畢業(yè)論文-基于單片機(jī)的智能防風(fēng)雨系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、大連東軟信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）論文題目論文題目：基于單片機(jī)的智能防風(fēng)雨系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系 所：電子工程系 專 業(yè)：電子信息工程（嵌入式系統(tǒng)工程方向） 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 導(dǎo)師職稱：講師 完成日期：2014年04月16日 大連東軟信息學(xué)院Dalian Neusoft University of Information大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 IV基于單片機(jī)的智能防風(fēng)雨系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘 要本系統(tǒng)采用夏天氣溫較高，我們家里一般都是開窗通風(fēng)降溫避暑，在主人離開家后，往往也不關(guān)閉窗戶，一旦下雨，在無(wú)人關(guān)窗的情況下，雨水會(huì)順著窗戶進(jìn)入室內(nèi)，使室內(nèi)潮濕，一旦落入家用電器中，

2、還有火災(zāi)隱患，本課題將設(shè)計(jì)一個(gè)下雨自動(dòng)關(guān)窗器，傳感器檢測(cè)到下雨后，立即關(guān)閉窗戶，以避免造成損失。本設(shè)計(jì)制作一個(gè)智能自動(dòng)關(guān)窗系統(tǒng)，天氣下雨時(shí)，具有自動(dòng)檢測(cè)判斷并自動(dòng)做出反應(yīng)的功能，同時(shí)關(guān)窗動(dòng)作要能恰到好處；在這個(gè)基礎(chǔ)上還可進(jìn)一步增加其它智能化功能（如狂風(fēng)時(shí)自動(dòng)關(guān)窗戶、檢測(cè)到有毒氣體自動(dòng)關(guān)窗戶等）。在預(yù)計(jì)成果是完成以下目標(biāo)，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)完成后，實(shí)用雨水或者人工實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，單片機(jī)會(huì)自動(dòng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。連帶的將窗戶關(guān)閉。完全可以實(shí)現(xiàn)下雨?duì)顟B(tài)下，自動(dòng)關(guān)窗器可以輕松實(shí)現(xiàn)觀察功能。本課題開發(fā)一種在普通窗的基礎(chǔ)上改進(jìn)的智能關(guān)窗裝置，該裝置裝有雨水傳感器，每當(dāng)下雨，窗戶便自動(dòng)關(guān)閉，解除用戶的后顧之憂。關(guān)鍵詞：自動(dòng)關(guān)

3、窗系統(tǒng)，單片機(jī)，傳感器大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） AbstractAutomatic Water Heater System Based on MCUAbstractThe system uses high temperatures of summer, our house windows open for ventilation are generally cool summer, after the owner to leave the house, and often do not close the window, when it rains, nobody close the

4、window, the rain will be along the window into the indoor, indoor humidity, once fell into the household appliances, as well as fire hazards, the subject will be designed to and a rainy automatically close the window, the sensor detects rain, immediately turn off the windows, in order to avoid losse

5、s.A rainy day design automatically closing a window system, with automatic detection to determine and automatically respond to the weather when it rains, while closing a window action to be able to enjoy a wide range of other intelligent functions (such as wind; on this basis can be further increase

6、d automatically when you close the windows, close the windows automatically detects toxic gases). Expected outcomes is to complete the following objectives in the design is complete, the practical rain or artificial course of the experiment, the microcontroller will automatically control the motor r

7、otation. The associated windows closed. Can achieve under rain, automatically closing a window can easily achieve the observed features.This issue to develop an improved intelligence on the basis of ordinary window to close the window, the apparatus is equipped with a rain sensor When it rains, the

8、windows will automatically shut down, the lifting of the users worries.Key words: Automatically close the window system, microcontroller, sensors大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄目 錄 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc380610605 h I第1章緒 論 PAGEREF _Toc380610606 h 11.1 論文研究主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc380610607 h 11.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 PAGEREF _To

9、c380610608 h 1第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹 PAGEREF _Toc380610609 h 32.1 關(guān)鍵性開發(fā)技術(shù)的介紹 PAGEREF _Toc380610610 h 32.1.1 單片機(jī)功能介紹 PAGEREF _Toc380610611 h 32.1.2 雨水傳感器功能介紹 PAGEREF _Toc380610612 h 32.1.3 霍爾傳感器功能介紹 PAGEREF _Toc380610613 h 32.1.4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)功能介紹 PAGEREF _Toc380610614 h 3第3章系統(tǒng)分析 PAGEREF _Toc380610615 h 53.1 構(gòu)架概述 PAGEREF

10、 _Toc380610616 h 53.1.1 功能構(gòu)架 PAGEREF _Toc380610617 h 53.1.2 模塊需求描述 PAGEREF _Toc380610618 h 53.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 PAGEREF _Toc380610619 h 63.3 系統(tǒng)任務(wù)的可行性分析 PAGEREF _Toc380610620 h 63.3.1 技術(shù)可行性 PAGEREF _Toc380610621 h 63.3.2 系統(tǒng)安全性分析 PAGEREF _Toc380610622 h 7第4章系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc380610623 h 84.1設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想和原則 PAGEREF _T

11、oc380610624 h 84.1.1指導(dǎo)思想 PAGEREF _Toc380610625 h 84.1.2軟件設(shè)計(jì)原則 PAGEREF _Toc380610626 h 84.2系統(tǒng)組成概述 PAGEREF _Toc380610627 h 94.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)及其簡(jiǎn)單應(yīng)用 PAGEREF _Toc380610628 h 94.2.2時(shí)鐘電路簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc380610629 h 94.2.3 復(fù)位電路簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc380610630 h 104.3系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc380610631 h 114.4系統(tǒng)控制流程 PAGEREF _

12、Toc380610632 h 12第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc380610633 h 135.1 軟件實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc380610634 h 135.1.1軟件概述 PAGEREF _Toc380610635 h 135.1.2 程序功能實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc380610636 h 135.2 硬件實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc380610637 h 155.2.1硬件概述 PAGEREF _Toc380610638 h 155.2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc380610639 h 155.2.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路功能實(shí)現(xiàn) PAGERE

13、F _Toc380610640 h 165.2.4 雨水檢測(cè)器功能實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc380610641 h 175.2.5霍爾傳感器電路 PAGEREF _Toc380610642 h 17第6章系統(tǒng)測(cè)試 PAGEREF _Toc380610643 h 196.1 測(cè)試方案及測(cè)試用例 PAGEREF _Toc380610644 h 196.2 系統(tǒng)功能結(jié)論分析 PAGEREF _Toc380610645 h 19第7章結(jié)論 PAGEREF _Toc380610646 h 21參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc380610647 h 22致 謝 PAGEREF _Toc3806106

