǒng) 復位電路：將單片機進行初始化操作，使單片機恢復到初始化的狀態(tài)，其主要目的是使CPU及個專用寄存器處在一個可以確定的狀態(tài)。在單片機的復位信號RST上保持2個機器周期以上的高電平，單片機就會復位。本次設計采用的復位方法是手動復位，具體做法是將按鍵閉合使單片機復位端保持接通高電平狀態(tài)兩個機器周期或以上。 振蕩電路：振蕩電路結合單片機內部的電路,產生單片機所必須的時鐘頻率，晶振提供的時鐘頻率越高，那單片機的運行速度也就越快。次電路是由內部反相放大器通過引腳XTAL1和引腳XTAL2與外接晶體以及電容C6和C7構成，它能產生出晶體振蕩信號。這個晶振信號可以傳送至內部的時鐘電路，圖中的

25、晶振頻率為11.0592MHz，為單片機提供必要的系統(tǒng)時鐘，外接晶體時，電容C6和C7通常選30pF。3.3溫濕度采集模塊濕度采集模塊在整個設計中起信號采集的作用，并且要把溫濕度信號轉換為電信號，然后將此信號傳給單片機。本次設計所用的傳感器是DHT11溫濕度傳感器，它是一款含有已校準數字信號輸出的傳感器。該傳感器含有一個NTC測溫元件跟一個電阻式感濕元件。次產品響應速度很快，性價比高.體積小，功耗低也是這個傳感器的一大優(yōu)勢。每一個DHT11傳感器都是在度校驗室中進行校準。校準系數以程序的形式儲存在傳感器OTP內存中，傳感器內在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數， 信第三章 系統(tǒng)硬件設計號傳

26、輸距離可以達到20米以上，由于它采用單線制串行接口，使系統(tǒng)更加快捷簡單，且此產品為4針單排引腳裝，連接起來十分的方便。采用DHT11數字傳感器的另一個好處就是不用再進行A/D轉換，這次設計設定濕度大于80%時步進電機轉動，表示窗戶關閉，溫度大于30攝氏度時步進電機轉動，窗戶開啟。原理圖如3-2所示。 圖3-2 DHT11與單片機的連接3.4 LCD顯示模塊 本次設計采用的是LCD1602字符型液晶顯示器，它是一種專門用于顯示字母、數字、符號等點陣式LCD顯示器，是一種16*2行的字符型液晶顯示器。一般1602字符型液晶顯示器實物如圖3-3所示。圖3-3LCD硬件圖 1602LCD的引腳功能及基

27、本參數：LCD1602的技術指標：模塊最佳工作壓是5.0V，顯示容量為16×2個字符，芯片工作電壓是4.55.5V，工作電流為2.0mA(5.0V)。引腳功能說明，1602LCD采用標準的16腳（帶背光）或者14腳（無背光）接口，各引腳接口說明如下表3-4：13第三章 系統(tǒng)硬件設計 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數據 2 VDD 電源正極 10 D3 數據 3 VL 液晶顯示 偏壓 11 D4 數據 4 RS數據/命令 選擇 12 D5 數據 5 R/W 讀寫選擇 13 D6 數據 6 E 使能信號 14 D7 數據 7 D0 數據 15

28、D8背光源正極 8 D1 數據 16 D9背光源正極 表3-4 1602引腳接口說明表 1602液晶指令表如表3-5所示。19第三章 系統(tǒng)硬件設計序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數據存貯器地址001顯示數據存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數器地址10寫數到CGRAM或DDRAM）10要寫的數據內容11從CGRAM或DDRAM

29、讀數11讀出的數據內容 圖3-5 液晶指令表 1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的。（說明：1為高電平、0為低電平）1602與單片機系統(tǒng)連接圖如圖3-6所示。第三章 系統(tǒng)硬件設計 圖3-6 LCD1602與單片機系統(tǒng)連接圖 從圖3-6可以看出，LCD1602跟單片機連接需要11根線，8條數據線，3條時鐘線，分別連到單片機的P2 、P0口。1602液晶RS引腳接單片機的P2.5口，通過該口可以選擇送給液晶的是數據還是指令。當P2.5高電平時，送給液晶的為數據，低電平時，送給液晶的是指令。1602液晶RW引腳接單片機的P2.6口，通過該口可以選擇送給讀液晶還是寫液晶

