摘要
本系统的主要器件即为控制器件单片机和各种不同类型、不同功能的传感器，单片机根据接收传感器检测模块的信号，发出相应的控制指令，实现开、关窗，声光报警，等功能，实现窗户开、关的智能化。智能窗户控制系统使用机械传动控制窗户的开关与窗帘的开合，机械部分由步进电机提供动力，通过设计动滑轮组在运动部件和窗架间进行传动。电子自动控制系统部分包含湿度温度探测传感器模块、光敏电阻传感器模块、烟雾探测传感器模块、红外检测防盗模块、换风控制模块。各传感器将探测到的变化反映到单片机口，由单片机根据信号的变化(即电平的高低)判断外界环境的变化，然后根据内部设定的程序发出命令，控制机械传动部分实现相应的动作。
关键词：电机传感器信号指令自动控制
Abstract
The main device of the system is the control device MCU and various types and different functions of the sensor, MCU according to receive the signal of the sensor detection module, issued the corresponding control instructions, implementation of open, window, sound and light alarm, and so on, to achieve the windows open and intelligent. The intelligent window control system uses the mechanical transmission control window switch and the curtain to open and close, the mechanical part is provided by the stepping motor, through the design movable pulley block carries on the transmission between the moving part and the window frame. The electronic automatic control system includes humidity temperature detection sensor module, photosensitive resistance sensor module, smoke detection sensor module, infrared detection anti-theft module, wind change control module. Each sensor will detect the changes reflected in the microcontroller mouth, the MCU according to the change of signal ( i.e level of level ) to judge the change of the external environment, and then according to the internal programmed order to control the mechanical transmission part to achieve the corresponding action.
Keywords: Automatic control of motor sensor signal instruction
目录
摘要................................................................................................................. I Abstract ................................................................................................................. II 目录.. (1)
第1章绪论 (1)
1.1课题背景（样式中的标题2） (1)
1.1.1课题应用情况（样式中的标题3） (1)
1.1.2课题意义 (2)
1.2国内外研究现状 (2)
1.3课题的目的和意义 (2)
第2章设计方案 (4)
2.1功能概述 (4)
2.2设计原理及组成结构 (4)
第3章硬件设计 (6)
3.1 单片机概述 (6)
3.2 时钟电路设计 (9)
3.3 复位电路设计 (9)
3.4 防盗报警电路设计 (10)
3.4.1 防盗报警设计思路 (10)
3.4.2 常见红外传感器介绍 (10)
3.4.3 RE200B工作原理 (12)
3.4.4 放大电路设计 (14)
3.4.5 声光报警电路设计 (15)
3.5 湿度检测电路设计 (16)
3.5.1 湿度检测电路设计思路 (16)
3.5.2 常见湿度传感器介绍 (16)
3.5.3 DHT11工作原理 (19)
3.6 有毒气体检测电路设计 (21)
3.6.1 有毒气体检测电路设计思路 (21)
3.6.2 常见烟雾传感器介绍 (21)
3.6.3 MQ-2工作原理 (23)
3.7 LCD1602介绍 (24)
3.9 电机驱动电路设计 (25)
第4章系统软件设计 (29)
致谢 (75)
参考文献 (76)
第1章绪论
1.1课题背景
在我国智能家居也成为近年来一个最热门的话题之一,作为“居室眼睛”的窗户也成为了其中必不可少的一部分,引发了不少研究。
智能家居控制系统的应用让人们在家中能够享受到更安全、更舒适、更方便的生活，并且使生活更具有人性化，而现代家居中，窗户具有良好的装饰、采光和阻挡灰尘空气循环的主要途径，但同时也是盗窃非法进屋的一个重要途径，虽然现在很多家庭为了防盗通常采用钢筋结构的防盗网加固在窗户外，这样是起到了防盗功能，但一旦发生火灾等紧急情况，窗外的防盗网大大的降低了人们求生或逃生的机会，所以智能窗户的基本要求不能降低。但是当前大部分窗户控制系统在一定程度上不是很完善，而且没有安防检测功能，在发生意外时只是开窗或关窗，而使用者完全没有发现的意识；有的产品没有换风系统，如果当一氧化碳或烟雾超标时，不能以最快的速度排出室内的一氧化碳或烟雾，有的产品没有红外感应安防的功能，不能尽快的通知主人可能有小偷进家，所以“居室眼睛”智能窗户控制系统它能在下雨且家中无人时,自动关闭以防止雨水进入损坏室内财物,室内有害气体超标则自动开窗,有盗贼入内则自动报警,当室内温湿度过高或过低时,自动监测调节环境,使窗户真正的智能起来,就会给人们的居家生活带来诸多方便，从而进一步提高人们的生活质量。
1.1.1课题应用情况
当前大部分窗户在有烟雾过大时，或者在下雨天有雨水溅入时都要通过手动去开窗或关窗。在空气比较闷热时（超过26°C），不能自动进行开窗以及通风换风，而且现在很多城市（揭阳、清远、韶关、广州，深圳等等）PM 2.5（可入肺颗粒物）季均浓度都超过了国家空气新标准规定的二级限值35微克/立方米，严重危害人体健康，而现在大部分窗户都没有过滤装置，为了提高人们的生活质量，我们可以通过在窗户上的换风装置上装一个PM 2.5过滤器，而且这个过滤器可以手动卸掉，进行定时清洁。现在大多数的窗户系统都没有安防的功能，当有小偷想从窗户进入偷窃，不能及时发现，造成很大的损失，所以在窗户上装红外检测防盗系统，能够及时报警，尽量避免不必要的损失等等。
1.1.2课题意义
目前市场上智能家居虽然集成了家居生活有关的设施，但是对于各部分不能做到细致具体的设计，常常忽略了一些必要的功能（如烟雾检测功能、温湿度检测功能、红外检测报警功能、自动换气功能）或者不够人性化。而窗户是智能家居的一个重要的组成部分，因此更好地实现窗户的智能控制和安全防护提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性显得尤为重要。当今世界建筑正朝着智能化方向发展，这种发展趋势也正是人类社会文明程度在一定历史时期的体现。多功能智能窗户系统在我国还刚刚兴起，但其发展前景广阔，推广和应用多功能窗户系统具有重要的现实意义。现在使用的窗户大多数是单纯的推拉式或平移式的，并且与自动控制毫不沾边，更不用说智能化了。如果使窗户具有一定的智能，如下雨则自动关、室内有害气体超标则自动开、有盗贼入内则自动报警等，就会给人们的居家生活带来诸多方便，从而进一步提高人们的生活质量。沿着这样的思路，本文设计了以AT89S51单片机为中央控制器的智能窗。
1.2国内外研究现状
