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单片机开发

智能关窗器单片机


基于单片机的雨天智能关窗器设计

雨天智能关窗器由控制器系统、传感器系统、执行器系统和显示器系统组成。控制器系统是单片机,传感器系统由雨滴传感器和温度传感器组成,执行器系统是步进电机,显示器系统是LCD1602液晶屏,各系统分工明确,各司其职,相互合作,从而构成雨天智能关窗器这个统一整体。其系统结构图如图1所示。

图1 智能关窗器系统框图

一、雨天智能关窗系统工作流程

首先,先由单片机通过雨滴传感器检测外部环境,经过A/D转换后,并把信号传给单片机,再由单片机判断雨水值是否达到阈值,从而实现开关窗。其系统功能流程图如图2所示。

图2 雨天自动关窗器系统功能流程图

二、雨天智能关窗器硬件介绍

(1)单片机最小系统模块:本设计采用的是STC15W4K32S4单片机。STC系列单片机是在传统8051的基础上发展起来的。STC单片机进行了全面技术的升级与创新,相对于传统8051内核的单片机,其具有更好的性能及优点。具有宽电压范围,能在2.4~5.5V电压范围内正常工作;全部采用Flash技术,擦写次数10万次以上;采用ISP/IAP(在系统可编程/在应用可编程)技术;增强型8051CPU,1T型,即每个机器周期只有1个系统时钟,速度比传统8051单片机快8~12倍;内部具有高可靠复位电路,ISP编程时16级复位门槛电压可选,可彻底省掉外部复位电路;具有高精准的R/C内部时钟,可彻底省掉外部昂贵的晶振;ISP编程时,内部时钟5~35MHz可选;大大地提高了集成度,比如集成了8通道高速10位ADC,速度最高可达30万次每秒。

(2)雨滴传感器模块:雨滴传感器用于检测是否降雨以及雨量的大小。该传感器具有抗氧化性、导电性好、寿命长等性能,配有电位器调节灵敏度,工作电压为3.3V~5V,使用宽电压LM393比较器。当下雨时,通过雨滴传感器,利用水的导电性的原理,本不相通的感应板就导通了,经过A/D转换后传给单片机,并在LCD液晶屏上显示降雨量。

(3)温度传感器模块:该设计采用的温度传感器是LM35D,用于检测室外的温度,将模拟量转化为数字量后,并在LCD1602液晶屏中显示。该传感器具有灵敏度高、线性度好、工作电压较宽和非常省电等优点。该传感器输出电压与摄氏温标呈线性的关系,当温度为0℃时,输出为0V,每当温度每升高1℃,输出电压就增加10mV。其转化公式为U=T×10mV。

(4)步进电机驱动模块:步进电机顾名思义就是步进转动,其功能是将脉冲的电信号转换成相应的角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就会转动一个角度。电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲的个数,而不随负载的变化而变化。步进电机驱动电路需要ULN2003驱动芯片实现,ULN2003驱动芯片是由高耐压、大电流、内部有7个硅NPN型达林顿管组成。ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据;ULN2003工作电压高,工作电流大,灌电流可达500mA,并且能够在关态时承受50V的电压,输出还可以在高负载电流并行运行。在该设计中,步进电机的作用是实现开关窗。

(5)显示器模块:显示器采用的是LCD1602液晶屏,其能够显示32个字符,2行显示,即16列×2行。有电位器,可以自行调节对比度,LCD内部有复位电路,可以用来提供各种控制命令,比如:清屏、字符闪烁、光标显示、字符移位等等。在该设计中用于显示室外温度、降雨量以及窗户的开关状态。

三、雨天智能关窗器系统测试结果

实验中,我们设置阈值为30,在自动模式下,当降雨量大于30时,实现自动关窗。当降雨量小于30时,窗户自动打开。在手动模式下,设备在按键的控制下实现开关窗。自动和手动模式可以任意切换。经过反复地实验、测试,验证了该设备性能运行稳定可靠。

总结

智能家居给人们的生活带来了新的体验,而且随着科技的发展将会进一步改善我们的生活,雨天智能关窗系统为人们解决了生活中的实际问题。今后,在这个设备的基础上将会增加更多的功能,诸如智能报警系统,智能防盗系统,打造一个舒适智能的家居空间。

以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于单片机的雨天智能关窗器设计技术。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商,出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案,还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。

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