智能節(jié)能窗戶控制系統(tǒng)的設計

智能節(jié)能窗戶控制系統(tǒng)的設計,智能,節(jié)能,窗戶,控制系統(tǒng),設計 1 本科生畢業(yè)設計 (論文 )文獻綜述 設計 (論文 )題目 智能節(jié)能窗戶開關(guān)系統(tǒng)的設計 作者所在系 別 機電工程 作者所在專業(yè) 車輛工程 作者所在班級 者 姓 名 尤焜 作 者 學 號 201322413 指導教師姓名 孟立新 指導教師職稱 副教授 完 成 時 間 2017 年 3 月 北華航天工業(yè)學院教務處制 2 說 明 1． 根據(jù)學校《畢業(yè)設計 (論文 )工作暫行規(guī)定》，學生必須撰寫畢業(yè)設計 (論文 )文獻綜述。文獻綜述作為畢業(yè)設計 (論文 )答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2． 文獻綜述 應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計 (論文 )工作前期內(nèi)完成，由指導教師簽署意見并經(jīng)所在專業(yè)教研室審查。 3．文獻綜述各項內(nèi)容要實事求是，文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．學生撰寫文獻綜述， 閱讀的主要參考文獻應在 10 篇以 上（ 土建類專業(yè)文獻篇數(shù)可酌減） ，其中外文資料應占一定比例。本學科的基礎和專業(yè)課教材一般不應列為參考資料。 5．文獻綜述的撰寫格式按畢業(yè)設計 (論文 )撰寫規(guī)范的要求，字數(shù)在 2000字左右。文獻綜述應與開題報告同時提交。 3 智能節(jié)能窗戶開關(guān)系統(tǒng)的設計 摘要： 智能窗戶控制系統(tǒng)使用機械傳動控制窗戶的開關(guān)與窗簾的開合，機械部分由步進電機提供動力，通過設計動滑輪組在運動部件和窗架間進行傳動。電子自動控制系統(tǒng)部分包含濕度溫度探測傳感器模塊、光敏電阻傳感器模塊、煙霧探測傳感器模塊、紅外檢測防盜模塊、換風控制模塊。 各傳感器將探測到的變化反映到單片機口，由單片機根據(jù)信號的變化 (即電平的高低 )判斷外界環(huán)境的變化，然后根據(jù)內(nèi)部設定的程序發(fā)出命令，控制機械傳動部分實現(xiàn)相應的動作。該系統(tǒng)是基于 51 單片機控制多功能智能窗的設計，能根據(jù)外界的天氣情況和室內(nèi)空氣情況來控制窗體的開啟和關(guān)閉。系統(tǒng)的主要模塊包括：有毒氣體檢測模塊、紅外防盜模塊、濕度檢測模塊、風速檢測模塊、聲光報警模塊以及電機驅(qū)動模塊。 關(guān)鍵詞： 傳感器 檢測 控制 電機驅(qū)動 課題意義 目前市場上智能家居雖然集成了家居生活有關(guān)的設施，但是對于各部分不能做到細致具體的設計，常常忽略了一些必要的功能（如煙霧檢測功能、溫濕度檢測功能、紅外檢測報警功能、自動換氣功能）或者不夠人性化。而窗戶是智能家居的一個重要的組成部分，因此更好地實現(xiàn)窗戶的智能控制和安全防護提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性顯得尤為重要。當今世界建筑正朝著智能化方向發(fā)展，這種發(fā)展趨勢也正是人類社會文明程度在一定歷史時期的體現(xiàn)。多功能智能窗戶系統(tǒng)在我國還剛剛興起，但其發(fā)展前景廣闊，推廣和應用多功能窗戶系統(tǒng)具 有重要的現(xiàn)實意義?，F(xiàn)在使用的窗戶大多數(shù)是單純的推拉式或平移式的，并且與自動控制毫不沾邊，更不用說智能化了。如果使窗戶具有一定的智能，如下雨則自動關(guān)、室內(nèi)有害氣體超標則自動開、有盜賊入內(nèi)則自動報警等，就會給人們的居家生活帶來諸多方便，從而進一步提高人們的生活質(zhì)量。沿著這樣的思路，本文設計了以 片機為中央控制器的智能窗。該多功能智能窗能自動識別室內(nèi)外環(huán)境并根據(jù)環(huán)境不同驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)，開啟或者閉合窗戶。給人們?nèi)粘Ｉ顜順O大的方便。這些都將改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的生活方式，并提高了人們的生活質(zhì)量。其二，牽動一 大批產(chǎn)業(yè)。單片機控制的多功能智能窗產(chǎn)品面向家庭用戶，其應用市場是龐大的，發(fā)展前景也是廣闊的，必將吸引大批各類企業(yè)介入，從而牽動一大批產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其三，開拓一個嶄新的市場。