搜索
2015基于单片机防盗报警智能窗设计班级：2011级电子信息工程（1）班学号：20114081006姓名：葛平晴指导老师：陈丽华课题背景窗户对室内环境的改变有着重要的影响，因此在一所家居住宅的设计的墙面积中，门窗所占有的面积将近20%，而这其中，窗户所占的面积将近45%。然而在传统的窗户设计中存在很多的安全隐患，因此设计一款可以自动的根据室内环境来自动控制窗户开关，同时兼具防盗报警功能的智能窗替代传统窗户能够有效的消除存在的安全隐患，同时可以更好的保障人们在室内生活的人身安全以及财产安全。同时智能窗的研究是智能家居研究的一个重要部分，且现国内智能家居的发展比国外有一定差距，研究这种功能可靠多样，经济适用的智能窗，对家庭生活有着重要意义。课题研究内容设计一个能够基于单片机控制可以自动的根据室内环境来自动调节窗户开关，同时兼具防盗报警功能智能窗，主要从以下的几个方面来进行研究：1.基本功能能够根据室外温度，湿度自动调节窗户的开关；能够根据室内的烟雾浓度自动调节窗户的开关；可以根据日照的强度自动调节窗户的开关。2.防盗功能能够检测室外是否有人靠近，当检测到室外有人靠近时自动关窗，同时发出警报。3.控制功能可以近距离和远距离控制窗户的开关；可以根据提设定时间实现定时开关窗户功能。4.设置和显示功能可以设置各个传感器自动调节窗户开关参数的上下限，可以设置自动开关窗户的时间；可以显示时间和各个环境监测模块的当前状态及设置时的状态，实现人机交互功能。课题设计思路基于单片机防盗报警智能窗设计采用单片机作为主要控制器，通过对预先设置的环境参数上下限的值与通过环境监测模块采集来的实时环境参数进行扫描比较来确定对窗户的控制，利用单片机内部的定时器实现对智能窗的定时开关。通过单片机对防盗检测模块输出信号的扫描来实现智能窗的防盗功能，一旦扫描到不明物体接近窗户的信号，单片机控制窗户控制电路和报警电路，智能窗自动关闭且报警。当特殊情况产生时手动控制模块的信号输入单片机，控制窗户的开关。显示电路的设计是为了能够更加清晰明了的进行人机信息的交换。以此来方便可靠地实现智能窗所需要的功能。课题设计思路课题硬件设计防盗报警智能窗系统硬件设计的原理为以单片机作为工作处理器作为主控中心，同时利用单片机的内部定时器实现定时开关窗的功能，使用驱动步进电机和驱动蜂鸣报警器构成窗户的控制模块和报警电路。利用单片机外接光敏电阻，烟雾传感器，温湿度传感器作为环境监测模块，采集输出的实时环境参数信号。使用外接红外线光电漫反射开关作为防盗检测电路，采集输出的防盗信号。利用外接键盘实现对环境参数上下限的设置以及定时时间的设置。同时外接红外线接收晶体管，利用红外线控制实现智能窗的远距离手动控制功能，外接键盘实现智能窗的近距离手动控制功能。利用外接液晶屏幕来实现人机信息的交换功能。课题硬件设计课题硬件设计课题软件设计本设计的主要工作原理：接通电源后，单片机开始工作。窗户控制模块启动，窗户首先关闭。环境监测模块、防盗监测电路将检测到的信号传入到单片机中。湿温度传感器检测到室外湿度超过或低于预设值时，单片机控制步进电机关窗或者开窗。湿温度传感器检测到室外温度超过或低于预设值时，单片机控制步进电机关窗或者开窗。当烟雾传感器探测到室内烟雾浓度超过或低于预设值时，单片机立刻发出开窗或者关窗指令控制窗户的开启和关闭。当光敏电阻检测到光照强度高于或者低于预设值时，单片机立刻发出开窗或者关窗指令控制窗户的开启和关闭。当红外检测探头如果检测到有物体靠近，此时窗户自动关闭，并且蜂鸣器进行报警。课题软件设计课题调试过程问题及解决方法1．