14、48 h 23大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 第1章緒 論本系統(tǒng)采用夏天氣溫較高，我們家里一般都是開窗通風(fēng)降溫避暑，在主人離開家后，往往也不關(guān)閉窗戶，一旦下雨，在無(wú)人關(guān)窗的情況下，雨水會(huì)順著窗戶進(jìn)入室內(nèi)，使室內(nèi)潮濕，一旦落入家用電器中，還有火災(zāi)隱患，本課題將設(shè)計(jì)一個(gè)下雨自動(dòng)關(guān)窗器，傳感器檢測(cè)到下雨后，立即關(guān)閉窗戶，以避免造成損失。本設(shè)計(jì)制作一個(gè)智能自動(dòng)關(guān)窗系統(tǒng)，天氣下雨時(shí)，具有自動(dòng)檢測(cè)判斷并自動(dòng)作出反應(yīng)的功能，同時(shí)關(guān)窗動(dòng)作要能恰到好處；在這個(gè)基礎(chǔ)上還可進(jìn)一步增加其它智能化功能（如狂風(fēng)時(shí)自動(dòng)關(guān)窗戶、檢測(cè)到有毒氣體自動(dòng)關(guān)窗戶等）。在預(yù)計(jì)成果是完成以下目標(biāo)，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)完成后，實(shí)用雨水或者人工實(shí)驗(yàn)

15、過(guò)程中，單片機(jī)會(huì)自動(dòng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。連帶的將窗戶關(guān)閉。完全可以實(shí)現(xiàn)下雨?duì)顟B(tài)下，自動(dòng)關(guān)窗器可以輕松實(shí)現(xiàn)觀察功能。1.1 論文研究主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)使用雨水檢查傳感器，傳感器是比較簡(jiǎn)單的傳感器，控制簡(jiǎn)單，并且非常實(shí)用。1、設(shè)計(jì)一個(gè)雨水檢測(cè)傳感器，當(dāng)檢測(cè)到有雨水滴入到采集板上后，信號(hào)經(jīng)放大等處理，提供給單片機(jī)一個(gè)穩(wěn)定的報(bào)警信號(hào)。2、設(shè)計(jì)一個(gè)模擬窗戶，用步進(jìn)電機(jī)控制窗戶的開和關(guān)，用ULN2003驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)；3、單片機(jī)檢測(cè)到雨水信號(hào)后，啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)閉窗戶；雨過(guò)天晴后自動(dòng)打開窗戶。本系統(tǒng)主要由七部分組成：1傳感器及信號(hào)處理部分：檢測(cè)的濕度信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后變成可處理的數(shù)字信號(hào)。2、以STC89C51組成的

16、中央處理單元：處理信號(hào)并發(fā)出控制命令。3、提醒報(bào)警電路：給出提醒報(bào)警信號(hào)當(dāng)外部紅外線檢測(cè)器有阻斷時(shí)。4、顯示軟件：用LCD1602作為顯示設(shè)備顯示濕度、溫度、可燃?xì)怏w等狀態(tài)的顯示。5、指示燈電路：當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)指示燈亮燈并提示可運(yùn)行。6、電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分：當(dāng)STC89C51接收到外部信號(hào)關(guān)閉窗戶時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備。7、限位開關(guān)電路：當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)窗戶動(dòng)作到達(dá)一定位置時(shí)，遇限位開關(guān)讓電機(jī)停止。以上的功能和設(shè)計(jì)充分利用了單片機(jī)和顯示屏的配合功能，是一款典型的單片機(jī)配合顯示屏的產(chǎn)品。1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對(duì)安全、舒適、健康的生活需求變得日益迫切。而近幾年來(lái)，智能家

17、居概念已經(jīng)逐漸深入到國(guó)民的生活之中，且不斷地影響著人們的思維。因此，眾多有能力的小區(qū)、別墅用戶已經(jīng)開始安裝使用智能家居系統(tǒng)，并嘗試智能化為家居生活帶來(lái)的安全、舒適和便利。時(shí)光飛逝，日夜如梭。智能家居系統(tǒng)在經(jīng)歷了早期混亂的概念紛爭(zhēng)之后，目前已經(jīng)逐漸進(jìn)入理性時(shí)代。如今的智能家居市場(chǎng)已經(jīng)不再是海爾、微軟等專業(yè)家電控制和IT廠家的天下，越來(lái)越多的樓宇對(duì)講廠商開始涉及并深入到智能家居行業(yè)，猛烈地沖擊著樓宇對(duì)講市場(chǎng)格局，從而使得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。盡管如此，用戶的需求才是第一位的，所以各廠家的產(chǎn)品研發(fā)主要以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向。由于我國(guó)房地產(chǎn)行業(yè)的迅速發(fā)展，也帶動(dòng)了我國(guó)門窗幕墻行業(yè)的迅速發(fā)展，隨著消費(fèi)者生活水平的

18、提高，智能化的產(chǎn)品如雨后春筍，正逐步發(fā)展和壯大。而我們的智能窗戶就是在這樣的環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生的，因此具有廣闊的市場(chǎng)空間和應(yīng)用前景。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹2.1 關(guān)鍵性開發(fā)技術(shù)的介紹2.1.1 單片機(jī)功能介紹單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱，是一款典型的嵌入式微控制器。單片機(jī)英文字母縮寫是MCU，最早是在工業(yè)控制領(lǐng)域使用的，主要參與一些機(jī)械控制。將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片上是單片機(jī)起初設(shè)計(jì)理念是將，在日后的發(fā)張中，努力使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，讓其集成進(jìn)復(fù)雜在對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中更容易。單片機(jī)是從片內(nèi)僅有CPU的專用處理器衍生而來(lái)。INTEL公司設(shè)計(jì)的Z80單片機(jī)

19、是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，但是從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展方向就隨之改變。單片機(jī)又被稱作為單片微控制器，它的功能不是完成某一個(gè)邏輯，他是將計(jì)算機(jī)集成在一個(gè)芯片上，其宏觀來(lái)說(shuō)就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，只是單片機(jī)比計(jì)算機(jī)缺少了部分I/O設(shè)備，在處理能力上也有所降低?？偟膩?lái)說(shuō)：它是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)。它的質(zhì)量輕、體積小、價(jià)格便宜。是我們?yōu)閷W(xué)習(xí)和應(yīng)用開發(fā)的首選。學(xué)習(xí)和使用單片機(jī)設(shè)計(jì)電路，是我們了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最快的捷徑，也是最佳選擇。2.1.2 雨水傳感器功能介紹雨水傳感器是自行設(shè)計(jì)的一款傳感器，其原理非常簡(jiǎn)單，但是非常實(shí)用，這種傳感器在網(wǎng)上也有出售，主要是由電路板幾個(gè)互相不導(dǎo)通的銅箔。距離

