单片机综合设计实验中的智能窗户设计
发布时间：2022-06-03 19:21
针对单片机（MCU）综合设计实验,以单片机为核心,设计了智能窗户控制系统。该系统具有蓝牙无线通信功能,可通过手机App控制窗户的打开和闭合。在打开状态下,可根据传感器的检测结果自动控制窗户闭合。使用雨滴传感器、湿度传感器TH11、PM2.5传感器等进行环境检测,通过LCD进行状态显示,采用App Inventor进行手机App的设计。该项目紧密结合实际应用,多知识点结合,易于发挥学生主动性和创造性,取得了较好的效果。
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
系统功能框图
72实验技术与管理以通过雨滴检测等自动关闭窗户，系统框图如图1所示。图1系统功能框图2智能窗户功能设计实现2.1电机驱动设计智能窗户的打开和关闭通过推窗器控制，其核心器件为电机，自带过流保护装置，在窗户完全打开或闭合时，自动停止运行，实物如图2所示。图2推窗器控制的智能窗户推窗器的驱动使用大功率H桥驱动模块，其H桥示意图如图3所示。单片机的控制引脚通过输入端IN1、IN2、IN3、IN4实现对电机的正转、反转、启动、停止控制。当IN1、IN4为高电平，IN2、IN3为低电平时，电机正转，推窗器打开窗户；当IN1、IN4为低电平，IN2、IN3为高电平时，电机反转，推窗器关闭窗户；IN1、IN2或IN3、IN4同时为高电平，其他输入为低电平时，为停止状态；IN1、IN3或IN2、IN4不能同时为高，否则将烧毁H桥电路。图3电机驱动原理框图2.2雨滴检测传感器下雨时，智能窗户的雨滴传感器可以有效解决雨天忘记关窗的问题，其原理图如图4所示。图4雨滴传感器原理图传感器的感知部分为互不导通的导线网，当没有雨时，导线网处于断路状态，三极管Q1无法导通，传感器输出为低电平；当雨滴落在导线网上，导致电路短路，三级管Q1导通，传感器输出为高电平。MCU通过检测雨滴传感器的电平来判断下雨状态，并根据电平变化，控制推窗器关闭或打开窗户。2.3PM2.5检测近年来，雾霾的危害越来越受到人们的重视。智能窗户具有PM2.5检测功能，可以在PM2.5浓度过高时自动将窗户关闭，从而减小雾霾对人们健康造成的伤害。雾霾的检测使用GP2Y1010AU0F，其是一种光学粉尘传感器[9]，结构框图如图5所示。传感器内部有红外发射和接收管，根据灰尘的浓度不同，接收管会输出不同值的模拟电压，经过放大后输出，单片机
72实验技术与管理以通过雨滴检测等自动关闭窗户，系统框图如图1所示。图1系统功能框图2智能窗户功能设计实现2.1电机驱动设计智能窗户的打开和关闭通过推窗器控制，其核心器件为电机，自带过流保护装置，在窗户完全打开或闭合时，自动停止运行，实物如图2所示。图2推窗器控制的智能窗户推窗器的驱动使用大功率H桥驱动模块，其H桥示意图如图3所示。单片机的控制引脚通过输入端IN1、IN2、IN3、IN4实现对电机的正转、反转、启动、停止控制。当IN1、IN4为高电平，IN2、IN3为低电平时，电机正转，推窗器打开窗户；当IN1、IN4为低电平，IN2、IN3为高电平时，电机反转，推窗器关闭窗户；IN1、IN2或IN3、IN4同时为高电平，其他输入为低电平时，为停止状态；IN1、IN3或IN2、IN4不能同时为高，否则将烧毁H桥电路。图3电机驱动原理框图2.2雨滴检测传感器下雨时，智能窗户的雨滴传感器可以有效解决雨天忘记关窗的问题，其原理图如图4所示。图4雨滴传感器原理图传感器的感知部分为互不导通的导线网，当没有雨时，导线网处于断路状态，三极管Q1无法导通，传感器输出为低电平；当雨滴落在导线网上，导致电路短路，三级管Q1导通，传感器输出为高电平。