多功能智能窗系統(tǒng)牽動了許多的行業(yè)，有利于其它相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。本設計希望開發(fā)一種在普通窗的基礎上改進的智能關(guān)窗裝置，該裝置裝有傳感器，能夠根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境自動實現(xiàn)開關(guān)窗。因此開發(fā)一款基于單片機的多功能智能窗系統(tǒng)是很有必要的。在我國智能家居也成為近年來一個最熱門的話題之一 ,作為“居室眼睛”的窗戶也成為了其中必不可少的一部分 ,引發(fā)了不少研究。 智 能家居控制系統(tǒng)的應用讓人們在家中能夠享受到更安全、更舒適、更方便的生活，并且使生活更具有人性化，而現(xiàn)代家居中，窗戶具有良好的裝飾、采光和阻擋灰塵空氣循環(huán)的主要途徑，但同時也是盜竊非法進屋的一個重要途徑，雖然現(xiàn)在很多家庭為了防盜通常采用鋼筋結(jié)構(gòu)的防盜網(wǎng)加固在窗戶外，這樣是起到了防盜功能，但一4 旦發(fā)生火災等緊急情況，窗外的防盜網(wǎng)大大的降低了人們求生或逃生的機會，所以智能窗戶的基本要求不能降低。但是當前大部分窗戶控制系統(tǒng)在一定程度上不是很完善，而且沒有安防檢測功能，在發(fā)生意外時只是開窗或關(guān)窗，而使用者完全沒有發(fā)現(xiàn)的 意識；有的產(chǎn)品沒有換風系統(tǒng)，如果當一氧化碳或煙霧超標時，不能以最快的速度排出室內(nèi)的一氧化碳或煙霧，有的產(chǎn)品沒有紅外感應安防的功能，不能盡快的通知主人可能有小偷進家，所以“居室眼睛”智能窗戶控制系統(tǒng)它能在下雨且家中無人時 ,自動關(guān)閉以防止雨水進入損壞室內(nèi)財物 ,室內(nèi)有害氣體超標則自動開窗 ,有盜賊入內(nèi)則自動報警 ,當室內(nèi)溫濕度過高或過低時 ,自動監(jiān)測調(diào)節(jié)環(huán)境 ,使窗戶真正的智能起來 ,就會給人們的居家生活帶來諸多方便，從而進一步提高人們的生活質(zhì)量。 2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 多功能智能窗系統(tǒng)在我國還剛剛興起，但其發(fā)展前景廣闊，推廣 和應用多功能智能窗系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。該產(chǎn)品可以形成大規(guī)模生產(chǎn)，普及全國市場，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。另外，該多功能智能窗還可以廣泛應用于賓館、飯店、寫字樓、會議廳、學校、醫(yī)院等各種公共場所，因此該產(chǎn)品具有廣闊的市場前景。其一，改變?nèi)藗兊纳罘绞?。單片機控制的多功能智能窗有豐富的智能化功能，為家庭用戶營造了一個高效、舒適、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。在生活中，普通窗戶已經(jīng)不能滿足防火，防盜，防雨等一些智能要求，因此就誕生了智能窗戶。目前來說，智能窗戶的概念得到了廣泛的發(fā)展和應用，許多生產(chǎn)企業(yè)都在不斷創(chuàng)新和發(fā)展智能 窗戶的作用，力求給現(xiàn)代社會的居民們帶來更方便、安全、環(huán)保的生活。原始的窗戶智能滿足基本的防風雨、防盜等一些手動控制功能，但是人為總有很多意外和不足，導致給居民們帶了很多不利影響，所以人們產(chǎn)生了設計智能窗戶的想法，通過智能系統(tǒng)更可靠地控制窗戶開關(guān)，方便居民生活，保證居民安全。最初的智能窗戶功能很簡單，比如通過檢測風雨，自動關(guān)窗戶；比如根據(jù)按鈕控制電機完成窗戶開關(guān)。這些都是很初級的智能控制，不能滿足居民們對智能窗戶的更多、更高要求。所以現(xiàn)代智能窗戶加入了很多創(chuàng)新功能，比如通過對風、雨、有害氣體、日照度等環(huán)境因素 的檢測和采集，再通過中央處理器對窗戶進行相應的開關(guān)動作。 3目前研究存在的問題 當前大部分窗戶在有煙霧過大時，或者在下雨天有雨水濺入時都要通過手動去開窗或關(guān)窗。在空氣比較悶熱時（超過 26° C），不能自動進行開窗以及通風換風，而且現(xiàn)在很多城市（揭陽、清遠、韶關(guān)、廣州，深圳等等） 入肺顆粒物）季均濃度都超過了國家空氣新標準規(guī)定的二級限值 35 微克 /立方米，嚴重危害人體健康，而現(xiàn)在大部分窗戶都沒有過濾裝置，為了提高人們的生活質(zhì)量，我們可以通過在窗戶上的換風裝置上裝一個 濾器，而且這個過濾器 可以手動卸掉，進行定時清潔?