20、比較近，當(dāng)有雨水的天氣，雨水落在傳感器上，會(huì)將銅箔導(dǎo)通。當(dāng)傳感器有電流后，單片機(jī)識(shí)別到高電平后即可進(jìn)行相應(yīng)的關(guān)窗操作了。2.1.3 霍爾傳感器功能介紹霍爾傳感器其原理是霍爾效應(yīng)，通過(guò)霍爾效應(yīng)制作的磁場(chǎng)傳感器?；魻栃?yīng)是磁電效應(yīng)較為典型的一種，其名字的由來(lái)就是因?yàn)榭茖W(xué)家霍爾（A.H.Hall，18551938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)了它。在后續(xù)的社會(huì)發(fā)展中，半導(dǎo)體、導(dǎo)體都是利用霍爾效應(yīng)設(shè)計(jì)的，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)的效果比金屬的更強(qiáng)，正式利用者這一現(xiàn)象，利用霍爾元件制作的各種霍爾元件，在系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、工業(yè)自動(dòng)化和信息化處理等方面應(yīng)用非常廣泛。半導(dǎo)體材料性能開發(fā)的最基本的研究就是霍爾效應(yīng)的

21、研究，半導(dǎo)體材料的重要參數(shù)包括導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等都可以通過(guò)霍爾效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定出的霍爾系數(shù)來(lái)進(jìn)行判斷出來(lái)。2.1.4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)功能介紹步進(jìn)電機(jī)是一種作為控制用的特種電機(jī), 它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度也可稱為步進(jìn)角，是可以設(shè)定的，其最重要的特性就是沒(méi)有積累誤差，利用這個(gè)關(guān)鍵特性在各種開關(guān)控制的開發(fā)和研究中得到了廣泛的應(yīng)用。需要有電子裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)才能夠使步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行，這種裝置被稱作為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其控制的核心是控制系統(tǒng)發(fā)脈沖信號(hào)可以設(shè)置單個(gè)信號(hào)發(fā)送，每發(fā)送一個(gè)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)距角，就可以將控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移。這樣就可以建立其步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與

22、脈沖信號(hào)頻率之間的正比關(guān)系。如果需要對(duì)電機(jī)精確定位，就可以控制步進(jìn)脈沖的個(gè)數(shù)和控制步進(jìn)脈沖信號(hào)的頻率。步進(jìn)電機(jī)的控制是通過(guò)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制器其步距角變小的，細(xì)分的基本概念可以簡(jiǎn)單的理解，細(xì)分驅(qū)動(dòng)器可以設(shè)置不同的工作狀態(tài)，當(dāng)設(shè)置工作在10的細(xì)分狀態(tài)時(shí)，其步距角時(shí)電機(jī)固有步距角的十分之一。驅(qū)動(dòng)器可以工作在不同細(xì)分的整步狀態(tài)，控制系統(tǒng)每個(gè)發(fā)送一個(gè)步進(jìn)脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度是1.8。將細(xì)分驅(qū)動(dòng)器工作狀態(tài)調(diào)整到100細(xì)分狀態(tài)時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)的角度改變?yōu)?.18。細(xì)分功能是驅(qū)動(dòng)器靠精確控制電機(jī)的相電流來(lái)實(shí)現(xiàn)，步進(jìn)的角度與電機(jī)沒(méi)有任何無(wú)關(guān)。低頻振蕩是步進(jìn)電機(jī)的固有特性，消除了電機(jī)的低頻振蕩是驅(qū)動(dòng)器細(xì)分后的主要優(yōu)

23、點(diǎn)。消除它的唯一途徑就是選擇細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，如果步進(jìn)電機(jī)在系統(tǒng)控制中要在共振區(qū)工作（如走圓?。筇岣唠姍C(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。尤其是對(duì)三相反應(yīng)式電機(jī)，提高了電機(jī)的分辨率。其力矩比比細(xì)分時(shí)提高約30-40%。這樣就可以減小步距角從而提高了步距的均勻度，這樣就可以提高不步進(jìn)電機(jī)的分辨率了。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第3章系統(tǒng)分析3.1 構(gòu)架概述3.1.1 功能構(gòu)架根據(jù)需求調(diào)研結(jié)果確定本系統(tǒng)主要包括以下功能模塊，如圖3.1所示。圖3.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)3.1.2 模塊需求描述（1）單片機(jī)功能簡(jiǎn)介目前單片機(jī)已經(jīng)應(yīng)用到我們生活中的各個(gè)領(lǐng)域，在我們生活的各個(gè)角落都可以找到單片機(jī)的蹤跡。其中甚至包括了導(dǎo)彈的導(dǎo)航

24、裝置、飛機(jī)上各種儀表的控制。在民用的計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸也會(huì)看到單片機(jī)的身影。在工業(yè)自動(dòng)化的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理中都會(huì)有相應(yīng)的應(yīng)用，例如：各種IC卡，民用轎車、電腦和個(gè)人電子用品的安全保障系統(tǒng)和全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，這些依靠各種各樣的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)由于其功能強(qiáng)大，價(jià)格便宜，資源豐富。其不僅被用在家庭領(lǐng)域，在自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表以及各種智能機(jī)械方面也是大范圍的應(yīng)用。在對(duì)單片機(jī)功能，架構(gòu)和資源管理的學(xué)習(xí)中造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的人才。（2）霍爾傳感器功能霍爾傳感器，直流和交流電流都可以測(cè)量，普通電流互感器只能測(cè)量交流電流，普通電流互感器，使用時(shí)，二次側(cè)不能開路，霍爾電流傳

25、感器可以開路?；魻栯娏鱾鞲衅鬏敵鲭妷号c流過(guò)一次側(cè)電流大小成正比，一次側(cè)電流方向改變輸出極性也改變，所以可以測(cè)量交流電和直流電，對(duì)波形也沒(méi)有特別的要求;適用頻率范圍也較寬。一般應(yīng)用在電子電路,如變頻器上。交流互感器只能夠測(cè)量交流,而且頻率必須是額定頻率,如50Hz互感器測(cè)量60Hz誤差比較大,輸出信號(hào)不能夠直接 進(jìn)電子檢測(cè)電路。正常情況下， HYPERLINK /view/282539.htm t _blank 霍爾元件結(jié)構(gòu)是有四個(gè)引腳，包括霍爾元件的偏置電流IC的輸入端和兩根霍爾電壓的輸出端。如果兩輸出端構(gòu)成外回路，就會(huì)產(chǎn)生霍爾電流。正常情況下，由外部的基準(zhǔn)電壓源開設(shè)定偏置電流。如果系統(tǒng)中的精