30、。當P2.5高電平時，為讀液晶數據，低電平時，給1602送數據。E引腳為電機的使能引腳，通過該位可以控制液晶的使能。3.5電機驅動模塊 本次設計所采用步進電機模擬窗戶轉動，通過ULN2003來驅動步進電機工作，uln2003有16個引腳其中有七個輸入七個輸出，8號引腳接地，9號引腳接12V或5V，步進電機公共端接5V，其余四根線接驅動芯片的四個輸出端，然后單片機或外圍電路接上ULN 2003的四個輸入引腳，這樣挨個給脈沖就能轉一定角度。 第三章 系統(tǒng)硬件設計 圖3-7 ULN內部結構和功能圖 ULN2003管腳排列如上圖3-7所示：ULN2003的內部結構和功能，ULN是集成達林頓管IC，內部

31、還集成了一個消線圈反電動勢的二極管，可用來驅動繼電器。通常單片機驅動ULN2003時，上拉2K的電阻較為合適，同時，COM引腳應該懸空或接電源。ULN2003是大電流驅動陣列,一般用于智能儀表、單片機、PLC、等控制電路中，繼電器等負載可以直接被它所驅動。當輸入5VTTL電平時，輸出可以達到500mA/50V。該電路具有如下的特點: ULN2003的每一對達林頓都串聯一個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。 圖3-8 步進電機工作原理 第三章 系統(tǒng)硬件設計此次設計所用步進電機有四相繞組A、B、C、D，當一繞組通電時在電

32、動機內部形成NS極，產生磁場，當通電的相發(fā)生變化時，磁場發(fā)生旋轉，在磁場的作用下，轉子將轉動，若步進電機按雙四拍的方式來工作，則在A、B、C、D四相繞組上輸入脈沖的順序為ABBCCDDAAB，步進電機沿順時針方向轉動，即正轉；若在A、B、C、D四相繞組上依次輸入脈沖ABDACDBCAB；步進電機將沿逆時針方向旋轉，即反轉。因此只要控制在四相繞組上輸入脈沖的順序，就可以控制電機的正轉/反轉。電路原理圖如3-8所示。 窗戶控制系統(tǒng)主要包括開關窗戶的控制。夏天當溫度傳感器檢測到室外溫度高于30時，P1.2=1、P1.1低電平，電機正轉窗戶關閉到限位點時，電機停止。溫度傳感器檢測到室外溫度低于30時，

33、P1.2=0、P1.1高電平，電機反轉窗戶開啟到限位點時，電機停止.下圖3-9是步進電機與系統(tǒng)連接圖。 3-9 步進電機與系統(tǒng)連接圖南京工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 第四章 系統(tǒng)軟件設計4.1 KEIL軟件介紹 本次設計所采用的軟件：KEIL usioIl2軟件是KEIL公司的產品，KEIL C51標準C編譯器為8051微控制器的軟件開發(fā)提供了C語言環(huán)境，同時保留了匯編代碼高效，快速的特點。C5l編譯器的功能不斷增強，使用戶可以更加貼近CPU本身，及其它的衍生產品。C51已被完全集成到usion2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調試器。uVisio

34、ll2 DE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。4.2系統(tǒng)主流程圖 本系統(tǒng)的MCU使用的是功耗比較低的單片機STC89C52。主程序中僅完成了系統(tǒng)的初始化和開始的顯示部分，然后就進入待機模式。其他功能模塊都在中斷服務子程序中完成。當產生中斷時，微控單元被喚醒并執(zhí)行相應的中服務子程序，從中斷子程序返回后，系統(tǒng)又進入到待機模式。整個程序都是使用C 語言來編寫，并且用模塊化的設計方法，把各個模塊相關聯的程序放到一起，有助于分塊調試和管理，縮短了調試的時間，增加了程序的可移植性和可剪裁性。 系統(tǒng)主要流程如圖4-1所示。第四章 系統(tǒng)軟件設計 開 始系統(tǒng)初始化測量溫度測量濕度是否超限關窗是否開窗 圖 4-1

35、流程圖 系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)將溫濕度傳感器做初始化，包括1602顯示等，然后系統(tǒng)開始測量溫度跟濕度，如果發(fā)現超過限制，則啟動自動關窗，反之，則關窗。 4.3 各部分子程序 4.3.1 1602LCD顯示子程序 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，在執(zhí)行每條指令之前要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，則此指令失效，要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，告訴模塊在哪里現實了字符。1602液晶顯示模塊可與單片機直接接口的。軟件流程圖如圖254-2所示： 開始 LCD初始化 延時 設第一行顯示位置 顯示第一行內容 設第二行顯示位置 顯示第二行內容 圖4-2 LCD1602軟件流程圖 第四章 系統(tǒng)軟件設計4.3.2