MCU通过检测雨滴传感器的电平来判断下雨状态，并根据电平变化，控制推窗器关闭或打开窗户。2.3PM2.5检测近年来，雾霾的危害越来越受到人们的重视。智能窗户具有PM2.5检测功能，可以在PM2.5浓度过高时自动将窗户关闭，从而减小雾霾对人们健康造成的伤害。雾霾的检测使用GP2Y1010AU0F，其是一种光学粉尘传感器[9]，结构框图如图5所示。传感器内部有红外发射和接收管，根据灰尘的浓度不同，接收管会输出不同值的模拟电压，经过放大后输出，单片机
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于智能家居的电工电子实训改革[J]. 刘晨,鲍玉斌,刘佳良,张立立,任晓光. 实验室科学. 2018(05)
[2]基于ZigBee技术的多传感器智能窗设计[J]. 李敏,孙学龙,李均,党炫杨. 实验科学与技术. 2018(05)
[3]基于App Inventor设计的蓝牙通信实验的开发[J]. 高明华,肖佳豪,许丽金,张玥,张玲娜. 实验技术与管理. 2018(03)
[4]物联网智能家居的远程视频监控系统设计[J]. 颜珂斐,杜娥. 实验技术与管理. 2018(03)
[5]面向工程实践能力培养的电子技术实验系统[J]. 白煜,李香萍,刘开华. 实验技术与管理. 2017(07)
[6]基于单片机和虚拟仪器的粉尘浓度检测装置[J]. 张飞,钱金法. 实验室研究与探索. 2017(04)
[7]基于开放实验培养学生创新思维模式的探索[J]. 张立立,杨文谷,李大宇,王明全. 实验技术与管理. 2016(07)
[8]室内环境智能控制系统设计[J]. 张静,石煜,杨继森,彭强,薛亮. 实验室研究与探索. 2016(07)
[9]单片机课程实验教学的改革与实践[J]. 戴丽佼. 实验科学与技术. 2015(06)
[10]基于物联网智能家居系统的综合创新性实验设计[J]. 王海,王志红,梁科,张颖. 实验室科学. 2015(06)
本文编号：3653330
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
系统功能框图
72实验技术与管理以通过雨滴检测等自动关闭窗户，系统框图如图1所示。图1系统功能框图2智能窗户功能设计实现2.1电机驱动设计智能窗户的打开和关闭通过推窗器控制，其核心器件为电机，自带过流保护装置，在窗户完全打开或闭合时，自动停止运行，实物如图2所示。图2推窗器控制的智能窗户推窗器的驱动使用大功率H桥驱动模块，其H桥示意图如图3所示。单片机的控制引脚通过输入端IN1、IN2、IN3、IN4实现对电机的正转、反转、启动、停止控制。当IN1、IN4为高电平，IN2、IN3为低电平时，电机正转，推窗器打开窗户；当IN1、IN4为低电平，IN2、IN3为高电平时，电机反转，推窗器关闭窗户；IN1、IN2或IN3、IN4同时为高电平，其他输入为低电平时，为停止状态；IN1、IN3或IN2、IN4不能同时为高，否则将烧毁H桥电路。图3电机驱动原理框图2.2雨滴检测传感器下雨时，智能窗户的雨滴传感器可以有效解决雨天忘记关窗的问题，其原理图如图4所示。图4雨滴传感器原理图传感器的感知部分为互不导通的导线网，当没有雨时，导线网处于断路状态，三极管Q1无法导通，传感器输出为低电平；当雨滴落在导线网上，导致电路短路，三级管Q1导通，传感器输出为高电平。MCU通过检测雨滴传感器的电平来判断下雨状态，并根据电平变化，控制推窗器关闭或打开窗户。2.3PM2.5检测近年来，雾霾的危害越来越受到人们的重视。智能窗户具有PM2.5检测功能，可以在PM2.5浓度过高时自动将窗户关闭，从而减小雾霾对人们健康造成的伤害。雾霾的检测使用GP2Y1010AU0F，其是一种光学粉尘传感器[9]，结构框图如图5所示。传感器内部有红外发射和接收管，根据灰尘的浓度不同，接收管会输出不同值的模拟电压，经过放大后输出，单片机