26、度要求高，就可以按照基準(zhǔn)電壓源均用恒流源取值。為了達(dá)到高的靈敏度，可以在霍爾元件的傳感面上裝有高導(dǎo)磁系數(shù)的坡莫合金。增加了坡莫合金的傳感器的霍爾電勢(shì)較大，其缺點(diǎn)是電勢(shì)達(dá)到0.05T左右就會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，所以其只適用于在低量限、小量程的情況下使用。（3）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊功能步進(jìn) HYPERLINK /view/1930.htm t _blank 電機(jī)是將電 HYPERLINK /view/107414.htm t _blank 脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的 HYPERLINK /view/30964.htm t _

27、blank 頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的 HYPERLINK /view/652289.htm t _blank 目的；同時(shí)可以通過(guò)控制 HYPERLINK /view/2761038.htm t _blank 脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)是系統(tǒng)執(zhí)行動(dòng)作的主要部分，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。它的動(dòng)作直接影響到系統(tǒng)功能。步進(jìn)電機(jī)是一款主要是在單片機(jī)在收到了雨水傳感器的信號(hào)

28、以后進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是控制動(dòng)作小，單片機(jī)系統(tǒng)大部分是進(jìn)行比較精細(xì)的控制，所以步進(jìn)電機(jī)是單片機(jī)進(jìn)行機(jī)械控制的首選。由于單片機(jī)的工作電壓和電流較小，為了保證系統(tǒng)的安全，采用驅(qū)動(dòng)電路的方法進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)。（4）雨水檢測(cè)模塊功能單片機(jī)系統(tǒng)在進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)的過(guò)程中，傳感器是必須的。對(duì)于系統(tǒng)的要求不同也會(huì)有不同的傳感器。自動(dòng)關(guān)窗系統(tǒng)是對(duì)天氣的檢測(cè)，在智能的情況下必須關(guān)窗，雨水檢測(cè)器是首選，雨水檢測(cè)器在天氣變化下雨的情況下，會(huì)產(chǎn)生電平變化，由單片機(jī)接受其采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行一系列的操作。3.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 硬件環(huán)境：450*2MHZ/40G/1024MB/40G/軟件環(huán)境：WINDOWS XP3.

29、3 系統(tǒng)任務(wù)的可行性分析3.3.1 技術(shù)可行性 本系統(tǒng)具有可靠性高，采用市面最流行AT89S52單片機(jī)，使用最簡(jiǎn)單電路實(shí)現(xiàn)最復(fù)雜功能。電路越簡(jiǎn)單故障點(diǎn)越少，穩(wěn)定性越高。具有性能價(jià)格比高，本設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單減去不必要的成本，減去電路板設(shè)計(jì)過(guò)程中的過(guò)多冗余設(shè)計(jì)。其功能完備，操作簡(jiǎn)便，高度人性化。模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)本系統(tǒng)是用于自動(dòng)關(guān)窗的這一應(yīng)用目的，系統(tǒng)盡量使用模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)模塊化積木式組合與拆分的功能，便于以后的升級(jí)換代，減少二次投資，可以滿足家庭使用的重要性和復(fù)雜度以及使用對(duì)象對(duì)功能和價(jià)格的選擇。因此利用單片機(jī)和一些簡(jiǎn)單的外圍器件來(lái)開發(fā)一種適合于家庭、倉(cāng)庫(kù)、銀汽車等重要場(chǎng)所的低價(jià)位、運(yùn)行可靠、具有自

30、動(dòng)關(guān)窗功能的系統(tǒng)，對(duì)惡劣的天氣情況自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信。 本課題希望開發(fā)一種在普通窗的基礎(chǔ)上改進(jìn)的智能關(guān)窗裝置，每當(dāng)下雨，窗戶便自動(dòng)關(guān)閉，解除用戶的后顧之憂。并且本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用，在成本控制上有非常出色的表現(xiàn)。在后續(xù)的功能實(shí)現(xiàn)上，用最簡(jiǎn)單的傳感器達(dá)到了非常復(fù)雜的功能，這是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本理念。是一個(gè)非常成功并且實(shí)用的設(shè)計(jì)。3.3.2 系統(tǒng)安全性分析本系統(tǒng)采用夏天氣溫較高，我們家里一般都是開窗通風(fēng)降溫避暑，在主人離開家后，往往也不關(guān)閉窗戶，一旦下雨，在無(wú)人關(guān)窗的情況下，雨水會(huì)順著窗戶進(jìn)入室內(nèi)，使室內(nèi)潮濕，一旦落入家用電器中，還有火災(zāi)隱患，本課題將設(shè)計(jì)一個(gè)下雨自動(dòng)關(guān)窗器，傳感器檢測(cè)到下雨后，立即關(guān)閉窗戶，以

31、避免造成損失，本設(shè)計(jì)制作一個(gè)智能自動(dòng)關(guān)窗系統(tǒng)，天氣下雨時(shí)，具有自動(dòng)檢測(cè)判斷并自動(dòng)作出反應(yīng)的功能，同時(shí)關(guān)窗動(dòng)作要能恰到好處；在這個(gè)基礎(chǔ)上還可進(jìn)一步增加其它智能化功能（如狂風(fēng)時(shí)自動(dòng)關(guān)窗戶、檢測(cè)到有毒氣體自動(dòng)關(guān)窗戶等）。本設(shè)計(jì)的預(yù)計(jì)成果是完成以下目標(biāo)，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)完成后，實(shí)用雨水或者人工實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，單片機(jī)會(huì)自動(dòng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。連帶的將窗戶關(guān)閉。完全可以實(shí)現(xiàn)下雨?duì)顟B(tài)下，自動(dòng)關(guān)窗器可以輕松實(shí)現(xiàn)觀察功能。1、對(duì)智能自動(dòng)關(guān)窗系統(tǒng)進(jìn)行研究，探索如何實(shí)現(xiàn)功能。 2、對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)的傳感器進(jìn)行調(diào)研，選出用來(lái)實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展功能的傳感器，分析其性能指標(biāo)。3、分析所選擇用的傳感器與設(shè)計(jì)的系統(tǒng)如何對(duì)接，闡述擴(kuò)展功能實(shí)現(xiàn)的方法必須科學(xué)