系统的硬件布局和布线不合理：因为智能窗的设计采用的是模块化的设计方法，将各个模块分开设计和调试，为了调试方便而忽略了系统硬件的整体布局，设计中大部分采用了跳线的连接方法而使得电路的硬件布局混乱。解决方法：重新对硬件电路进行简单的调试和布局，尽可能的隐藏跳线，使整体的硬件布局美观。2．烟雾传感器采集的环境参数输出数据误差较大：烟雾传感器输出采集到的实时环境参数数据在在显示电路中显示的数值误差较大。解决方法：烟雾传感器为电阻控制型气敏传感器，使用前须提前预热3~5分钟，否则输出数据误差较大；在烟雾传感器的模拟信号输出端外接一个调节电位器，调节电位器的阻值来调节和校准输出的模拟信号的大小，以减小输出数据的误差。课题调试过程问题及解决方法3．报警电路的蜂鸣器失灵：在调试过程中，报警电路中的蜂鸣器失灵，原因是利用开关作用控制蜂鸣器报警的三极管的型号使用错误，应使用的是PNP型三极管而不是NPN型三极管。解决方法：将使用的NPN型三极管改为PNP型三极管。4．红外线遥控器失灵：在调试过程中，由于红外线遥控器发出的光为不可见光，所以在调试过程中不知道红外线遥控器是否工作正常。同时因为红外线遥控器标配的电池为+3.5V的纽扣电池功率较低，经常出现红外线遥控器失灵的情况。解决方法：将正常工作的电子摄像头对准红外线遥控器的红外线发射灯，在电子摄像头中看到发射灯变为紫白色则说明红外遥控器正常工作。因为红外线遥控器经常失灵，所以采用外接+5V电源的方法来代替纽扣电池，提高电源的输入功率，解决因电源功率不高而造成失灵的状况。课题调试过程问题及解决方法5．红外线漫反射光电开关的探测距离的测量：红外线漫反射光电开关的探测范围经过测量大约是在探测正前方的0-60cm的空间内，因为红外线漫反射光电开关的检测范围调节为手动，因此需提前调节好检测范围。6．步进电机的正反转控制角度太小：在测试过程中，步进电机的正反转角的太小。解决方法：修改程序中的步进电机正反转驱动值数组，可以调节步进电机的正反转控制角度。7．LCD1602液晶显示屏显示字符不清晰：调试过程中，LCDLCD1602液晶显示屏显示字符不清晰。解决方法：在LCD1602液晶显示屏的3脚外接一个调节电位器，调节电位器便可以调节显示字符的亮度和清晰度。课题设计结论本次课题设计了一种基于单片机的防盗报警智能窗。旨在借助目前成熟的单片机技术实现窗户的自动化和智能化，同时让窗户兼具防盗报警的功能，更好的保护人们的财产和安全。本次智能窗的设计实现了以下的功能：1.基本功能能够根据室外温度，湿度自动调节窗户的开关；能够根据室内的烟雾浓度自动调节窗户的开关；可以根据日照的强度自动调节窗户的开关。2.防盗功能能够检测室外是否有人靠近，当检测到室外有人靠近时自动关窗，同时发出警报。3.控制功能可以近距离和远距离控制窗户的开关；能够根据设定的时间定时开关窗。4.设置和显示功能可以设置各个传感器自动调节窗户开关参数的上下限，可以设置自动开关窗户的时间实现人机交互功能，能够显示各个环境监测模块的当前状态和设置状态，能够显示当前的时间值和设置状态的值。课题设计展望该窗户智能设计仍然具有较大的提升空间。例如：该智能窗户可以增加震动传感器，当玻璃破碎时能及时报警。也可以增加GSM通信模块，当室内出现情况及时通知主人。还可以将智能窗户控制系统与互联网连接起来，主人可以通过手机或终端对窗户的检测了解家里的情况，这样可以为人们的生活提供更多的安全保障。谢谢！放映结束感谢各位批评指导！让我们共同进步知识回顾KnowledgeReview