72实验技术与管理以通过雨滴检测等自动关闭窗户，系统框图如图1所示。图1系统功能框图2智能窗户功能设计实现2.1电机驱动设计智能窗户的打开和关闭通过推窗器控制，其核心器件为电机，自带过流保护装置，在窗户完全打开或闭合时，自动停止运行，实物如图2所示。图2推窗器控制的智能窗户推窗器的驱动使用大功率H桥驱动模块，其H桥示意图如图3所示。单片机的控制引脚通过输入端IN1、IN2、IN3、IN4实现对电机的正转、反转、启动、停止控制。当IN1、IN4为高电平，IN2、IN3为低电平时，电机正转，推窗器打开窗户；当IN1、IN4为低电平，IN2、IN3为高电平时，电机反转，推窗器关闭窗户；IN1、IN2或IN3、IN4同时为高电平，其他输入为低电平时，为停止状态；IN1、IN3或IN2、IN4不能同时为高，否则将烧毁H桥电路。图3电机驱动原理框图2.2雨滴检测传感器下雨时，智能窗户的雨滴传感器可以有效解决雨天忘记关窗的问题，其原理图如图4所示。图4雨滴传感器原理图传感器的感知部分为互不导通的导线网，当没有雨时，导线网处于断路状态，三极管Q1无法导通，传感器输出为低电平；当雨滴落在导线网上，导致电路短路，三级管Q1导通，传感器输出为高电平。MCU通过检测雨滴传感器的电平来判断下雨状态，并根据电平变化，控制推窗器关闭或打开窗户。2.3PM2.5检测近年来，雾霾的危害越来越受到人们的重视。智能窗户具有PM2.5检测功能，可以在PM2.5浓度过高时自动将窗户关闭，从而减小雾霾对人们健康造成的伤害。雾霾的检测使用GP2Y1010AU0F，其是一种光学粉尘传感器[9]，结构框图如图5所示。传感器内部有红外发射和接收管，根据灰尘的浓度不同，接收管会输出不同值的模拟电压，经过放大后输出，单片机
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于智能家居的电工电子实训改革[J]. 刘晨,鲍玉斌,刘佳良,张立立,任晓光. 实验室科学. 2018(05)
[2]基于ZigBee技术的多传感器智能窗设计[J]. 李敏,孙学龙,李均,党炫杨. 实验科学与技术. 2018(05)
[3]基于App Inventor设计的蓝牙通信实验的开发[J]. 高明华,肖佳豪,许丽金,张玥,张玲娜. 实验技术与管理. 2018(03)
[4]物联网智能家居的远程视频监控系统设计[J]. 颜珂斐,杜娥. 实验技术与管理. 2018(03)
[5]面向工程实践能力培养的电子技术实验系统[J]. 白煜,李香萍,刘开华. 实验技术与管理. 2017(07)
[6]基于单片机和虚拟仪器的粉尘浓度检测装置[J]. 张飞,钱金法. 实验室研究与探索. 2017(04)
[7]基于开放实验培养学生创新思维模式的探索[J]. 张立立,杨文谷,李大宇,王明全. 实验技术与管理. 2016(07)
[8]室内环境智能控制系统设计[J]. 张静,石煜,杨继森,彭强,薛亮. 实验室研究与探索. 2016(07)
[9]单片机课程实验教学的改革与实践[J]. 戴丽佼. 实验科学与技术. 2015(06)
[10]基于物联网智能家居系统的综合创新性实验设计[J]. 王海,王志红,梁科,张颖. 实验室科学. 2015(06)
本文编号：3653330
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