，F(xiàn)在大多數(shù)的窗戶系統(tǒng)都沒有安防的功能，當有小偷想從窗戶進入偷竊，不能及時發(fā)現(xiàn)，造成很大的損失，所以在窗戶上裝紅外檢測防盜系統(tǒng)，能夠及時報警，盡量避免不必要的損失等等。 在我國智能家居也成為近年來一個最熱門的話題之一 ,作為“居室眼睛”的窗戶也成為了其中必不可少的一部分 ,引發(fā)了不少研究。 智能家居控制系統(tǒng)的應用讓人們在家中能夠享受到更安全、更舒適、更方便的生活，并且使生活更具有人性化，而現(xiàn)代5 家居中，窗戶具有良好的裝飾、采光和阻擋灰塵空氣循環(huán)的主要途徑，但同時也是盜竊非法進屋的 一個重要途徑，雖然現(xiàn)在很多家庭為了防盜通常采用鋼筋結(jié)構(gòu)的防盜網(wǎng)加固在窗戶外，這樣是起到了防盜功能，但一旦發(fā)生火災等緊急情況，窗外的防盜網(wǎng)大大的降低了人們求生或逃生的機會，所以智能窗戶的基本要求不能降低。但是當前大部分窗戶控制系統(tǒng)在一定程度上不是很完善，而且沒有安防檢測功能，在發(fā)生意外時只是開窗或關(guān)窗，而使用者完全沒有發(fā)現(xiàn)的意識；有的產(chǎn)品沒有換風系統(tǒng)，如果當一氧化碳或煙霧超標時，不能以最快的速度排出室內(nèi)的一氧化碳或煙霧，有的產(chǎn)品沒有紅外感應安防的功能，不能盡快的通知主人可能有小偷進家，所以“居室眼睛”智能窗戶 控制系統(tǒng)它能在下雨且家中無人時 ,自動關(guān)閉以防止雨水進入損壞室內(nèi)財物 ,室內(nèi)有害氣體超標則自動開窗 ,有盜賊入內(nèi)則自動報警。智能窗戶控制系統(tǒng)的設計通過硬件和軟件的設計同時考慮多種情況，解決了大部分問題，經(jīng)過多次調(diào)試和修改，成功的將多種傳感器集成進系統(tǒng)中，完好的實現(xiàn)了各項功能設計。該智能窗讓人在不同的環(huán)境狀況中或出門在外時不用擔心窗戶的開合情況。讓人在無法手動直接控制時能夠通過紅外遙控控制窗戶；夜間發(fā)生入室行為時窗戶會自動報警，為人們生活提供方便和安全；當不啟用智能窗系統(tǒng)時，也可以通過手動對窗戶進行開關(guān)，更具人性化 。 針對一些老式窗戶還存在一定難度進行改造實現(xiàn)使其具有智能化、人性化；但該窗戶智能設計仍然具有較大的提升空間。例如：該智能窗戶系統(tǒng)還可以在窗戶玻璃上裝震動傳感器，當有小偷破窗而進時，能及時知道有人是在破窗而進并進行報警；也可以在窗戶控制系統(tǒng)上安裝 室內(nèi)有害氣體濃度過高時 |有小偷入室偷竊時，可以及時通過短信通知主人；還可以將智能窗戶控制系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，主人可以通過手機或終端對窗戶的檢測了解家里的情況，這樣可以為人們的生活提供更多的安全保障。 6 參考文獻 [1]楊振江 單片機原理與實踐指導 中國電力出版社 2008 [2]譚浩強 C 程序設計（第三版） 清華大學出版社 2005 [3]閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎（第四版） 高等教育出版社 1998 [4]童詩白，華成英 四版）高等教育出版社 2001 [5]王元慶 新型傳感器原理及應用 機械工業(yè)出版社 2002 [6]堂賢遠，劉歧山 傳感器原理及應用 電子科技大學出版社 2000 [7]郭天祥 新概念 51 單片機 C 語言教程：入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略 電子工 業(yè)出版社 2009 [8]宋文緒 傳感器與檢測技術(shù) 高等教育出版社 2004 [9]來清民 傳感器與單片機接口實例 北京航空航天大學出版社 2008 [10]彭偉 單片機 C 語言程序設計實訓 100 例：基于 8051+真 電子工業(yè)出版社 2009 [11]王化祥、張淑英 傳感器原理及應用 天津大學出版社 2007 [12]趙建領、弓雷 51 系列單片機開發(fā)寶典（第二版） 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V. a on ] ,2002 [16]to ].. 1995 [17]].. 2008 7 畢 業(yè) 設 計（論 文）文 獻 綜 述 指導教師意見 指導教師： 年 月 日 專業(yè)教研室審查意見 負責人： 年 月 日