36、溫濕度檢測程序 DHT11子程序是結合它的用戶使用資料編寫，主要完成的是初始化DHT11，從DHT11中讀出一個字節(jié)的數據，向DHT11中寫入一個字節(jié)的數據，配置DHT11包括警報溫度的上限和下限、溫度轉換的精度，讀出Scrachpad存儲器中的九個字節(jié)的數據，讀出Rom中的64位Code值，對讀出的Scrachpad數據進行CRC校驗，然后根據讀出的數據得到測量出的十進制溫度值。DHT11溫濕度檢測的流程圖如下圖4-3。 開始 從機80us低電平 N P2.0輸出低電平 是否結束 Y 延時18ms 從機80us高電平 N 是否結束 Y P2.0輸出高電平 單片機進行數據接收 將數據按十進制數

37、位 延時40us存入數組 讀P2.0引腳是 N 結束并保持 否為2.0高電平 Y 圖4-3 溫濕度檢測流程圖南京工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）4.3.3步進電機控制系統(tǒng) 窗戶控制系統(tǒng)主要是對窗戶的控制，本次設計中就是對步進電機的控制（步進電機轉動模擬窗戶開關）。當溫度高于三十攝氏度時，步進電機轉動代表窗戶開啟，當溫度低于三十攝氏度時，步進電機重新轉動，代表窗戶關閉。當濕度傳感器測試到空氣濕度大于百分之八十時，電機轉動代表窗戶開啟，之后當濕度低于百分之80時，電機重新轉動，代表窗戶關閉。步進電機控制流程圖如圖4-4 給AB相通電 調延時 給BC相通電調延時 圖4-4 步進電機控制流程圖 詳細程序見附錄

38、。在設計完成后，必須進行系統(tǒng)的硬件及軟件調試，修改設計中的錯誤。調試應針對所設計的系統(tǒng)的自身特點。南京工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 第五章 系統(tǒng)的安裝與測試 5.1 系統(tǒng)調試5.1.1 電路集成 硬件調試主要是針對電路中各元器件的設計缺陷、連接錯誤和器件故障進行排除。本設計中主要硬件調試內容如下：(1) 檢查各元件的實際封裝和設計仿真圖中的封裝是否一致，如果一致則連接線路，如過不一致就需要對電路進行修改或者重新封裝電路。(2) 檢查各電源的大小和各元器件的規(guī)格說明是否相符，如過電源的大小高于某個元器件的額定電壓，就需要安裝一個穩(wěn)壓裝置。而且還要注意電源正極和負極的位置，防止電源短路或錯接極性對整個

39、電路造成損毀。(3) 連接電路時要對照圖紙以確認電路連接是否正確，如果出現錯誤要及時對出現的錯誤進行及時修正。在電路連接的時候，要對元器件型號進行核對、觀測設定的元器件規(guī)格和實際安裝中的元器件規(guī)格是否吻合。(4) 檢查各元件的電氣功能是否正常。在焊板通電之后用萬用表的電壓檔來測量各元器件的引腳電壓數據是否符合要求。之后斷開電源，接上單片機、傳感器和其它各單元器件，再次通電，查看各元件運行狀況。對各芯片輸以電平，查看其輸出電平確認邏輯關系正確性。(5) 設計中單片機使用上電復位電路。有時電容值過小會造成復位時間太短，出現無法正常復位的現象，在實際接線過程中檢查電容大小是否足夠，出現上述情況則改變

40、電容大小。5.1.2 軟件調試當硬件的工作完成后，軟件的部分的調試也是不可忽視的一部分，它是實現電路功能的關鍵部分，經過調試我覺得如下部分需要特別注意。 1.程序寫好之后不要立即燒進單片機里面，要先C語言對程序進行測查，由于第五章 系統(tǒng)的安裝與測試采用C語言編寫，要特別注意檢查是否有語法錯誤。 2.當程序檢查后確認無誤了，再燒進單片機里進行調試，采用的是自下到上的調試方法，就是要單獨調整好一個模塊后，在調整另一個模塊，然后再完成系統(tǒng)的連接。 3. 軟件調試并非用實際調試，而是在仿真軟件上進行模擬調試。 4. 軟件開發(fā)環(huán)境： KEIL UV4編譯軟件。5.2 系統(tǒng)測試及結果測試步驟 1.通電。

41、2.觀察液晶顯示器LCD1602的顯示。 3.改變溫濕度，觀察步進電機轉動。 4.多次測試。測試數據整理 1.當外界溫度高于30攝氏度時，步進電機開始轉動，窗戶開啟。 2.當外界溫度低于30攝氏度時，步進電機開始轉動，窗戶關閉。 3.當外界濕度高于百分之80時，步進電機開始轉動，窗戶關閉。 4.當外界濕度低于百分之80時，步進電機開始轉動，窗戶開啟。具體測試數據如下表。溫度 濕度 84% 81% 78% 75%22 關窗 關窗 開窗 保持27 關窗 關窗 開窗 保持32 關窗 關窗 開窗 開窗37 關窗 關窗 開窗 開窗 表格5-1 測試數據 系統(tǒng)實物圖如圖5-2所示南京工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文