多功能智能窗系统在我国还刚刚兴起，但其发展前景广阔，推广和应用多功能智能窗系统具有重要的现实意义。该产品可以形成大规模生产，普及全国市场，产生巨大的经济效益。另外，该多功能智能窗还可以广泛应用于宾馆、饭店、写字楼、会议厅、学校、医院等各种公共场所，因此该产品具有广阔的市场前景。其一，改变人们的生活方式。单片机控制的多功能智能窗有丰富的智能化功能，为家庭用户营造了一个高效、舒适、便利、环保的居住环境。
1.3课题的目的和意义
该多功能智能窗能自动识别室内外环境并根据环境不同驱动电机正反转，开启或者闭合窗户。给人们日常生活带来极大的方便。这些都将改变人们传统的生活方式，并提高了人们的生活质量。其二，牵动一大批产业。单片机控制的多功能智能窗产品面向家庭用户，其应用市场是庞大的，发展前景也是广阔的，必将吸引大批各类企业介入，从而牵动一大批产业的发展。其三，开拓一个崭新的市场。多功能智能窗系统牵动了许多的行业，有利于其它相关行业的发展。本设计
希望开发一种在普通窗的基础上改进的智能关窗装置，该装置装有传感器，能够根据室内外环境自动实现开关窗。因此开发一款基于单片机的多功能智能窗系统是很有必要的。
第2章设计方案
2.1功能概述
“居室眼睛”智能窗户控制系统分为两部分设计即电子自动控制部分和机械传动部分，电子控制部分使用STC89C52单片机为核CPU，集成多种传感器实现监测控制;机械传动部分设计在窗户上安装步进
电机，实现精确控制窗户和窗帘的开启。
设计实现如下功能:
1.显示温湿度、烟雾值、亮度值、系统时间
2.设定湿度、亮度值、烟雾上下限值功能
3.手动、红外遥控自动开|关窗户功能
4.定时开|关窗户功能
5.下雨时通过温湿度传感器窗户自动关窗功能
6.当室内亮度值达到设定值时自动开|关窗户
7.当室内烟雾|可燃气体达到设定值时，窗户自动开启并且报警
和启动换风功能
2.2设计原理及组成结构
智能窗户控制系统使用机械传动控制窗户的开关与窗帘的开合，机械部分由步进电机提供动力，通过设计动滑轮组在运动部件和窗架间进行传动。电子自动控制系统部分包含湿度温度探测传感器模块、光敏电阻传感器模块、烟雾探测传感器模块、红外检测防盗模块、换风控制模块。各传感器将探测到的变化反映到单片机口，由单片机根据信号的变化(即电平的高低)判断外界环境的变化，然后根据内部设定的程序发出命令，控制机械传动部分实现相应的动作。该系统是基于51单片机控制多功能智能窗的设计，能根据外界的天气情况和室内空气情况来控制窗体的开启和关闭。系统的主要模块包括：有毒气体检测模块、红外防盗模块、湿度检测模块、风速检测模块、声光报警模块以及电机驱动模块。
如果室内发生煤气泄漏，而室内人并没有察觉煤气泄漏，那将对人造成严重的生命危险，因此，本系统把有毒气体检测模块优先级设为最高。根据室内外环境的不同，综合考虑，把红外防盗模块、防雨检测模块、防风检测模块优先级依
次顺序降低。组成结构如图所示
图2-1 结构图
单片机 晶振电路
电源 光敏电阻
烟雾传感器
温
湿度传感
步进电机控LCD1602显示屏
蜂鸣器
第3章硬件设计
3.1单片机概述
随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能更强。在单片机家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel 公司将其MCS –51系列中的80C51内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多著名IC制造厂商，如Philips、NEC、Atmel、AMD、华邦等，这些公司都在保持与80C51单片机兼容的基础上改善了80C51的许多特性。这样，80C51就变成有众多制造厂商支持的、发展出上百品种的大家族，现统称为80C51系列。80C51系列单片机已成为单片机发展的主流。专家认为，虽然世界上的MCU品种繁多，功能各异，开发装置也互不兼容，但是客观发展表明，80C51系列可能最终形成事实上的标准MCU芯片[6]。
本设计采用美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机AT89S51。其片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中,ATMEL公司的功能强大，低价AT89S51单片机可提供许多高性
价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。AT89S51管脚图如图3-1所示
图3-1 AT89S51管脚图
主要性能参数：
（1）与MCS-51产品指令系统完全兼容
（2）4K字节在系统编程（ISP）Flash闪速存储器
（3）1000次擦写周期
（4）4.0-5.5V的工作电压范围
（5）全静态工作模式：0HZ-33MHZ
（6）三级程序加密锁
（7）128*8字节内部RAM32个可编程I/O口线
（8）2个16位定时/计数器
（9）6个中断源
（10）全双工串行UART通道
（11）低功耗空闲和掉电模式
（12）中断可从空闲模式唤醒系统
（13）看门狗（WDT）及双数据指针
（14）掉电标示和快速编程特性
（15）灵活的在系统编程（ISP-字节或页写模式）
管脚说明如下：
P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0不具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。
P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
引脚号第二功能：
P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出
P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）
P1.5 MOSI（在系统编程用）
P1.6 MISO（在系统编程用）
P1.7 SCK（在系统编程用）
P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口，P2 输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash 编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
端口引脚第二功能：
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2INTO(外中断0)
P3.3 INT1(外中断1)
P3.4 TO(定时/计数器0)
P3.5 T1(定时/计数器1)
P3.6 WR(外部数据存储器写选通)
P3.7 RD(外部数据存储器读选通)
此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。
RST——复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。
ALE/PROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。
对F LASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。
如有必要，可通过对特殊功能寄存器（S FR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。
PSEN——程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。
EA/VPP——外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。
FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。
3.2时钟电路设计
X TAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周为1/12us，故而一个机器周期为1us。如下图3-2所示为时钟电路图。
图3.2 时钟电路图
3.3 复位电路设计
单片机在时钟电路工作以后, 在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。复位方法一般有上电复位和外部手动复位两种方式。
上电复位复位时在单片机接通电源时，对单片机的复位。在上电瞬间RST端与VCC电位相同，随着电容上电压的逐渐上升，RST端电位逐渐下
降。上电复位所需的最短时间是震荡器震荡建立时间加2个机器周期。图3-3为外部手动复位电路的电路示意图。
防盗报警系统设计此次采用的是外部手动按键复位电路。当需要外部复位时，按下复位按钮S1即可达到复位目的。
