基于51單片機(jī)的智能窗戶設(shè)計(jì)與制作附源程序

ID:459617 · 發(fā)表于 2020-4-8 10:24

本人在貴站第一次發(fā)帖，懇請(qǐng)前輩們多多包涵，謝謝。

近年來，隨著科技的進(jìn)步，智能家居正在悄然無聲地應(yīng)用到我們的生活中。但窗戶作為住宅必不可少的部分，大部分依然采用原始的人工開閉模式，智能窗戶有著非常大的發(fā)展空間。我利用單片機(jī)、語音識(shí)別、紅外遙控等技術(shù)，設(shè)計(jì)出了一種基于單片機(jī)的智能窗戶。

我用STC89C52RC單片機(jī)為核心處理器，配以晶振等外圍器件，設(shè)計(jì)出整個(gè)智能窗戶的主控系統(tǒng)，將工業(yè)生產(chǎn)中常見的電動(dòng)滑臺(tái)用兩顆螺絲固定在窗戶下方，以驅(qū)動(dòng)窗戶運(yùn)行，使用光電限位開關(guān)判斷窗戶位置情況，以實(shí)現(xiàn)窗戶運(yùn)行完成后準(zhǔn)確停止歸位。該設(shè)計(jì)通過語音識(shí)別模塊和紅外遙控接收模塊給主控系統(tǒng)提供相應(yīng)指令來控制開關(guān)窗戶，通過雨滴傳感器模塊采集雨滴的有無，實(shí)現(xiàn)下雨天自動(dòng)關(guān)窗的功能，利用可燃?xì)怏w傳感器對(duì)可燃?xì)怏w敏感的特性，實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉂舛冗^高自動(dòng)開窗的功能。單片機(jī)主控系統(tǒng)給語音播放模塊發(fā)送播放指令，實(shí)現(xiàn)智能窗戶工作過程中相應(yīng)的語音提示。利用紅外對(duì)管的原理，設(shè)計(jì)窗戶行程內(nèi)障礙物自動(dòng)停止功能，以避免出現(xiàn)窗戶夾到手的嚴(yán)重后果。最終效果符合預(yù)期，該智能窗戶各種功能均成功實(shí)現(xiàn)。

智能窗戶實(shí)物圖

智能窗戶控制盒實(shí)物圖

紅外遙控開關(guān)窗

限位開關(guān)

紅外對(duì)管

單片機(jī)源程序如下:

