基于51單片機的智能窗戶設計與制作附源程序

ID:459617 · 發表于 2020-4-8 10:24

本人在貴站第一次發帖，懇請前輩們多多包涵，謝謝。

近年來，隨著科技的進步，智能家居正在悄然無聲地應用到我們的生活中。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展空間。我利用單片機、語音識別、紅外遙控等技術，設計出了一種基于單片機的智能窗戶。

我用STC89C52RC單片機為核心處理器，配以晶振等外圍器件，設計出整個智能窗戶的主控系統，將工業生產中常見的電動滑臺用兩顆螺絲固定在窗戶下方，以驅動窗戶運行，使用光電限位開關判斷窗戶位置情況，以實現窗戶運行完成后準確停止歸位。該設計通過語音識別模塊和紅外遙控接收模塊給主控系統提供相應指令來控制開關窗戶，通過雨滴傳感器模塊采集雨滴的有無，實現下雨天自動關窗的功能，利用可燃氣體傳感器對可燃氣體敏感的特性，實現燃氣濃度過高自動開窗的功能。單片機主控系統給語音播放模塊發送播放指令，實現智能窗戶工作過程中相應的語音提示。利用紅外對管的原理，設計窗戶行程內障礙物自動停止功能，以避免出現窗戶夾到手的嚴重后果。最終效果符合預期，該智能窗戶各種功能均成功實現。

智能窗戶實物圖

智能窗戶控制盒實物圖

紅外遙控開關窗

限位開關

紅外對管

單片機源程序如下:

#include<reg52.h>
sbit CLK = P1^0; //TB6560步進電機驅動器輸入控制端定義步進電機頻率
sbit ENA = P1^1; //TB6560步進電機驅動器輸入控制端定義步進電機使能
sbit DIR = P1^2; //TB6560步進電機驅動器輸入控制端定義步進電機方向
sbit k0 = P0^0; //窗戶開啟按鍵
sbit k1 = P0^1; //窗戶停止按鍵
sbit k2 = P0^2; //窗戶關閉按鍵
sbit k3 = P0^3; //左邊光電限位開關的信號（窗戶完全關閉時候信號輸出低電平）
sbit k4 = P0^4; //右邊光電限位開關的信號（窗戶完全開啟時候信號輸出低電平）
sbit k5 = P0^5; //防夾手光電對管信號（光線被手阻擋時候信號輸出低電平）
sbit k6 = P0^6; //雨滴傳感器信號（有雨滴時候輸出低電平）
sbit k7 = P0^7; //可燃氣體傳感器信號（可燃氣體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; //窗戶關閉提示
sbit r3 = P2^3; //窗戶打開成功提示
sbit r4 = P2^4; //窗戶關閉成功提示
sbit r5 = P2^5; //防夾手提示
sbit r6 = P2^6; //外面下雨提示
sbit r7 = P2^7; //可燃氣體濃度過高報警提示
unsigned int Run_Status; //運行狀態標志
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; //電機正在正轉的狀態標志，電機正轉窗戶開啟
DIR = 0; //正轉
ENA = 1; //步進電機使能信號
TMOD |= 0x01;
IE |= 0x82; //打開中斷
TR0 = 1;
}
void close() //關閉窗戶子程序
{
Run_Status = 1; //電機正在反轉的狀態標志
DIR = 1; //反轉
ENA = 1; //步進電機使能信號
TMOD |= 0x01;
IE |= 0x82; //打開中斷
TR0 = 1;
}
void pause() //窗戶停止運行子程序
{
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() //清空串口接收數據緩存
{
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是否輸出低電平，即窗戶是否已經是開啟狀態，當窗戶沒有完全開啟時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，請稍等”
Delay10ms(); //輸出語音提示：“正在打開窗戶，請稍等”
r0 = 1; //輸出語音提示：“正在打開窗戶，請稍等”
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：“請小心夾手，請不要在電機運行時把手伸進窗戶”
Delay10ms(); //輸出語音提示：“請小心夾手，請不要在電機運行時把手伸進窗戶”
r5 = 1; //輸出語音提示：“請小心夾手，請不要在電機運行時把手伸進窗戶”
}
if(((!k2)&&k3)||(buf[2]==0x40)) //判斷左邊光電限位開關是否輸出低電平，即窗戶是否已經是關閉狀態，當窗戶沒有完全關閉時再判斷窗戶關閉按鍵是否按下
{
clearbuf();
num=0;
r2 = 0; //輸出語音提示：“正在關閉窗戶，請稍等”
Delay10ms(); //輸出語音提示：“正在關閉窗戶，請稍等”
r2 = 1; //輸出語音提示：“正在關閉窗戶，請稍等”
close();
}
if(!k6) //該語句為避免重復執行，僅僅執行一次
{
if(flag[6])
{
r6 = 0; //輸出語音提示：“外面下大雨，正在自動關閉窗戶”
Delay10ms(); //輸出語音提示：“外面下大雨，正在自動關閉窗戶”
r6 = 1; //輸出語音提示：“外面下大雨，正在自動關閉窗戶”
flag[6]=0;
close();
}
}
if(!k7) //該語句為避免重復執行，僅僅執行一次
{
if(flag[7])
{
r7 = 0; //輸出語音提示：“外面下大雨，正在自動關閉窗戶”
Delay10ms(); //輸出語音提示：“外面下大雨，正在自動關閉窗戶”
r7 = 1; //輸出語音提示：“外面下大雨，正在自動關閉窗戶”
flag[7]=0;
open();
}
}
switch(Run_Status)
{
case 0:
if(!k4) //判斷窗戶是否完全開啟，完全開啟后電機停止
{
pause();
if(flag[3]) //該語句為避免重復執行，僅僅執行一次
{
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閉，完全關閉后電機停止
{
pause();
if(flag[4]) //該語句為避免重復執行，僅僅執行一次
{
r4 = 0; //輸出語音提示：“窗戶關閉成功”
Delay10ms(); //輸出語音提示：“窗戶關閉成功”
r4 = 1; //輸出語音提示：“窗戶關閉成功”
flag[4] = 0;
}
};
break;
case 2:
{
r1 = 0; //輸出語音提示：“窗戶關閉成功”
Delay10ms(); //輸出語音提示：“窗戶關閉成功”
r1 = 1; //輸出語音提示：“窗戶關閉成功”
}
}
}
}
void Timer0_ISR(void) interrupt 1 using 1 //步進電機方波脈沖產生函數
{
TL0 = 0xC3; //設置定時初值
TH0 = 0xFC; //設置定時初值
CLK = ~CLK;
}
void ser_isr() interrupt 4 //串口通信中斷服務函數
{
TR0=0;
if(RI)
{
RI=0;
buf[num]=SBUF;
num++;
if(num==3)num=0;
}
}