图3.3 复位电路图
3.4 防盗报警电路设计
3.4.1 防盗报警设计思路
该模块设计整体思路如下：当有陌生人企图开窗侵入室内偷盗时，该系统能够通过传感器识别出来，并向单片机发送信号，单片机经过数据处理，驱动声光报警电路。从而避免造成财产及安全损失。
3.4.2 常见红外传感器介绍
（1）红外探测器：
红外系统的核心是红外探测器，按照探测的机理的不同，可以分为热探测器和光子探测器两大类。
热探测器是利用辐射热效应，使探测元件接收到辐射能后引起温度升高，进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化，便可探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。当元件接收辐射，引起非电量的物理变化时，可以通过适当的变换后测量相应的电量变化。
（2）红外测温产品：
HEITRONICS 拥有40多年非接触红外测温经验，50多种红外测温仪和非接触红外测温系统可满足不同行业用户的特殊需求,提供最优非接触红外测温解决方案。在高性能和高品质的红外测温产品市场，来自德国的HEITRONICS以其在尖端领域应用中良好的品质纪录，被广泛公认为是世界一流的红外测温产品供应者而受到信任。
HEITRONICS 系列产品已广泛应用于冶金、玻璃、造纸、纺织、橡胶、木材、制陶、塑料、涂层、沥青、建筑、电子、食品、石化、水泥等工业制造、科学研究和实验领域。
(3)压电传感器
压电传感器(Piezoelectric sensor)是一种典型的有源传感器,它是以某些电介质的压电效应为基础,在外力作用下,电介质表面产生电荷,从而实现外力与电荷量间的转换,达到非电量的电测目的。
压电传感器的应用：可分为单向力,双向力和三向力传感器。压电传感器的物理基础是压电效应,压电敏感元件感受力的作用而产生电压或电荷输出,即根据输出电压或电荷的大小和极性,就可确定作用力的大小和方向。由此可见,压电传感器可以直接用于测力,或测与力相关的压力、位移、振动加速度等。
(4)磁电传感器
磁电传感器可分为两大类,一类是基于铁芯线圈电磁感应原理的磁电感应式传感器,一类是基于半导体材料磁敏效应的磁敏传感器。磁敏管的应用:不但具有很高的磁灵敏度,同时能识别磁场极性；而且体积小功耗低,因而具有广泛的应用前景。
（5）光电传感器
光电传感器(Photoelectric sensor)是一种将光信号转换成电信号的装置,它具有结构简单、性能可靠、精度高、反应快等优点,在现代测量和自动控制系统中,应用非常广泛,是一种很有发展前途的新型传感器
（6）人体热释电红外传感器
在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。
（7）无线红外传感器
无线红外传感器又名无线红外探测器，无线智能幕帘/广角红外探测器采用美国军用红外传感器进行信号采集探测与摩托罗拉芯片组合集成单片机智能技术控制，自动温度补偿、微电流省耗、无误报、无漏报、探测距离远、工作稳定、性能可靠、外形精巧、美观大方。机内设置电源外拨开关，外出设防可以接通电
源，达到更加省电的效果。
它是根据人体红外光谱而工作，当人体在其接收范围内活动时，探测器输出报警信号，广泛用于银行、仓库和家庭等场所的安全防范。
它是目前可靠性较高的产品，红外探测部分采用报警器用传感器和红外专用处理IC。高频发射部分采用最新声表面（S）稳频技术，配合成熟的外围电路，使得产品具有红外探测灵敏度好、误报率低、高频发射频率稳定、发射功率大的特点。
3.4.3 RE200B工作原理
在本次设计中，此模块的核心元件是热释电红外传感器。这里选用传感器的型号为RE200B。下面将对热释电红外传感器的工作原理以及RE200B 做详细介绍。
热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件，是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。本设计所用的热释感器就采用这种双探测元的结构。
其工作原理为：在VCC电源端利用C1和R2来稳定工作电压，同样输出端也多加了稳压元件稳定信号。当检测到人体移动信号时，电荷信号经过FET 放大后，经过C2，R1的稳压后使输出变为高电位，再经过NPN的转化，输出OUT为低电平。热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰，该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化，并将其转换为电信号输出。其工作电路原理及设计电路如图3-4所示,
RS
Y2
Y1
R1
R2
C2
C1
R3
R4
Q2
NPN Q1
FET
Vcc VCC
3v12v
OUT
图3-4 热释电红外传感器原理图
热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰，该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化，并将其转换为电信号输出。
热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达104MΩ，故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式，即源极跟随器来完成阻抗变换。
热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。
热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件，在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。
人体辐射的红外线中心波长为9--10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2--20um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7--10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同不能抵消，经信号处理而输出电压信号。
目前常用的热释电红外传感器型号主要有P228、LHI958、LHI954、RE200B、KDS209、PIS209、LHI878、PD632等。热释电红外传感器通常采用3引脚金属封装，各引脚分别为电源供电端（内部开关管D极，DRAIN)、信号输出端（内部开关管S极，SOURCE）、接地端（GROUND)。本设计传感器采用双元热释电红外传感器RE200B，该传感器翻用热释电材料极化
随温度变化的特殊探测红外辐射，并采用双灵敏元互补方法抑制干扰，以提高传感器的工作温度。传感器RE200B内部电路图如下：D脚接工作电压，其工作电压低且范围宽（2.2-15V）；S脚为输出源极电压；GND脚为接地。如图3-5所示，为热释电红外传感器RE200B的内部电路框图。
图3-5 热释电红外传感器RE200B的内部电路框图
热释电红外传感器RE200B的主要工作参数：
工作电压：常用工作电压范围为3~15V；
工作波长：通常为7.5~14um；
源极电压：通常为0.4~1.1V，R约为47kΩ；
输出信号电压：通常大于2.0V；
检测距离：检测距离约为6~10m；
工作温度范围：-10℃~40℃。
3.4.4 放大电路设计
如下图3-6所示，为放大电路设计图。在电路中，当热释电红外传感器接收到人体信号时，输出一个微弱的低频电信号，其大小仅1mV，频率约为0.3Hz到3Hz，需要通过三极管放大至70dB~75dB。晶体管S9014是NPN 三极管，其Ic静态工作电流达100mA，放大倍数最大可达1000倍。R2可以给S9014提供静态基极电压。放大后的信号由C3耦合至反相器74LS04输入端。
图3-6 放大电路图
74LS04反相器输出的是TTL电平，若探测器检测到有信号输入，输出低电平，即逻辑信号0，经过51单片机处理，将产生报警。若无信号输入，则持续输出高电平，即逻辑信号1，经过51单片机处理，将不产生报警。
3.4.5 声光报警电路设计
声光报警电路包括两部分组成：声音报警电路和光报警电路。具体电路图分别如图3-7和图3-8所示：
图3-7 声音报警电路图3-8 光报警电路用一个Speaker、继电器、三极管和电阻接到单片机的TXD引脚上，外接VCC，构成声音报警电路，当与单片机连接的引脚被置高电平后，蜂鸣器会发声报警。
图3-9 防盗报警电路图
由一个发光二极管接上电阻后连上单片的的引脚，外接VCC，就构成了光报警电路。当与单片机连接的引脚被置低电平后，发光二极管D2被点亮，起到光报警作用。