#include<reg52.h>
sbit CLK = P1^0; //TB6560步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸入控制端定義步進(jìn)電機(jī) 頻率
sbit ENA = P1^1; //TB6560步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸入控制端定義步進(jìn)電機(jī) 使能
sbit DIR = P1^2; //TB6560步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸入控制端定義步進(jìn)電機(jī) 方向
sbit k0 = P0^0; //窗戶開啟按鍵
sbit k1 = P0^1; //窗戶停止按鍵
sbit k2 = P0^2; //窗戶關(guān)閉按鍵
sbit k3 = P0^3; //左邊光電限位開關(guān)的信號(hào)（窗戶完全關(guān)閉時(shí)候信號(hào)輸出低電平）
sbit k4 = P0^4; //右邊光電限位開關(guān)的信號(hào)（窗戶完全開啟時(shí)候信號(hào)輸出低電平）
sbit k5 = P0^5; //防夾手光電對(duì)管信號(hào)（光線被手阻擋時(shí)候信號(hào)輸出低電平）
sbit k6 = P0^6; //雨滴傳感器信號(hào) （有雨滴時(shí)候輸出低電平）
sbit k7 = P0^7; //可燃?xì)怏w傳感器信號(hào) （可燃?xì)怏w濃度過高輸出低電平）
sbit r0 = P2^0; //窗戶打開提示
sbit r1 = P2^1; //窗戶停止提示
sbit r2 = P2^2; //窗戶關(guān)閉提示
sbit r3 = P2^3; //窗戶打開成功提示
sbit r4 = P2^4; //窗戶關(guān)閉成功提示
sbit r5 = P2^5; //防夾手提示
sbit r6 = P2^6; //外面下雨提示
sbit r7 = P2^7; //可燃?xì)怏w濃度過高報(bào)警提示
unsigned int Run_Status; //運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志
unsigned int i;
short int buf[3];
unsigned int num=0;
unsigned int flag[8]={1,1,1,1,1,1,1,1};
void serinitial() //串口程序初始化
{
TMOD |= 0x20;
SCON = 0x50;
TH1=TL1=0xfd;
TR1=1;
ES=1;
EA=1;
PS=1;
}
void open() //打開窗戶子程序
{
Run_Status = 0; //電機(jī)正在正轉(zhuǎn)的狀態(tài)標(biāo)志，電機(jī)正轉(zhuǎn)窗戶開啟
DIR = 0; //正轉(zhuǎn)
ENA = 1; //步進(jìn)電機(jī)使能信號(hào)
TMOD |= 0x01;
IE |= 0x82; //打開中斷
TR0 = 1;
}
void close() //關(guān)閉窗戶子程序
{
Run_Status = 1; //電機(jī)正在反轉(zhuǎn)的狀態(tài)標(biāo)志
DIR = 1; //反轉(zhuǎn)
ENA = 1; //步進(jìn)電機(jī)使能信號(hào)
TMOD |= 0x01;
IE |= 0x82; //打開中斷
TR0 = 1;
}
void pause() //窗戶停止運(yùn)行子程序
{
CLK = 0;
ENA = 0;
TR0 = 0;
}
void Delay10ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
i = 108;
j = 145;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
void clearbuf() //清空串口接收數(shù)據(jù)緩存
{
for(i = 0; i < 3; i++)
{
buf[i]=0;
}
}
void main(void)
{
serinitial(); //紅外串口接收程序初始化
while(1)
{
if(((!k0)&&k4)||(buf[2]==0x43)) //判斷右邊光電限位開關(guān)是否輸出低電平，即窗戶是否已經(jīng)是開啟狀態(tài)，當(dāng)窗戶沒有完全開啟時(shí)再判斷窗戶開啟按鍵是否按下
{
clearbuf();
num=0;
r0 = 0; //輸出語音提示：“正在打開窗戶，請(qǐng)稍等”
Delay10ms(); //輸出語音提示：“正在打開窗戶，請(qǐng)稍等”
r0 = 1; //輸出語音提示：“正在打開窗戶，請(qǐng)稍等”
for (i=0; i<8; i++){flag[i] = 1;};
open();
}
if(buf[2]==0x42)
{
Run_Status = 2;
pause();
num=0;
clearbuf();
}
if(!k5)
{
pause();
r5 = 0; //輸出語音提示：“請(qǐng)小心夾手，請(qǐng)不要在電機(jī)運(yùn)行時(shí)把手伸進(jìn)窗戶”
Delay10ms(); //輸出語音提示：“請(qǐng)小心夾手，請(qǐng)不要在電機(jī)運(yùn)行時(shí)把手伸進(jìn)窗戶”
r5 = 1; //輸出語音提示：“請(qǐng)小心夾手，請(qǐng)不要在電機(jī)運(yùn)行時(shí)把手伸進(jìn)窗戶”
}
if(((!k2)&&k3)||(buf[2]==0x40)) //判斷左邊光電限位開關(guān)是否輸出低電平，即窗戶是否已經(jīng)是關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)窗戶沒有完全關(guān)閉時(shí)再判斷窗戶關(guān)閉按鍵是否按下
{
clearbuf();
num=0;
r2 = 0; //輸出語音提示：“正在關(guān)閉窗戶，請(qǐng)稍等”
Delay10ms(); //輸出語音提示：“正在關(guān)閉窗戶，請(qǐng)稍等”
r2 = 1; //輸出語音提示：“正在關(guān)閉窗戶，請(qǐng)稍等”
close();
}
if(!k6) //該語句為避免重復(fù)執(zhí)行，僅僅執(zhí)行一次
{
if(flag[6])
{
r6 = 0; //輸出語音提示：“外面下大雨，正在自動(dòng)關(guān)閉窗戶”
Delay10ms(); //輸出語音提示：“外面下大雨，正在自動(dòng)關(guān)閉窗戶”
r6 = 1; //輸出語音提示：“外面下大雨，正在自動(dòng)關(guān)閉窗戶”
flag[6]=0;
close();
}
}
if(!k7) //該語句為避免重復(fù)執(zhí)行，僅僅執(zhí)行一次
{
if(flag[7])
{
r7 = 0; //輸出語音提示：“外面下大雨，正在自動(dòng)關(guān)閉窗戶”
Delay10ms(); //輸出語音提示：“外面下大雨，正在自動(dòng)關(guān)閉窗戶”
r7 = 1; //輸出語音提示：“外面下大雨，正在自動(dòng)關(guān)閉窗戶”
flag[7]=0;
open();
}
}
switch(Run_Status)
{
case 0:
if(!k4) //判斷窗戶是否完全開啟，完全開啟后電機(jī)停止
{
pause();
if(flag[3]) //該語句為避免重復(fù)執(zhí)行，僅僅執(zhí)行一次
{
r3 = 0; //輸出語音提示：“窗戶打開成功”
Delay10ms(); //輸出語音提示：“窗戶打開成功”
r3 = 1; //輸出語音提示：“窗戶打開成功”
flag[3] = 0;
}
};
break;
case 1:
if(!k3) //判斷窗戶是否完全關(guān)閉，完全關(guān)閉后電機(jī)停止
{
pause();
if(flag[4]) //該語句為避免重復(fù)執(zhí)行，僅僅執(zhí)行一次
{
r4 = 0; //輸出語音提示：“窗戶關(guān)閉成功”
Delay10ms(); //輸出語音提示：“窗戶關(guān)閉成功”
r4 = 1; //輸出語音提示：“窗戶關(guān)閉成功”
flag[4] = 0;
}
};
break;
case 2:
{
r1 = 0; //輸出語音提示：“窗戶關(guān)閉成功”
Delay10ms(); //輸出語音提示：“窗戶關(guān)閉成功”
r1 = 1; //輸出語音提示：“窗戶關(guān)閉成功”
}
}
}
}
void Timer0_ISR(void) interrupt 1 using 1 //步進(jìn)電機(jī)方波脈沖產(chǎn)生函數(shù)
{
TL0 = 0xC3; //設(shè)置定時(shí)初值
TH0 = 0xFC; //設(shè)置定時(shí)初值
CLK = ~CLK;
}
void ser_isr() interrupt 4 //串口通信中斷服務(wù)函數(shù)
{
TR0=0;
if(RI)
{
RI=0;
buf[num]=SBUF;
num++;
if(num==3)num=0;
}
}