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 )工作前期內完成，由指導教師簽署意見并經所在專業(yè)教研室審查。 3．文獻綜述各項內容要實事求是，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，然后根據內部設定的程序發(fā)出命令，控制機械傳動部分實現相應的動作。該系統(tǒng)是基于 51 單片機控制多功能智能窗的設計，能根據外界的天氣情況和室內空氣情況來控制窗體的開啟和關閉。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動模塊。 關鍵詞： 傳感器 檢測 控制 電機驅動 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。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 有重要的現實意義?，F在使用的窗戶大多數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、室內有害氣體超標則自動開、有盜賊入內則自動報警等，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外環(huán)境并根據環(huán)境不同驅動電機正反轉，開啟或者閉合窗戶。給人們日常生活帶來極大的方便。這些都將改變人們傳統(tǒng)的生活方式，并提高了人們的生活質量。其二，牽動一 大批產業(yè)。單片機控制的多功能智能窗產品面向家庭用戶，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窗裝置，該裝置裝有傳感器，能夠根據室內外環(huán)境自動實現開關窗。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，雖然現在很多家庭為了防盜通常采用鋼筋結構的防盜網加固在窗戶外，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窗，而使用者完全沒有發(fā)現的 意識；有的產品沒有換風系統(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的一氧化碳或煙霧，有的產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 ,自動關閉以防止雨水進入損壞室內財物 ,室內有害氣體超標則自動開窗 ,有盜賊入內則自動報警 ,當室內溫濕度過高或過低時 ,自動監(jiān)測調節(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量。 2國內外研究現狀 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)具有重要的現實意義。該產品可以形成大規(guī)模生產，普及全國市場，產生巨大的經濟效益。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，因此該產品具有廣闊的市場前景。其一，改變人們的生活方式。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，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，自動關窗戶；比如根據按鈕控制電機完成窗戶開關。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，而且現在很多城市（揭陽、清遠、韶關、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，而現在大部分窗戶都沒有過濾裝置，為了提高人們的生活質量，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在大多數的窗戶系統(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，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，雖然現在很多家庭為了防盜通常采用鋼筋結構的防盜網加固在窗戶外，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窗，而使用者完全沒有發(fā)現的意識；有的產品沒有換風系統(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的一氧化碳或煙霧，有的產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 ,自動關閉以防止雨水進入損壞室內財物 ,室內有害氣體超標則自動開窗 ,有盜賊入內則自動報警。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，經過多次調試和修改，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，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 數字電子技術基礎（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 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） 2012 [13]周潤景、蔡雨恬 門實用教程（第二版） 2011 [14]徐向民 速入門（第二版） 2011 [15]V. . 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