防盗报警电路模块的整个电路图如图3-9所示：
其中D1是正常工作指示灯，D2是起报警指示作用，当MM脚被置低电平时，D2亮表示红灯开始报警，同样，KK脚置高电平时声音报警电路开始工作。电路中按键S2键作为中止/暂停键, 按下S2按键时，模拟的是当声光报警电路开始工作时，室内主人通过声光报警电路得知有人入侵偷盗，得知此情况后，主人就可以关闭声光报警了。当然，在实际设计中S2按键安装的位置必须隐蔽一些，最好安装在一个只有房主知道而其他人不知道的的隐蔽部位。如若不然，当有人入室盗窃时，声光报警电路刚工作，而盗贼势必会关闭报警电路，如果S2按键安装在一个显眼的位置的话，恰巧又迅速被盗贼按下。那么短时间的声光报警可能不能让房主察觉到有人入室偷盗。这样一来，会对室内财产及安全的损失造成严重威胁。
3.5 湿度检测电路设计
3.5.1 湿度检测电路设计思路
湿度检测电路模块实现的功能是：当系统检测到室外下雨时，系统能够驱动电机，实现关闭窗户的功能，从而避免对室内的电器、摆设等物品造成不必要的损害。此模块选用的传感器型号为DHT11。通过软件设置一个阈值，DHT11将检测到的室外相对湿度值传递到单片机，单片机将此值与事先设定的阈值比较，如果相对湿度值大于阈值，则单片机驱动电机，使电机带动窗体运动，从而实现关闭窗体的功能。
3.5.2 常见湿度传感器介绍
湿度传感器，基本形式都为利用湿敏材料对水分子的吸附能力或对水分子产生物理效应的方法测量湿度。有关湿度测量，早在16世纪就有记载。许多古老的测量方法，如干湿球温度计、毛发湿度计和露点计等至今仍被广泛采用。现代工业技术要求高精度、高可靠和连续地测量湿度，因而陆续出现了种类繁多的湿敏元件。
第一篇项目概述 第一章城市照明节能改造的发展 随着我国城市建设的飞速发展，城市照明已成为体现城市形象的重要标志。对于一个城市而言，城市照明已不仅仅是锦上添花，而已成为一个城市形象的基本组成部分，在内容上，城市照明的表现手法越来越丰富；在趋势上，城市照明越来越注重科技含量。总体而言，城市正逐步走向高层次化。在满足城市功能与景观照明的同时，如何解决电费支出增加、应对电力供应缺口增大的矛盾，成为各地政府关心的问题。 中国作为世界第二大能源消费国，中央政府一直高度重视能源和节能工作， 90年代实施了可持续发展战略，颁布了《中华人民共和国节约能源法》； 2000年国家经贸委、国家计委发布了《节约用电管理办法》；2002年11月6日经贸委、国家计委、科技部、建设部等13个部门领导在北京召开《推动中国绿色照明工程》交流会；2004年11月26日建设部在北京召开《2004年中国城市照明国际研讨会》；2005年5月9日国家发改委在上海召开《中国绿色照明国际会议暨第六届国际高效照明》会议。建设部、国家发改委于2004年11月23日颁发了建城[2004]204号文件《关于加强城市照明管理促进节约用电工作的意见》,文件中明确指出，要大力推广节能技术，提高电能利用效力，尽快实现节能型的城市照明体系，有条件的城市应实施城市照明集中监控和分时控制模式，努力降低电耗，并要求2006年底之前改造完成。照明节电成为政府相关机构重大任务之一。 同时，对城市灯饰的管理与控制迫切需要一种科学、合理、高效的方法。因此，提供一种有效而合理的控制与管理的方法，对城市路灯与饰灯的运行状态进行远程智能监控显得极为重要。 首先回顾传统的路灯控制运行方式：钟控、人眼观测，派巡逻车轮巡……等等，传统路灯控制运行方式早已不能适应形势发展的需要，随着科学技术以超乎想象的速度的发展，计算机应用的迅速普及，GSM、GPRS无线通讯网络的问世，真正能够自动化的、远程管理的监控办法出炉了，基于这两大实用的新兴技术，针对一般城市路灯系统线路长、布局分散、管理困难，我公司自主研发、生产了我公司路灯自动化监控系统，它利用计算机技术，通讯技术对快速发展的城市路灯实行科学化的管理，从而提高道路照明的质量，实现故障检测的实时性和维修效率，保证城市整体的亮灯率和设备完好率，它不但能降低能耗、减轻劳动强度，而且避免了无畏的电能和人力物力的浪费，最终它提高了路灯所对社会的服务质量，综合发挥出城市道路照明的社会效益与环境效益。 智能路灯节能控制系统介绍 现代城市景观照明控制管理系统中，要求在实现效果的同时，更加注重集中管理操作的便捷性及场所性，以及设备的安装方便可靠。 1.1 产品特性 1、高效、稳定的经济型节电器： 我公司系列路灯节电器采用最先进的快速电子检测技术、微电脑的精确计算，通过电力电子智能控制技术，节电效果明显，节电率稳定在20%—45%。 2、无电网污染的“绿色环保”节电器： 在国外发达国家已有明文规定对电气设备谐波含量的限制，国内部分城市对谐波含量超标的设备也限制并入电网使用。我公司系列路灯节电器，实现了电压的正弦波输出，克服了晶闸管等类型灯光节电产品产生谐波的缺陷。 3、无“闪断”切换技术的智能节电器： “闪断”现象会导致HID灯(高压气体放电，如高压钠灯，金卤灯，高压汞灯等)熄灭。我公司系列路灯节电器运用了先进的控制技术，确保在自动运行时不发生闪断现象。 4、高速、智能的I2C数据总线控制系统： 我公司系列路灯节电器的控制核心FN-PSCEIP1000控制系统是在经过长期使用的FN-PSCEIP控制
课程论文 智能家居控制系统 摘要 智能家居也称智能住宅聪明家。智能家居是以住宅为平台，它将建筑结构与网络通信、信息家电、设备自动化控制进行综合的系统集成。它利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，而且提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间，还可将原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。关键词：智能家居计算机技术自动化控制网络通信
目录 1.智能家居控制系统的控制原理 (3) 1.1物联网应用于智能家居 (3) 1.2智能家居控制系统结构 (3) 1.3智能家居主要控制模块的设计方法 (4) 1.3.1无线通讯遥控器模块 (5) 1.3.2可视门禁控制模块 (5) 1.3.3窗帘控制模块 (6) 1.3.4防盗报警模块 (6) 2.使用智能家居控制系统的特点 (7) 2.1家居电器远程控制 (7) 2.2定时控制 (7) 2.3智能照明 (7) 2.4万能遥控集中控制 (8) 2.5网络控制 (8) 2.6家电控制 (8) 3.结束语 (8)
1.智能家居控制系统的控制原理 1.1物联网应用于智能家居 ?物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。它通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网应用图见下图1 图1 物联网应用 ?物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一，发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义，2011年物联网已经纳入国家《十二五》发展规划中，将来物联网在智能家居方面发展也是一个主流方向。 1.2智能家居控制系统结构 家居系统主要由智能灯光控制、智能家电控制、智能安防报警、智能娱乐系统、可视对讲系统、远程监控系统、远程医疗监护系统等组成，框图如图2和图3所示。
课程设计报告 课程名称微机控制技术 设计题目智能窗自动控制系统设计 专业班级 姓名 学号 指导教师 起止时间 2013.12.23~2013.12.31 电气与信息学院
课程设计考核和成绩评定办法 1．课程设计的考核由指导教师根据设计表现、设计报告、设计成果、答辩等几个方面，给出各项权重，综合评定。该设计考核教研室主任审核，主管院长审批备案。 2．成绩评定采用五级分制，即优、良、中、及格、不及格。 3．参加本次设计时间不足三分之二或旷课四天以上者，不得参加本次考核，按不及格处理。 4．课程设计结束一周内，指导教师提交成绩和设计总结。 5．设计过程考核和成绩在教师手册中有记载。 课程设计报告内容 课程设计报告内容、格式各专业根据专业不同统一规范，经教研室主任审核、主管院长审批备案。 注： 1．课程设计任务书和指导书在课程设计前发给学生，设计任务书放置在设计报告封面后和正文目录前。 2．为了节省纸张，保护环境，便于保管实习报告，统一采用A4纸打印（正文采用宋体五号字）或手写。