32、有效，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的方法和工藝有自己獨(dú)到的見(jiàn)解。在日后的工作和學(xué)習(xí)中我會(huì)繼續(xù)努力研究單片機(jī)類產(chǎn)品，將智能自動(dòng)關(guān)窗器進(jìn)一步的開發(fā)，將其功能擴(kuò)展到各種環(huán)境的報(bào)警器。將所有的居民住戶可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)因素都包含進(jìn)來(lái)。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第4章系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想和原則4.1.1指導(dǎo)思想以人為本，崇尚科學(xué)，可持續(xù)發(fā)展，科學(xué)發(fā)展觀。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須遵循模塊化的設(shè)計(jì)理念，保證系統(tǒng)的可維護(hù)性、可擴(kuò)展性和良好的兼容性。在后續(xù)的開發(fā)過(guò)程中能夠有效的利用現(xiàn)有的系統(tǒng)資源開發(fā)出更加復(fù)雜的系統(tǒng)。4.1.2軟件設(shè)計(jì)原則(1) 可靠性軟件程序在現(xiàn)如今已經(jīng)變得越來(lái)越復(fù)雜，規(guī)模也越來(lái)越大，因此軟件的可靠性

33、成為了技術(shù)性難題。對(duì)于系統(tǒng)本身來(lái)說(shuō)，要求系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性越來(lái)越高是軟件系統(tǒng)保證設(shè)計(jì)聲譽(yù)和生存發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)能力的重要保證之一。軟件可靠性其含義就是軟件在測(cè)試運(yùn)行過(guò)程中錯(cuò)誤發(fā)生幾率。其錯(cuò)誤發(fā)生率越低，其穩(wěn)定性就月高。當(dāng)軟件一旦發(fā)生故障，其本身具有排除故障和解脫死鎖的能力。軟件和硬件可靠性有著本質(zhì)上的區(qū)別，主要表現(xiàn)在：硬件的可靠性是物理機(jī)理導(dǎo)致的的衰變和老化，而軟件是由于設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中的錯(cuò)誤所致。所以軟件的可靠性必須在設(shè)計(jì)階段得以保證，在生產(chǎn)和測(cè)試階段無(wú)法檢測(cè)。(2) 可修改性要求以科學(xué)的方法設(shè)計(jì) HYPERLINK /view/37.htm t _blank 軟件，使之有良好的結(jié)構(gòu)和完備的

34、文檔，系統(tǒng)性能易于調(diào)整。(3) 健壯性健壯性是指軟件的接口接受到了軟件規(guī)范以外的的符號(hào)，是否能夠判斷出這個(gè)輸入不符合規(guī)范要求，并且有相應(yīng)的對(duì)策來(lái)處理這樣的突發(fā)情況。 HYPERLINK /view/37.htm t _blank 軟件 HYPERLINK /view/963152.htm t _blank 健壯性這個(gè)概念非常模糊無(wú)法進(jìn)行明確的定義，但是卻是衡量軟件外部量度標(biāo)準(zhǔn)。 HYPERLINK /view/37.htm t _blank 軟件設(shè)計(jì)的健壯直接反應(yīng)了設(shè)計(jì)和編碼人員的水平。反映了其對(duì)問(wèn)題的分析能力和解決問(wèn)題的能力。(4) 容易理解性軟件設(shè)計(jì)必須秉持可理解性，在保證了軟件的可靠性和

35、可修改性的前提下，必須讓人容易理解，保證系統(tǒng)的重用率。容易理解并不僅僅就是文檔清晰可讀，而是 HYPERLINK /view/37.htm t _blank 軟件本身的設(shè)計(jì)架構(gòu)和代碼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了易于理解。這個(gè)主要取決于設(shè)計(jì)者本身的洞察力和創(chuàng)造性，以及對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象需求和掌握得透徹程度，它不依賴于任何軟件而是設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過(guò)程中就對(duì)細(xì)節(jié)性的把握和操作。 (5) 可測(cè)試性系統(tǒng)的可測(cè)試性就是在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)一個(gè)適當(dāng)?shù)慕涌?，并建立測(cè)試系統(tǒng)，使系統(tǒng)在使用前，使系統(tǒng)得到全面的檢驗(yàn)。測(cè)試是軟件使用前必須使用的流程，也是保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。（6）可擴(kuò)展性 HYPERLINK /view/37.htm t _blank

36、 軟件設(shè)計(jì)并非是以有效，而是要盡量留有后續(xù)升級(jí)的升級(jí)接口和升級(jí)的空間。一個(gè)完美的系統(tǒng)并不是設(shè)計(jì)出了非常強(qiáng)大的功能，而是代碼盡可能少的情況下實(shí)現(xiàn)了功能，而且在后續(xù)的升級(jí)的過(guò)程中有充分的接口和資源使系統(tǒng)在原有的基礎(chǔ)上即可升級(jí)或增加功能。4.2系統(tǒng)組成概述4.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)及其簡(jiǎn)單應(yīng)用本章節(jié)主要是介紹了單片機(jī)的最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。講解了怎樣編寫程序來(lái)對(duì)單片機(jī)IO口的輸出進(jìn)行控制。簡(jiǎn)要的介紹單片機(jī)的工作原理、最小系統(tǒng)的組成通過(guò)簡(jiǎn)單的AT89S52程序設(shè)計(jì)來(lái)講述編譯軟件Keil的使用并下載Hex文件燒寫單片機(jī)。單片微控制器簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是在一塊集成了CPU中央處理器的芯片、ROM程序存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)

37、器、RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和多種功能的I/O輸入/輸出接口等一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)。其包含計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件。其可以完成各種功能和函數(shù)中復(fù)雜的運(yùn)算、通信、邏輯控制等功能。單片機(jī)的最小系統(tǒng)是單片機(jī)運(yùn)行的最低保障，簡(jiǎn)單說(shuō)就是單片機(jī)能正常工作和實(shí)現(xiàn)功能所必須的組成部分?？山忉尀槭褂米钌俚脑M成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。單片機(jī)的最小系統(tǒng)應(yīng)該包括單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和輸入/輸出設(shè)備。4.2.2時(shí)鐘電路簡(jiǎn)介外部時(shí)鐘電路簡(jiǎn)單且同意實(shí)現(xiàn)，其主要的核心在于單片機(jī)的管腳XTAL1和XTAL2。單片機(jī)的XTAL1和XTAL2是獨(dú)立的輸入和輸出反相放大器。XTAL1和XTAL2引腳在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以被配置為使用石

38、英晶振的片內(nèi)振蕩器，也可以配置成為直接連接外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。本系統(tǒng)即是采用的內(nèi)部時(shí)鐘的方式實(shí)現(xiàn)的。內(nèi)部時(shí)鐘模式即是利用單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2的引腳上外接定時(shí)元件實(shí)現(xiàn)的，主要是連接一個(gè)石英晶體和兩個(gè)電容，單片機(jī)的內(nèi)部振蕩器便可以產(chǎn)生自激振蕩。在正常情況下晶振的大小可以在12MHz之間任選，最高頻率可以達(dá)到24MHz。頻率越高頻率功耗也就越大。本系統(tǒng)中采用的石英晶振和并聯(lián)的兩個(gè)電容。在設(shè)計(jì)過(guò)程中電容的的大小對(duì)振蕩頻率有微小地影響，其主要作用是微調(diào)頻率的作用。當(dāng)采用石英晶振時(shí)，電容的值可以在2040pF之間選擇任選，議案情況下使用30pF的電容。當(dāng)采用陶瓷諧振器件時(shí)電容要適當(dāng)?shù)卦?/p>