42、） 圖 5-2系統(tǒng)實物圖25第五章 系統(tǒng)的安裝與測試 系統(tǒng)上電圖如圖5-3所示 5-3系統(tǒng)上電圖27南京工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 測試結果：系統(tǒng)運行正常。 27南京工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）第六章 總結6.1論文小結本次畢業(yè)設計是基于單片機的智能窗系統(tǒng)的設計，它是比較常見的和最典型的單片機控制系統(tǒng)。本設計主要針對51型單片機在實時顯示控制方面的應用，設計了一個可以自動關窗的系統(tǒng)。系統(tǒng)整體運行良好通過這次單片機的自動窗系統(tǒng)的設計，使我對常用芯片、硬件接口電路和軟件規(guī)劃方面的知識有了更深入的了解。在硬件電路的設計過程中，我首先要考慮到使用什么器件才能實現該系統(tǒng)的功能。在完成這個過程之后，還要考慮到所

43、使用的芯片是否合適、流行、可擴展等問題。在軟件編程過程中，我接觸到了單片機開發(fā)系統(tǒng)，學到了許多軟件編程的技巧，使我對大型系統(tǒng)的程序編制流程有了實際的體驗。盡管在此系統(tǒng)的設計中還有很多地方不夠完善，但整個設計給了我一個使用和擴展所學知識的機會，可以說受益匪淺。6.2 展望本課題的研究對智能窗戶系統(tǒng)本身并不是很大，且整個系統(tǒng)的電路相對簡單，可操作性強，系統(tǒng)的開發(fā)成分也很低，性價比相對較高。整個系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境也十分友好，易于初學者操作與學習，整體的結構也十分的穩(wěn)定，所以基于單片機的智能窗戶開發(fā)還是有很好的市場前景。29南京工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）致謝在論文完成之際，首先我要向關心幫助和指導我的指導老

44、師武曉光致以崇高的敬意！武老師在整個設計過程中給予我很大的幫助，重一開始的選題，到后來的論文修改，武老師悉心教導，在這幾個月中武老師多次詢問設計的進程，每次都能幫我解決很多實際問題，得到進步與提高，進一步幫助我托張了研究思路，悉心鼓舞，不斷的激勵，給了我很大的啟發(fā)。武老師還在關于學術價值觀和人生價值觀的思考方面給了我很大的啟發(fā)。老師這些優(yōu)良的品質，肯定將會在我在以后的學習工作中受益匪淺。與老師的交流讓我開闊了思路，增長了知識，在此表示深深的謝意。還要感謝我的同，感謝他們在我大學四年的幫助和關心。感謝我的父母，多年的培養(yǎng)，我們的成長卻伴隨著你們的老去，希望所以的父母都能健健康康，開開心心。最大的

45、致意獻給我們的老師們，他們給予我無限的鼓勵和支持，使我們能夠順利充實的渡過四年的求學生涯。最后，衷心感謝不辭辛苦來參加答辯的各位專家、教授，感謝你們?yōu)槲覀兇髮W四年的成長與進步付出的辛苦勞動，使我們以后的人生道路能走的更加扎實。45參考文獻1 陳明熒.8051單片機課程設計實訓教材M. 北京：清華大學出版社，20032 徐新艷.單片機原理、應用與實踐M. 北京：高等教育出版社，20053 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉.8051單片機實踐與應用M. 北京：清華大學出版社，2002.4 王千.實用電子電路大全M. 電子工業(yè)出版社，2001.5 馮博琴.微型計算機原理與接口技術M. 北京：清華大學出版社，2

46、004.6 張毅剛.MCS-51單片機應用設計M. 哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004.7 張淑清，姜萬錄等.單片微型計算機接口技術及應用M. 國防工業(yè)出版社，2003.8 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉.8051單片機實踐與應用M. 北京：清華大學出版社，2001.9 馮博琴.微型計算機原理與接口技術M. 清華大學出版社，2004.10 張毅剛.MCS-51單片機應用設計M. 哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004.11 趙亮,侯國銳.單片機C語言編程與實例M. 北京:人民郵電出版社,2003.附 錄1 系統(tǒng)原理圖 附 錄2 仿真圖 附 錄3 源程序/*按12M晶振調的*/#include<reg52.H>#include<i