13/14学年第一学期 微机控制技术课程设计任务书 指导教师：蔡长青刘文洲班级：自动1041.2 地点：PLC 实验室 课程设计题目：窗帘自动控制系统 一、课程设计目的 本课程设计的目的在于培养学生运用已学的微机控制技术的基础知识和基本理论，加以综合运用，进行微机控制系统设计的初等训练，掌握运用微机控制技术的原理、设计内容和设计步骤，为从事相关的毕业设计或今后的工作需要打下良好的基础。 二、课程设计内容（包括技术指标） 设计并制作一个窗自动控制系统，可以根据各种条件手动或自动控制窗及窗帘的开度。 1.系统包括遥控器，自选电光源、窗开闭机构。 遥控器由键盘和液晶显示器（显示窗和窗帘状态以及其它必要的信息）组成。 自制电光源由3个发光二极管组成，具有4种发光强度：灭、暗、较亮、亮。 窗帘高0.5米，宽1米，开闭用电机驱动，可以实现“全关、位置1、位置2及全开”四种开度。窗帘由电机、帘架、帘布组成。用1个发光二极管模拟窗的状态，亮代表开，灭代表关。 2.可以使用直流电机、异步电机或步进电机，定位传感器自选。 三、课程设计原则 1、尽可能地满足被控对象的控制要求； 2、在满足控制的前提下，力求使控制系统简单、经济； 3、保证控制系统安全可靠； 四、课程设计步骤 1、对控制系统任务和要求作深入的调查研究，明确控制任务； 2、对多个可行方案进行比较，选出最佳方案 3、进行详细的设计与论证 4、给出理论分析与计算， 5、给出系统总体框图、 6、给出核心电路原理图、 7、给出主要流程图、 8、给出程序清单及有关设计文件 9、撰写设计说明书 五、时间安排 时间内容备注 PLC实验室 12月23日集中讲解课程设计要求，分配设 计题目，明确任务和具体安排 12月24日检查任务书、检查设计方案PLC实验室 12月26日检查设计PLC实验室
基于嵌入式系统的智能门窗的设计姓名：狄源辉学号：101130137 班级：（1） 基于嵌入式系统的智能门窗设计 摘要:为了使家居生活更加舒适、安全,采用以 ARM7 为主控制芯片, 融合多路传感器的方法, 突破了传统的防盗门窗模式。综合考虑了室内外环境的安全因素,设计了一种基于嵌入式系统的智能门窗, 进行了以CO、煤气、甲醛以及风光雨传感器为主要信号获取单元,以声光报警器、排风扇和电动开窗器为执行机构的联合调试实验设计, 实验中系统运行稳定可靠。实验结果证明该设计切实可行。 关键词:传感器; ARM7; 信号采集; 智能门窗 Design of Intelligent Window Based on Embedded System Abstract: In order t o make home life mo re comfortable and secure, the intelligent w indow s and doo rs are designed based on embedded systems, which adopts the ARM7 based control chip and multichannel sensors, and breaks thro ug h the traditional mo del. It makes use of the CO, gas, formaldehyde, as w ell as the scenery as the main signal for the r ain sensor unit ,adopts the sound and lig ht alarm, row o f fans and electric w indow device as the implementing agencies. T he system is stable and reliable. The experimental results show that the design is feasible. Keywords : sensor s; ARM7; signals acquisition; smart w indows and doors 0 引言 随着21 世纪信息化时代的到来, 社会信息化和家居智能化也呈现出了蓬勃发展的趋势, 越来越多的家庭开始追求高质量、高科技舒适安全的家居生活, 充分享受由信息时代带来的生活上的便利。作为智能家居系统的子系统智能门窗,是在传统住宅的基础上,综合利用传感器技术、计算机技术、现代通讯技术和自动控制技术等,实现了门窗各种信息的采集、传输、处理和控制。安全舒适的家居环境是实现家居智能化的基础和前提,而门窗作为家庭与外界互通的门户, 起着尤为关键的作用,实现门窗的智能化是智能家居的第一步,也是非常重要的一步。 1 系统的总体设计 智能门窗属建筑领域的附件, 它包括智能控制系统和门窗开关装置以及报警系统。该智能门窗实现的主要功能是当室内燃气泄露, CO 和CO2 含量过高,甲醛、苯等有毒物质超标时, 能够控制窗户自动打开, 让空气形成对流,并启动排风扇向室外排出有害气体, 当室外环境不允许开窗时(比如风雨和沙尘天气) 由风光雨传感器传输信号到主控系统, 使其发出指令关闭窗户, 同时整个系统将以排风扇工作为主。如果状况仍未缓解,则启动警报装置。整个系统由主控芯片、各种传感器、报警器终端, 以及机械传动装置组成,控制芯片和传感器等直接固定在门窗上, 而报警终端则可固定在室内墙壁或容易引起主人警觉的地方。系统结构如图1 所示。
办公室节能智能控制系统(KITZOER)解决 方案 一、系统概述 办公环境不仅要有足够的工作照明，更应营造一个舒适的视觉环境，减少光污染。现代办公楼的照明已经成为直接影响办公效率的主要因素之一，因此,越来越引起人们的高度重视。做好照明设计，加强照明控制设计，已成为现代智能办公大楼的一个重要内容。据国内外有关资料介绍，办公照明用电量占整幢大楼能耗的约1/3，办公照明的设备费用(包括照明器件和配布线工程费)约占电气工程费用的10%以上，因此选择合理的照明方案，配置先进的控制系统，不仅能大大简化穿管布线的工作量，而且能有效地节约能源，降低用户运行费用，提高大楼管理水准，具有极大的经济意义和社会效益。在一些欧美发达国家，照明系统的智能化控制已成为智能化大楼不可分割的组成部分，而且应用范围越来越广。 智能照明控制系统的技术，随着现代建筑技术的发展而不断更新以适应各种建筑结构布局，不同灯具的选配，实现多样化的控制模式。由于这是一个开放式的系统，采用标准接口可以方便地与其它系统诸如BA、安保、消防等相互连接完成系统集成功能;同时利用系统配备的监控软件，大楼管理工作人员借助“友好”的用户界面，能极其方便地遥控、监控大楼所有控制设备的工作状态。 二、办公室节能智能控制系统(KITZOER)功能介绍 2.1 实现照明控制智能化 采用智能照明控制系统后，可使照明系统运行在全自动状态，系统将按预先设置切换若干基本工作状态，通常为“、白天”，“晚上”，“安全”、“清洁”、“周末”和“午饭”等，根据预设定的时间自动地在各种工作状态之间转换。例如，上班时间来临时，系统自动将灯打开，而且光照度会自动调节到工作人员最合适的水平。在靠窗的房间，系统能智能地利用室外自然光，当天气晴朗，室内灯会自动调暗;天气阴暗，室内灯会自动调亮，以始终保持室内恒定的亮度(按预设定要求的亮度)。 当每一个工作日结束，系统将自动进入“晚上”工作状态，自动地极其缓慢地调暗各区域的灯光;同时，系统的动静探测功能将自动生效，让没有人的办公室的灯光自动关掉;相反，动静探测能保证有员工加班的办公区灯光处于合适的亮度。 系统还能使公共走道及楼梯间等公共区域的灯协调工作，当办公区有员工加班时，楼梯间、走道等公共区域的灯就保持基本的亮度，只有当所有办公区的人走完后，才将灯调到“安全”状态或关掉。 此外，还可用手动控制面板或遥控器等，随意改变各区域的光照度。
动控制课程设计报告 班级：自动化08-1班 学号：08051116 姓名：刘加伟 2018.7.17
任务一、双容水箱的建模、仿真模拟、控制系统设计 一、控制系统设计任务 1、通过测量实际装置的尺寸，采集DCS系统的数据建立二阶水箱液位对象 模型。<先建立机理模型，并在某工作点进行线性化，求传递函数） 2、根据建立二阶水箱液位对象模型，在计算机自动控制实验箱上利用电 阻、电容、放大器的元件模拟二阶水箱液位对象。 3、通过NI USB-6008数据采集卡采集模拟对象的数据，测试被控对象的开 环特性，验证模拟对象的正确性。 4、采用纯比例控制，分析闭环控制系统随比例系数变化控制性能指标<超调 量，上升时间，调节时间，稳态误差等）的变化。 5、采用PI控制器，利用根轨迹法判断系统的稳定性，使用Matlab中 SISOTOOLS设计控制系统性能指标，并将控制器应用于实际模拟仿真系统，观测实际系统能否达到设计的性能指标。 6、采用PID控制，分析不同参数下，控制系统的调节效果。 7、通过串联超前滞后环节校正系统，使用Matlab中SISOTOOLS设计控制系统性能指 标，并将校正环节应用于实际模拟仿真系统，观测实际系统能否达到设计的性能指标。