39、大一些在3050pF之間。我們通常選取33pF的陶瓷電容。4.2.3 復(fù)位電路簡(jiǎn)介在單片機(jī)系統(tǒng)中復(fù)位電路是非常關(guān)鍵的，當(dāng)程序跑飛、運(yùn)行不正?；蛩罊C(jī)停止運(yùn)行時(shí)就需要進(jìn)行復(fù)位。單片機(jī)的第9管腳（復(fù)位引腳RST）出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST被持續(xù)的置為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電瞬間復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。復(fù)位電路主要包括以上兩種復(fù)位方式：第一是上電復(fù)位，上電復(fù)位原理是利用電容兩端電壓不能跟隨系統(tǒng)的電壓變化不能突變，因?yàn)榇藭r(shí)電容的負(fù)極引腳和單片機(jī)的RESET引腳連接。相連相應(yīng)的電壓會(huì)被全部加在了電阻上RESET引腳的輸入為高，高電平會(huì)

40、使芯片被復(fù)位。隨后電容充電完成后，電阻兩端上的電壓也隨之逐漸減小，最后減小到約等于0V，單片機(jī)就可以恢復(fù)正常的工作狀態(tài)。開關(guān)復(fù)位是將并聯(lián)在電容的兩端連接復(fù)位按鍵，當(dāng)復(fù)位按鍵沒(méi)有操作時(shí)，系統(tǒng)正常運(yùn)行。當(dāng)有按鍵操作后，電路實(shí)現(xiàn)在芯片正常工作后通過(guò)按下按鍵使RST管腳出現(xiàn)高電平，以達(dá)到手動(dòng)復(fù)位的效果。一般情況下只要RST管腳上保持10ms以上的高電平就能使單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位操作。電容和復(fù)位電阻為經(jīng)典值，實(shí)際的電路設(shè)計(jì)過(guò)程中可以用同一數(shù)量級(jí)的電阻和電容代替資料介紹里的電容電阻，這樣就可以自行計(jì)算RC充電時(shí)間，在工作環(huán)境實(shí)際測(cè)量以確保單片機(jī)的復(fù)位電路可靠。4.3系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖4.1 系統(tǒng)原理圖單片機(jī)系

41、統(tǒng)在功能實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，硬件電路是基礎(chǔ)，軟件程序是功能。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的前提是合理的、完善的硬件電路，軟件在此基礎(chǔ)之上才能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。系統(tǒng)硬件電路在設(shè)計(jì)過(guò)程中，緊緊圍繞題目基于單片機(jī)的智能防風(fēng)雨系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)?；炯軜?gòu)的搭建是堅(jiān)持模塊化的基本原則，各個(gè)模塊有其不同分工、不同職責(zé)。按照預(yù)想的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先設(shè)計(jì)的是單片機(jī)最小系統(tǒng)，此部分是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。最小系統(tǒng)包括的復(fù)位電路、時(shí)鐘電路是單片機(jī)運(yùn)行必不可少的一部分。然后是輔助電路的設(shè)計(jì)包括功放電路、數(shù)碼管顯示電路、按鍵電路和超聲波電路。這些輔助電路是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)功能的電路，系統(tǒng)原理圖如圖4.1所示。4.4系統(tǒng)控制流程圖4.5 系統(tǒng)控制流程圖

42、大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)5.1 軟件實(shí)現(xiàn) 5.1.1軟件概述軟件主要是分為主函數(shù)和功能函數(shù)兩種類型。程序的實(shí)現(xiàn)是系統(tǒng)功能的核心。硬件電路在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有較大隨意性。可以根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?。軟件的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)每個(gè)功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。5.1.2 程序功能實(shí)現(xiàn)#include unsigned char i,j;sbit key=P37; /調(diào)整按鍵sbit zero_flag=P33;/霍爾停止位sbit water=P32; /水滴檢測(cè)unsigned char code F_Rotation4=0 x01,0 x02,0 x04,0 x08;/正轉(zhuǎn)表格unsigned c

43、har code B_Rotation4=0 x08,0 x04,0 x02,0 x01;/反轉(zhuǎn)表格void Delay(unsigned int A)/延時(shí) while(-A); void F180()/向前轉(zhuǎn)動(dòng)180度開窗函數(shù) for(j=0;j128;j+) for(i=0;i4;i+) /4相 P0=F_Rotationi; /輸出對(duì)應(yīng)的相 可以自行換成反轉(zhuǎn)表格 Delay(500); /改變這個(gè)參數(shù)可以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速 for(j=0;j128;j+) for(i=0;i4;i+) /4相 P0=F_Rotationi; /輸出對(duì)應(yīng)的相 可以自行換成反轉(zhuǎn)表格 Delay(500); /改

44、變這個(gè)參數(shù)可以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速 void gotozero() /打開窗戶while(1) for(i=0;i4;i+) /4相步進(jìn)電機(jī)，向前轉(zhuǎn)動(dòng) P0=F_Rotationi; /輸出對(duì)應(yīng)的相 可以自行換成反轉(zhuǎn)表格 Delay(500); /改變這個(gè)參數(shù)可以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速 if(zero_flag=0) /當(dāng)檢測(cè)到霍爾停止位 for(i=0;i4;i+) /4相步進(jìn)電機(jī)，向前轉(zhuǎn)動(dòng)，微調(diào) P0=F_Rotationi; /輸出對(duì)應(yīng)的相 可以自行換成反轉(zhuǎn)表格 Delay(500); /改變這個(gè)參數(shù)可以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速 for(i=0;i4;i+) /4相步進(jìn)電機(jī)，向前轉(zhuǎn)動(dòng)，微調(diào) P0=F_Rotation

45、i; /輸出對(duì)應(yīng)的相 可以自行換成反轉(zhuǎn)表格 Delay(500); /改變這個(gè)參數(shù)可以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速 break; /停止并返回 void guanchuang() /關(guān)窗函數(shù)F180();/旋轉(zhuǎn)180度，關(guān)閉窗戶while(1)if(water=1) /雨水蒸發(fā)掉gotozero(); /回到打開狀態(tài)break;void main(void)EA=1; /* 開中斷 */ EX0=1;/開外部中斷0IT0=0;/下降沿觸發(fā)方式key=1;gotozero();/上電后先到打開位while(1) if(key=0) /判斷調(diào)整按鍵按下Delay(10); /延時(shí)消抖if(key=0) /判斷調(diào)整

