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基于单片机的窗户节能控制系统设计与实现

内容摘要

随着科学技术的飞速发展，更多改善人们生活环境和提高生活质量的高科技产品将会进入了人们的日常生活，智能化的家具是社会发展必然的选择。设计一个基于单片机的窗户节能控制系统，可以实现自动控制、手动控制有重要的现实意义。

本文基于单片机进行了窗户节能控制系统的设计。该系统的节能窗选择采用ATmega8作为控制器，根据传感器检测到环境中的温度、湿度和光照强度的变化，通过控制两个电机来调整节能窗口的开关，实现窗户的节能控制，为智能窗户的设计研究提供现实参考意义。

关键词：窗户节能；控制系统；单片机

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容摘要 1

1绪论 4

1.1课题的背景及意义 4

1.2国内外发展现状 5

1.2.1国外窗户节能发展现状 5

1.2.2我国窗户节能发展现状 6

1.3本文的主要内容 6

2系统整体方案设计 6

2.1设计要求 6

2.2方案设计 7

2.2.1硬件设计 7

2.2.2软件设计 8

2.2.3器件选型 9

3硬件系统设计 10

3.1系统芯片介绍 10

3.2硬件电路设计 11

3.2.1核心电路设计 11

3.2.2外部电路的设计 13

3.2.3控制面板设计 17

4软件程序设计 19

4.1系统控制流程图 19

4.2控制程序的设计 20

4.3人机交互程序设计 22

5节能窗实物调试 24

5.1智能性能的调试 24

5.2遥控控制调试 25

5.3触摸屏显示调试 26

5.4手机短信调试 27

6结论 27

参考文献 28

1绪论

1.1课题的背景及意义

近年来，智能家居已成为国内最热门的话题之一，智能窗控系统已成为智能家居不可或缺的一部分。在现代家庭中，窗户基本上是采光、挡污和通风换气的唯一途径，但也是非法进入建筑物的主要途径，存在重大安全隐患。设计的智能车窗控制系统由单片机控制，集成多种传感器。具有自动关闭功能，防止斜雨损坏室内物体。室内有害气体包括天然气、二手烟等，这些气体超标会很危险，智能窗会自动打开。如果小偷进入房间，智能窗会自动报警；系统会时刻自动监测室内环境。当室内温湿度高于或低于设定标准时，智能窗会自动调整开关状态。这样的智能窗户做到了让窗户真正智能化，给人们的家居生活带来了很多便利，从而使人们的生活质量进一步提高。

考虑到行业和技术的快速发展，环境污染严重，能源紧张局势加剧。这些问题使我们更加关注节能减排，将其视为一项将渗透到社会生活的各个方面的任务。近年来，在国内社会的整体能源消耗系统中，一部分的能源损失来自建筑业，这种能源消耗的比例不容忽视。根据研究调查，建筑能量消耗相对较大[1]，对于结构组件之间的传热系数和由窗户丢失产生的热量可以占24%整体建筑热损失，几乎相当于整体能耗的四分之一。窗户不仅是导致热损失的敏感部件，而且与照明，通风，隔音和外立面建模密切相关。在目前的普通建筑中，为了实现更理想的通风和照明效果，许多玻璃窗设计被添加到现代建筑物中，这导致窗户的热量损失进一步增加。因此，窗口节能的实现是建筑节能的关键点，这也提出了对窗口节能的更高的需求[2]。

节能窗的设计非常复杂。生产成本相对较高，价格昂贵。目前市场上的节能窗口大多是手动控制或者是电动助力，在环境自适应智能调整方面仍有不足，并且需要提高性能稳定性、安全性、舒适性、节能和便利性。

人们继续探索节能窗口的新技术，并继续探索新的设计和更好的解决方案。他们致力于进一步提高节能窗口的性能，进一步降低成本，并且提高它的应用范围。基于单片机的节能窗控系统，通过检测诸如光，温度和湿度等外部环境，控制窗口的自适应开启和关闭，实现窗口的自动控制、手动控制和遥控器控制等功能。控制系统需要达到低成本，相对简单的结构和相对稳定的性能。如果可以在大规模上满足上述要求，它可以大大提高节能窗口的性能，可以在普通家庭中使用，以便人们可以享受智能带来的舒适，便利和安心，不仅可以提高生活质量，还可以提高效率和降低能耗。

单片机设计用于满足工业控制，具有良好的实时控制性能和灵活的嵌入式质量。近年来，它已在智能仪表，机电一体化产品，实时工业控制，分布式系统以及家用电器等领域具有非常广泛的应用。

单片机也称为单芯片微控制器，相当于具有集成功能的电路芯片[3]。单片机中的主要结构包括三个部分：CPU，只读存储器ROM和随机存取存储器RAM。各种形式的数据采集和完整的控制系统