(一)建立模型 (二)实验模型及改变阶跃后曲线： 1．取阶跃曲线按照以下模型建立系统辨识模型： 一般取为0.4和0.8 计算上行阶跃各参数： T1=171.26 T2=50.50 K=160.47 t1=141 t2=338 建立传递函数为： G(s>= 计算下行阶跃各参数： T1=84.20 T2=48.67 K=148.08 t1=89 t2=198 建立传递函数为： G(s>= 2．建立机理模型
xx家电控制系统设计说明 一、定义 智能家居又称智能住宅，在国外常用Smart Home表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化（HomeAutomation）、电子家庭（ElecctronicHome、E-home）、数字家园（DigitalFamily）、家庭网络（Home Net/Networks for ome）、网络家居（Network Home）、智能家庭/建筑 （IntelligentHome/Building），在我国香港和台湾等地区，还有数码家庭、数码家居等称法。 智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。 智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。 智能家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成。由于智能家居采用的技术标准与协议的不同，大多数智能家居系统都采用综合布线方式，但少数系统可能并不采用综合布线技术，如电力载波，不论哪一种情况，都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务，因此网络通信技术是智能家居集成中关键的技术之一。安全防范技术是智能家居系统中必不可少的技术，在小区及户内可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的小区一卡通等领域都有广泛应用。自动控制技术是智能家居系统中必不可少的技术，广泛应用在智能家居控制中心、家居设备自动控制模块中，对于家庭能源的科学管理、家庭设备的日程管理都有十分重要的作用。音视频技术是实现家庭环境舒适性、艺术性的重要技术，体现在音视频集中分配、背景音乐、家庭影院等方面。 二、表述 智能家居其实有两种表述的语意，定义中描述的，以及我们通常所指的都是智能家居这一住宅环境，既包括单个住宅中的智能家居，也包括在房地产小
课程设计报告 课程名称微机控制技术课程设计 设计题目自动窗控制系统设计 专业班级自动化****** 姓名****** 学号********** 指导教师**************************** 起止时间************************ 电气与信息学院
微机控制技术课程设计任务书 一、课程设计目的 本课程设计的目的在于培养学生运用已学的微机控制技术的基础知识和基本理论，加以综合运用，进行微机控制系统设计的初等训练，掌握运用微机控制技术的原理、设计内容和设计步骤，为从事相关的毕业设计或今后的工作需要打下良好的基础。 二、课程设计内容（包括技术指标） 设计并制作一个窗帘自动控制系统，可以根据各种条件手动或自动控制窗帘的开度。 1.系统包括上位机组态界面，窗开闭机构和窗帘开闭机构。 上位机组态界面由控制按钮和状态显示（显示窗和窗帘状态以及其它必要的信息）组成。窗和窗帘开闭分别用电机驱动，窗帘开闭机构示意图如下图。 自动窗可以实现“全关、任意开度及全开”三种开度。自动窗的开闭由电机控制帘布和窗完成。在窗及窗帘的开闭极限位置用微动开关作为保护装置。 2.可以使用直流电机、异步电机或步进电机，定位传感器自选。 三、课程设计原则 1.尽可能地满足被控对象的控制要求； 2.在满足控制的前提下，力求使控制系统简单、经济； 3.保证控制系统安全可靠； 四、课程设计步骤 1.对控制系统任务和要求作深入的调查研究，明确控制任务； 2.对多个可行方案进行比较，选出最佳方案 3.进行详细的设计与论证 4.给出理论分析与计算， 5.给出系统总体框图、 6.给出核心电路原理图、 7.给出主要流程图、 8.给出程序清单及有关设计文件
智能路灯节能控制器的设计与实现 豆豆网技术应用频道2009年07月03日【字号：小中大】收藏本文 关键字：雷达系统LabVIEW智能远程控制系统声音控制计数器地震烈度计运动控制器 0 引言 随着我国经济高速发展，人民生活水平日益提高，能源和资源变得日益紧张，电力短缺已成为制约国民经济发展的突出矛盾。目前我国照明消耗的电能约占电力生产总量的10％～20％，而城市公共照明则在照明耗电中占30％，并且近几年随着让城市亮起来的口号的提出，全国路灯的数量仍在迅猛地增长。公共路灯节能的口号便由此而提出。通常的节能途径有两个：一个是采用节能光源；二是采用合理的控制线路。本文在使用节能光源的情况下采用合理的控制线路来实现路灯节能。在供电系统中，为避免送电过程中的线路损耗和用电高峰时造成末端电压过低，供电部门均采用较高电压进行传输。因此路灯承受电压多高于灯具的额定电压。然而据调查我国小型城市晚上21：00后，大中城市00：00以后道路上几乎空无一人。从而造成了“人少车稀灯更亮”的不合理情况。为了避免这种情况，大多数城市和地区均采用了发达国家早已淘汰了的隔盏关灯的原始路灯控制方法。这种方法不仅导致路面照度分布不均，而且会减少路灯使用寿命。本文采用“全年分三季，一季分时段”的分时控制思想实现节能的目的。在不同的时段投入不同的供电电压运行，在保证路灯正常照明的前提下，兼顾到了用电低谷期节能的效果。同时利用电力载波技术实现对路灯运行状况的实时监控。 1 系统硬件电路的设计 1．1 智能路灯控制系统 该智能路灯节能系统主要由电量检测电路、实时时钟、自耦变压器电路、显示电路及载波通信等电路组成。将一年大致分为三个季节段来对路灯进行控制，使其在不同的季节有不同的开关灯时间。而从开灯到关灯根据当地交通又可大致分为三个阶段(高峰、正常、低谷)来对路灯进行控制。从实时时钟芯片中将当前的路灯工作状况进行相应的归类，由单片机输出控制接触器的线圈的断合，而其触点的输出分别控制自耦变压器的三个触
《自动化控制系统设计实例》课程教学大纲 课程代码：060032005 课程英文名称：Automation Control System Design Examples 课程总学时：16学时讲课：16学时实验：0学时上机：0学时 适用专业：自动化 大纲编写（修订）时间：2017.11 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 自动化控制系统设计实例是自动化专业的专业基础选修课。通过对该课程的学习，使学生建立起“系统”概念，了解自动化系统主要的控制方法、控制技术，为后续专业课学习奠定基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 通过实例教学，针对不同的控制对象，全方位、多视角介绍采用单片机、自动化仪表、工控机、PLC组建不同工业流程的设计实例和实施过程；要求学生了解自动化控制系统的设计原则、设计步骤，建立起“控制”与“系统”的概念，了解自动化控制系统的主流技术和前沿技术。 （三）实施说明 在讲授具体内容时，从一个具体的被控对象分析入手到合理的控制要求的形成，从控制装置、元器件部件选型到控制方案的产生，从硬件结构到电路细节，从软件框图到控制算法以及实施过程一一进行分析讲解；培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力。 （四）对先修课的要求 本课程的先修课是《自动控制原理》和《C语言程序设计》。 （五）对习题课、实验环节的要求 无。 （六）课程考核方式 1．考核方式：考查 2．考核目标：考核学生对自动化控制系统的了解程度；考核学生自动化产品研发思路和独立思考能力。 3．成绩构成：本课程的学生成绩采用二级制（通过、不通过）。成绩由学术报告和平时成绩相结合的方法确定。其中：平时成绩由考勤及课堂表现组成，占总的40% ；学术报告成绩占总的60%。 （七）主要参考书目: 1. 《自动化系统工程设计与实施》，林敏等编，电子工业出版社，2008。 2. 《过程控制系统》，俞金寿孙自强编著，机械工业出版社，2009。 3. 《PLC编程及应用》（第4版），廖常初编著，机械工业出版社，2015。 二、中文摘要 本课程是自动化专业学生的一门实践性很强的专业基础选修课程。课程通过对精选实例的自动化控制系统的设计、选型、研制、调试和实施等讲授，使学生建立“控制”与“系统”的概念，了解自动化系统的主流技术和发展趋势。本课程将全方位、多视角地介绍单片机、自动化仪表、工控机、PLC等组建不同工业流程的设计实例和实施过程，本课程将为后续自动化专业课程的学习奠定基础。