46、按鍵按下 for(i=0;i4;i+) /4相步進(jìn)電機(jī) P0=F_Rotationi; /輸出對(duì)應(yīng)的相 可以自行換成反轉(zhuǎn)表格 Delay(500); /改變這個(gè)參數(shù)可以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速 void int0() interrupt 0 /外部中斷0服務(wù)函數(shù) ，有雨水時(shí)進(jìn)入該中斷函數(shù)guanchuang();/關(guān)窗函數(shù)n iResult;5.2 硬件實(shí)現(xiàn) 5.2.1硬件概述硬件電路主要功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，硬件電路系統(tǒng)要求的基本功能用硬件實(shí)現(xiàn)，通過(guò)導(dǎo)線連接將各個(gè)模塊連接起來(lái)。保證各個(gè)模塊在實(shí)現(xiàn)功能是的數(shù)據(jù)傳輸，硬件電路在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要是考慮節(jié)省資源，降低成本。在有限的資源的情況下實(shí)現(xiàn)硬件電路。5.2.2 單

47、片機(jī)最小系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的重要性根據(jù)其名字就能體現(xiàn)出來(lái)，其實(shí)單片機(jī)運(yùn)行最基礎(chǔ)的電路。有了最小系統(tǒng)，系統(tǒng)既可以完成運(yùn)行。、單片微控制器簡(jiǎn)稱單片機(jī)是在一塊芯片中集成了CPU中央處理器、ROM程序存儲(chǔ)器、RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種功能的I/O輸入/輸出接口的一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件。單片機(jī)可以完成復(fù)雜的運(yùn)算、邏輯控制、通信等功能。單片機(jī)的最小系統(tǒng)就是讓單片機(jī)能正常工作并發(fā)揮其功能時(shí)所必須的組成部分，也可理解為是用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對(duì)單片機(jī)來(lái)說(shuō)最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和輸入/輸出設(shè)備，如圖5.1所示。圖5.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖5

48、.2.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路功能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用ULN2003A驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，如圖5.2所示。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路主要是負(fù)責(zé)單片機(jī)進(jìn)行動(dòng)作時(shí)，保證電機(jī)在邏輯控制動(dòng)作過(guò)程中能夠正常運(yùn)行。ULN2003A的實(shí)質(zhì)是集成三極管，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)耗電量大，必須有一定充足的能量來(lái)驅(qū)使步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行工作。如果單片機(jī)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)過(guò)流或者過(guò)壓導(dǎo)致單片機(jī)燒損。圖5.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路5.2.4 雨水檢測(cè)器功能實(shí)現(xiàn)雨水檢測(cè)電路主要是檢測(cè)實(shí)時(shí)的天氣情況，雨水檢測(cè)電路的傳感器部分非常簡(jiǎn)單，實(shí)質(zhì)是繪制的PCB板。PCB板上有若干等距離的銅箔，在有雨水時(shí)，將銅箔導(dǎo)通后，產(chǎn)生電流。雨水檢測(cè)器部分的核心是LM339電

49、壓比較器，如圖5.3所示。檢測(cè)器的原理就是利用LM339的功能。通過(guò)利用水的導(dǎo)電性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)傳感器上有雨水時(shí)，就有電壓變化，LM339就可以將信號(hào)傳送到單片機(jī)，使用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。圖5.3 雨水檢測(cè)器電路圖5.2.5霍爾傳感器電路霍爾電路就是檢測(cè)檢測(cè)電路，由于本電路存在機(jī)械控制部分，對(duì)于運(yùn)行的范圍和距離必須采用一定的方式和方法檢測(cè)其運(yùn)行的范圍?；魻杺鞲衅魇且环N磁感應(yīng)的傳感器，針對(duì)于霍爾定律的產(chǎn)品一般是電流傳感器。本系統(tǒng)是利用霍爾傳感器的磁感應(yīng)特性，當(dāng)有磁鐵靠近時(shí)有電流變化的原理檢測(cè)窗戶的關(guān)閉程度?；魻杺鞲衅鳟?dāng)有磁鐵靠近時(shí)顯示為低電平，此時(shí)即可進(jìn)行判斷窗戶關(guān)閉到位，便單片

50、機(jī)根據(jù)信號(hào)判斷后，步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)作。本系統(tǒng)采用的磁感應(yīng)傳感器A3144E，如圖5.4所示，其主要是通過(guò)利用霍爾特性磁能夠產(chǎn)生電流的原理，將兩部分安裝上不同的部件，一部分感應(yīng)部分，一部分是磁鐵。當(dāng)磁鐵靠近過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電路，會(huì)觸發(fā)相應(yīng)電路和相應(yīng)的動(dòng)作。這樣就起到了霍爾元件的作用。圖5.4 磁感應(yīng)傳感器A3144E大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第6章系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試是一項(xiàng)非常重要而且復(fù)雜化的步驟。系統(tǒng)測(cè)試在軟件的整個(gè)生存期中起著重要的作用，能夠驗(yàn)證軟件的存在的不足和問(wèn)題，對(duì)于系統(tǒng)的質(zhì)量保證是不可缺少的一部分。本系統(tǒng)測(cè)試已下幾個(gè)方面。系統(tǒng)測(cè)試是檢測(cè)系統(tǒng)功能的重要組成部分，基本的檢測(cè)后對(duì)系統(tǒng)有基本的要

51、求后，要對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行全面的驗(yàn)證。保證系統(tǒng)功能全面的完成。系統(tǒng)測(cè)試一般分為兩種情況，一種是系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行實(shí)物制作，制作完成后進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求編制設(shè)計(jì)方案，對(duì)功能意義測(cè)試。另一種是使用軟件仿真，因?yàn)楦鞣N原因可能系統(tǒng)并不制作成實(shí)物。則使用軟件仿真的方式進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。6.1 測(cè)試方案及測(cè)試用例 軟件測(cè)試：使用Keil軟件分別單步運(yùn)行程序和全速運(yùn)行，都無(wú)錯(cuò)誤報(bào)告。程序軟件仿真通過(guò)。硬件測(cè)試：電路板焊接完成以后，根據(jù)原理圖使用電壓表在電路板上進(jìn)行點(diǎn)測(cè)試，檢查導(dǎo)線連接的焊盤是否有短路和短路現(xiàn)象。測(cè)試結(jié)果為電路中焊點(diǎn)部分有虛焊現(xiàn)象存在，有點(diǎn)烙鐵進(jìn)行簡(jiǎn)單修補(bǔ)后電路板導(dǎo)線全部通過(guò)測(cè)試。沒(méi)有短路