摘要 本系统的主要器件即为控制器件单片机和各种不同类型、不同功能的传感器，单片机根据接收传感器检测模块的信号，发出相应的控制指令，实现开、关窗，声光报警，等功能，实现窗户开、关的智能化。智能窗户控制系统使用机械传动控制窗户的开关与窗帘的开合，机械部分由步进电机提供动力，通过设计动滑轮组在运动部件和窗架间进行传动。电子自动控制系统部分包含湿度温度探测传感器模块、光敏电阻传感器模块、烟雾探测传感器模块、红外检测防盗模块、换风控制模块。各传感器将探测到的变化反映到单片机口，由单片机根据信号的变化(即电平的高低)判断外界环境的变化，然后根据内部设定的程序发出命令，控制机械传动部分实现相应的动作。 关键词：电机传感器信号指令自动控制
Abstract The main device of the system is the control device MCU and various types and different functions of the sensor, MCU according to receive the signal of the sensor detection module, issued the corresponding control instructions, implementation of open, window, sound and light alarm, and so on, to achieve the windows open and intelligent. The intelligent window control system uses the mechanical transmission control window switch and the curtain to open and close, the mechanical part is provided by the stepping motor, through the design movable pulley block carries on the transmission between the moving part and the window frame. The electronic automatic control system includes humidity temperature detection sensor module, photosensitive resistance sensor module, smoke detection sensor module, infrared detection anti-theft module, wind change control module. Each sensor will detect the changes reflected in the microcontroller mouth, the MCU according to the change of signal ( i.e level of level ) to judge the change of the external environment, and then according to the internal programmed order to control the mechanical transmission part to achieve the corresponding action. Keywords: Automatic control of motor sensor signal instruction
智能家居控制系统 This manuscript was revised by JIEK MA on December 15th, 2012.
智能家居控制系统 智能家居（Smart Home）是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。它将让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过家、无线遥控器、电话、互联网或者语音识别控制家用设备，更可以执行场景操作，使多个设备形成联动；另一方面，智能家居内的各种设备相互间可以通讯，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间，还将原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交换畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。系统的网络化功能可以提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、可编程定时控制及计算机远程控制等多种功能和手段。使生活更加舒适、便利和安全。因智能家居控制系统布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。 智能家居控制部分要求 一、智能家居控制主要分为灯光、家电（其中包含空调、电视、热水器等等）；电动窗帘的控制这三大区域 A、灯光控制部分： 1.在灯光控制部分除了普通的对某一路灯进行开关控制之外；必须具有对白炽灯进行亮度的随意调节及软启动的功能。软启动及开启或关闭灯光的
基于单片机控制的智能窗的设计 摘要 我们现在使用的窗户大部分采用人工关闭方式，不具有自动防盗、防雨、防煤气中毒等人性化的功能；平时我们外出时经常忘记关闭窗户，遇上下雨时，雨水会进入室内，对室内的电器、摆设等物品造成不必要的损害。晚上睡觉时我们通常把窗户关死，一旦燃气发生泄漏，由于室内不透气造成窒息中毒致残、致死的事件时有发生。为了防盗，我们一般在窗户外面安装防护栏，但如今很多城市为了美化市容通常不允许安装防盗窗。再者，现在使用的窗户大多数是单纯推拉式或平移式的，这给在楼层高的住户擦拭玻璃带来很大困难。本文借助单片机、电子电路及传感器的知识设计了可以实现清晨自动开窗、防雨、智能防盗和可燃性气体泄漏时报警并开窗，从而可解决现实生活中存在的很多问题。本智能窗的设计本着安全、方便、节能、人性化的原则进行，可使现代生活显著提高。 关键词：防风雨防盗 51单片机智能 目录 第1章总体方案的设计 (3) 1.1 本设计的主要任务和内容 (3) 1.2 控制系统架构图 (6) 第2章机械结构的设计 (4) 2.1 自动开关窗机械传动形式设计 (4) 2.1.1自动开关窗任务分析 (4) 2.1.2齿轮齿条参数选择 (4) 第3章自动控制系统主要硬件的设计 (5) 3.1 单片机选型 (5) 3.1.1单片机发展过程 (5) 3.1.2单片机发展趋势 (5) 3.1.3AT89S51单片机简介 (6) 3.2 数据检测传感器的选择 (6) 3.2.1数据检测传感模块组成 (6) 3.2.2传感器选型及电路 (10) 3.3 A/D转换电路的设计.................................................... １１
1. 自动开关窗系统，其特征是，包括： 风力检测模块，包括风车、红外线检测装置，红外线检测装置包括发射器、接收器，所述风车设置在发射器、接收器之间；红外线检测装置检测单位时间内通过发射器、接收器之间的风车叶片的数量实现对风速的测定并产生风速电信号；所述接收器连接微控制器的输入端； 温度检测模块，连接微控制器的输入端，用于检测室内环境的温度后产生温度电信 号； 湿度检测模块，连接微控制器的输入端，用于检测室内环境的湿度后产生湿度电信 号； 烟雾检测模块，连接微控制器的输入端，用于检测室内是否有烟雾后产生烟雾电信 号； 有毒气体检测模块，连接微控制器的输入端，用于检测包括一氧化碳的有毒气体，产生 有毒气体电信号； 雨水检测模块，连接微控制器的输入端，用于检测室外空气是否有雨滴后产生雨水电 信号； 微控制器，根据自身预存的程序对所述的风速电信号、温度电信号、湿度电信号、烟雾 电信号、有毒气体电信号、雨水电信号进行分析处理； 无线通信模块，包括M35 无线短信模块，用于微控制器跟远程的下位机进行无线短信 通信； 步进电机驱动模块，连接微控制器的输出端，用于驱动开关窗户的步进电机； 电磁阀模块，连接微控制器的输出端，用于控制灭火装置打开关闭动作的执行； 液晶显示器及按键装置，通过人机接口连接微控制器； 声光报警装置，连接微控制器的输出端，用于当微控制器分析得出有烟雾、有有毒气体 或温度、湿度超标时发出报警。 自动开关窗系统 技术领域 [0001] 本实用新型涉及窗户技术领域，具体是一种控制窗户自动开关的系统。 背景技术 [0002] 如今科技飞速的发展，百姓的生活水平都有了很大的提高，智能生活也一步一步 的走进人们的日常生活。窗户，是人类一项伟大的发明之一，起初的窗户是为了抵挡风雨，引入阳光，流通空气而创造的。然而，随着时代的发展，普通的窗户已经不能满足居民家居生活的需要了。居民外出，开窗离开的话，突然而来的强风暴雨会将家内吹得一团糟，而且小偷也可以很方便的从窗户进入进行偷窃，居民财产安全得不到保证；关窗离开的话，煤气泄漏引起的煤气爆炸，煤气中毒事件屡见不鲜，而且室内空气得不到改善。居民出门在外，对家内情况也毫不了解，无法对突如其来的事件作出相应反应。 [0003] 因而，造成居民外出，开窗不行，关窗也不好，如果有一种窗户可以根据居民的需要，实现自动开关就好了，这样无论外出窗户的状态如何，都不必担心家内情况了。根据这一需求，我们团队研究出了自动开关窗系统，实现了居民最基本的要求，并且在这个基础上添加了更多更加实用、更加全面的功能。 实用新型内容 [0004] 为了克服上述现有技术存在的缺点，本实用新型的目的在于提供一种自动开关窗 系统，它可根据人体适宜的家居环境实现窗户的自动开关。 [0005] 为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：该自动开关窗系统，包括：[0006] 风力检测模块，包括风车、红外线检测装置，红外线检测装置包括发射器、接收器，
皮带机智能变频调速节能控制系统 摘要随着科学的发展，皮带机的控制系统也快速的发展，将模糊控制和变频调速技术结合在一起的皮带机智能变频调速节能控制系统，在节能和性能方面，相比于以前的系统都有了很大的提升。本文结合了皮带机的控制技术以及变频调速技术的应用来对皮带机智能变频调速节能控制系统进行了研究。 关键词皮带机；变频调速；节能；控制系统；模糊控制 0 引言 随着科学的不断发展，生产系统的发展也非常迅速，从原来的比较简单的系统发展成了现在比较复杂的庞大系统。而在皮带机的控制系统中，也不断有新的技术可以让皮带机的工作更加高效更加节能，变频调速技术就是其中的一种，为了可以让皮带机的无级平滑调速得以实现，它可以通过变频器对电源的输出频率进行改编，从而任意调节电机的转速。变频调速技术有两大优点，第一是节能，第二则是调速的性能相当优越。模糊控制也是比较新的技术，本系统将模糊控制与PLC结合在一起，利用PLC来对模拟控制进行实现，这样就不仅能够让PLC 的灵活、可靠、适应性强等优点保留下来，还能够让控制系统更加的智能。 1 皮带机的模糊控制技术 1）模糊控制的原理 皮带机的模糊变频调速控制能够把观测值输入到模糊控制器当中，然后得到一个经过了一系列流程的确切控制量，分别是模糊化、模糊推理以及清晰化操作，再将其作用到被控对象之上。在多数的情形下，为了可以让在线的计算量减少，通常是采用离线计算的方式，形成一个模糊控制表，再将这个表以数据模块的形式储存在计算机的程序当中，当接收到一组输入时，能够根据模糊控制表来给出相应的输出值。这个方法能够让原本非常复杂的计算过程用查表的方法来解决，让工作变得更加高效。 设计人员并不能根据皮带机来建立一个非常准确的数学模型，主要的原因是系统存在着滞后、时变以及非线性等现象，也因为各种物料的不同，让启动的加速度也有所差异，因此在建立数学模型的时候会遇到很多困难。在这种情况下，就使用模糊控制技术来对皮带机进行控制，当主电机的电压值到了额定电压之后，变频机就可以根据之前制定的输出轴的速度曲线来对电机进行调速的工作，同时对传感器也进行利用，采集实际的速度，并将采集得到的结果与之前给定的速度相比，对误差以及误差的变化进行计算，再对其进行计算输出，这个输出值就可以输入到变频器当中，实现模糊控制。 2）模糊控制结构
目录 摘要…………………………………………………………………第1章任务要求和方案设计…………………………………… 1.1 任务要求……………………………………………………… 2.1 总体方案确定及元件选择…………………………………….. 2.1.1 总体设计框图……………………………………………… 2.1.2 控制方案确定………………………………...…………… 2.1.3 系统组成……………………………………………… 2.1.4 单片机系统……………………………………….. 2.1.15 D/A转换........................................................................... 2.1.5 晶闸管控制………………………………………... 2.1.6 传感器……………………………………………… 2.1.7 信号放大电路………………………………………. 2.1.8 A/D转换……………………………………………. 2.1.9 设定温度及显示……………………………………. 第2章系统硬件设计……………………….…………………2.1 系统硬件框图……………………………………………2.2 系统组成部分之间接线分析…………………………… 第3章系统软件设计…………………………………………. 3.1程序流程图..…………………………………..…………… 第4章参数计算……………………………..………………... 4.1 系统各模块设计及参数计算 4.1.1、温度采集部分及转换部分
4.1.2、传感器输出信号放大电路部分:........................... 4.1.3、模数转换电路部分:............................ 4.1.4、ADC0804芯片外围电路的设计：....................... 4.1.5、数值处理部分及显示部分:............................. 4.1.6、PID算法的介绍....................................: 4.1.7、A/D转换模块.......................................... 4.1.7、A/D转换模块................................... 4.1.8 单片机基本系统调试............................... 4 .1. 9 注意事项：................................................................ 第5章测试方法和测试结果 5.1 系统测试仪器及设备 5.2 测试方法 5.3 测试结果 结束语........................................... 参考文献.…………………………………….……….……………
题目：智能家居管理系统 摘要（中英文） 基于物联网的思想，系统由三部分组成，终端部分、传输部分和服务器部分，终端部分和传输部分分别由一片MSP430F2616单片机控制，终端部分采集、控制，传输部分由一片单片机与W5100连接用于连接互联网，在PC机上面建有服务器，能在其它客户端访问网页并通过网页控制。 Based on the content of “The Internet of things”, this system consists of parts, terminal part, transmission parts and server part, terminal part and transmission part are both controlled by MCU MSP430F2616.And the terminal part in charge of collecting information and controlling "things", while the transmission part consists of a MCU and part SW5100 part. There is a server in a PC, we can scan the webpage as a client and control your device via this webpage. 1.引言 系统的设计基于物联网的思想，物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是“The Internet of things”。其基本思想是以互联网为媒介，实现远程监督、控制。它在各个领域有着非常广泛的应用。本系统基于这种思想，提供了一种具体的实现方案，以四个LED为例，四个LED由控制终端控制，通过传输部分传输到PC机服务器端，通过其它互联网端能登陆网页，并能操作控制端，以实现远程监控。本系统除了能控制4个LED，还能够采集温度，并在网页上实时更新，以该系统为模板，可以扩展出更多的功能，实现更为复杂的功能。 2.系统方案 控制部分和传输部分均用TI公司MSP430F2616主控芯片控制，传输部分由该单片机与W5100以太网模块完成网络连接。用户可通过电脑、手机等客户端上网，完成远程监控。 系统设计方案用框图如下所示：