52、和斷路現(xiàn)象存在。硬件仿真測(cè)試：使用偉福仿真器對(duì)單片機(jī)進(jìn)行仿真，首先進(jìn)行單步運(yùn)行，可以觀察查看相應(yīng)寄存器中的數(shù)據(jù)變化，根據(jù)觀察寄存器中的數(shù)據(jù)變化與預(yù)想的相同。系統(tǒng)運(yùn)行正常，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能。仿真軟件：仿真軟件使用Proteus，它是英國(guó)Labcenter electronics公司研發(fā)的仿真軟件。它以強(qiáng)大的功能和良好的仿真效果而聞名。Proteus仿真基本步驟：第一步是將電路圖的硬件及連線布置在Proteus中，Proteus的數(shù)據(jù)庫(kù)非常豐富?；镜碾娮悠骷及趦?nèi)，所以電路布置簡(jiǎn)單。而且電路布置沒(méi)有特殊的參數(shù)要求。第二步將代碼和電路連接起來(lái)。即將代碼和硬件電路進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)控制。

53、點(diǎn)擊開始，即可仿真。仿真結(jié)果基本完成了顯示系統(tǒng)的基本功能，可以對(duì)通信的數(shù)據(jù)及時(shí)準(zhǔn)確的顯示。6.2 系統(tǒng)功能結(jié)論分析模擬智能的試驗(yàn)的結(jié)果分析，智能的情況下，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)窗。使用霍爾傳感器準(zhǔn)確及時(shí)的停止電機(jī)運(yùn)動(dòng)，保證窗戶準(zhǔn)確到位的關(guān)閉。不至于在風(fēng)智能窗戶關(guān)閉不嚴(yán)實(shí)導(dǎo)致不必要的損失。模擬晴天的試驗(yàn)的結(jié)果分析，系統(tǒng)在晴天的情況下，可以準(zhǔn)確及時(shí)的打開窗戶，并且能夠控制好窗戶的打開角度。保證了窗戶的安全，不至于損壞系統(tǒng)或者窗戶。根據(jù)這兩個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果可以得出結(jié)論，智能關(guān)窗系統(tǒng)的功能基本實(shí)現(xiàn)。完全能夠滿足設(shè)計(jì)當(dāng)初的要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第7章結(jié)論經(jīng)過(guò)了五個(gè)月的制作，終于完成了基于

54、單片機(jī)的智能自動(dòng)關(guān)窗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)功能基本達(dá)到了預(yù)期效果。在這次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了以前在理論中沒(méi)有學(xué)到的東西，畢業(yè)設(shè)計(jì)就是理論結(jié)合實(shí)際的真正實(shí)戰(zhàn)。在完成設(shè)計(jì)的過(guò)程中鍛煉了我獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中提高了我的設(shè)計(jì)能力，讓我的設(shè)計(jì)更加規(guī)范，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)更加豐富。讓我在各個(gè)方面都得到了進(jìn)步。系統(tǒng)設(shè)計(jì)與平時(shí)的學(xué)習(xí)不同，它是將平時(shí)學(xué)習(xí)的知識(shí)融會(huì)貫通，提取精髓而完成的。這就考驗(yàn)了我對(duì)于知識(shí)掌握的熟練程度，系統(tǒng)設(shè)計(jì)不是要求你又多高的研究水平，也不是研究能力有多強(qiáng)，而是將各個(gè)方面知識(shí)綜合起來(lái)，來(lái)實(shí)現(xiàn)我想要實(shí)現(xiàn)的目的。在選擇基于單片機(jī)的智能防風(fēng)雨系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)后，感覺(jué)胸有成竹。因?yàn)樵谝郧暗?/p>

55、制作中有過(guò)相關(guān)液晶屏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?？墒钱?dāng)真正要自己獨(dú)立完成而且是系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，頓時(shí)感覺(jué)不知道如何下手。還好在指導(dǎo)教師陳功老師的引導(dǎo)下有一點(diǎn)頭緒。“要完成一件事，而且要完成好的話。那就一定要明白到底這件事的最終目標(biāo)是什么?！睂?dǎo)師的這句話頓時(shí)讓我清醒了很多。我對(duì)系統(tǒng)做了分析，因?yàn)槲乙@個(gè)系統(tǒng)到底是干什么的，有什么功能，要使用什么電子器件才能完成這個(gè)系統(tǒng)。我不但明確了單片機(jī)的的型號(hào)，并且在老師的指導(dǎo)下不斷的充實(shí)系統(tǒng)，初步將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)搭建起來(lái)。在自己的不斷努力和老師的指導(dǎo)下完成了基于單片機(jī)的智能防風(fēng)雨系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我的專業(yè)設(shè)計(jì)水平上升了一個(gè)層次?？墒俏也粫?huì)滿足于此，我會(huì)更加的努力學(xué)習(xí)，讓

56、自己達(dá)到更高的水平。我在解決問(wèn)題的過(guò)程中，對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的軟件也更加了解，也得到了很多學(xué)習(xí)方法和思路。讓我在以后的工作中奠定了良好的基礎(chǔ)。雖然系統(tǒng)完成了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，并沒(méi)有對(duì)它的功能徹底的挖掘。由于時(shí)間原因，沒(méi)有做深入研究和開發(fā)。在日后的學(xué)習(xí)和工作中還會(huì)不斷改進(jìn)和升級(jí)這個(gè)系統(tǒng)。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）參考文獻(xiàn)1 李華MCU-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)M，北京航空航天大學(xué)出版社，1993，3 2 許育誠(chéng)軟件測(cè)試與質(zhì)量管理J，海事大學(xué)，2004，6，14-423 景新梅軟件產(chǎn)業(yè)原動(dòng)力J，中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào)，2005，7，32-334 劉湘濤，江世明單片機(jī)原理與應(yīng)用M，北京:電子工業(yè)出版社，2006，75 萬(wàn)福軍單片微機(jī)原理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用M，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2005，56 胡輝單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)M，中國(guó)水利水電出版社，2005，107 繆學(xué)勤解讀IEC61158第四版現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)J，儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量，2007，3，1-48 劉藝，徐大琴嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)大學(xué)教材M ，人民郵電出版社，2008，129 張迎新，雷文C8051F系列SOC單片機(jī)原理及應(yīng)用M，國(guó)防工業(yè)出版社，2005，1210 官晟張杰.微機(jī)主從通信系統(tǒng)多232口連接電路設(shè)計(jì)J，微計(jì)算機(jī)信息，2005，4，10-1611 董春霞，張勝利I2C總線技術(shù)及其在智