1.2 选题意义

目前，我们生活中随处可见的窗户仍旧保持着老式的摸样，与智能家具没有丝毫的联系。试想一下，如果我们平常所用的窗户能够具有一些智能化的功能，比如说室内温度低时自动关上保持凉爽，刮风下雨天能够自动关上。那将给我们的生活带来便利，极大地提高我们的生活质量。

根据以上假想，再结合我现有的知识水平和指导老师的帮助，我们设计出了基于51单片机的智能窗控制系统。该控制系统是以51单片机为中央控制器，在日常工作时通过传感电路上的传感器对室内的指标进行检测，经过相关处理后传递给单片机，再由单片机对所得到的参数与参考数值进行比较，从而做出开关窗的判断，调整输出脉冲信号传到步进电机，通过步进电机带动齿轮传动装置控制窗户自动开关。

2 系统总体方案的设计

2.1 系统的主要功能

（1）高低温自动开关窗。天气晴朗的早晨温度传感器通过检测温度来打开窗户通风换气，傍晚自动关上。

（2）自动防雨。当湿敏传感器检测到雨水时，窗户会自动关上。避免由于主人不在家而造成造成不必要的损失，此功能特别适合经常不在家的住户。

2.2 系统的主要构成

     本智能窗控制系统是由机械传动部分和自动控制系统组成的。其中，窗扇、窗框、齿条、齿轮等组成了机械传动部分。自动控制系统主要是由以 AT89 S51单片机为基础的中央控制器， A/ D转换器，数据检测传感电路，窗驱动电路、步进电机，窗驱动控制接口电路等组成。

   控制系统构架图

2.3 系统结构的设计

2.3.1 自动开关窗的设计

    系统的传动是由步进电机带动窗扇在滑槽内来回滑动来实现的，任务虽然简单，但是需要更高的准确度。通过机械设计的有关知识我们可以得出，齿轮齿条传动比较精确，可靠性比较高，同时具有较高的机械效率。所以，齿轮齿条传动可以满足智能窗控制系统的要求。

2.3.2 窗户结构的设计

     窗户的设计是在常规窗框的基础上进行一些改变，在常规窗口框架的顶部和底侧分别开出一道滑动槽，让窗框在滑动槽内滑动来实现自动开关。

3 系统硬件的设计

3.1 单片机选型

3.1.1 单片机简介

    单片微型计算机（ Single- Chip Microcomputer），简称单片机，就是将微处理器 CPU，存储器 ROM和 RAM，定时器/计数器，中断系统，输入/输出接口，总线和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。由于单片机的重要应用领域为智能化电子产品，一般需要嵌入仪器设备内，故又称为嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller）。

单片机的主要特点如下。

（1）可靠性高

（2）便于扩展

（3）控制功能强

（4）低电压，低功耗

（5）片内存储容量较小

    除此之外，单片机还具有集成度高，体积小，性价比高，应用广泛，易于产品化等特点。

    1974年，美国仙童公司研制了世界上第一台单片机F8。该机由两块集成电路芯片组成，结构奇特，具有与众不同的指令系统，深受家用电器与仪器仪表领域的欢迎和重视。从此，单片机开始迅速发展，应用领域也在不断扩大，现已成为微型计算机的重要分支。单片机的发展通常可以分为以下4个阶段。

（1）第一阶段（1974-1976）

在这个时期生产的单片机，制造工艺落后，集成度低，而且采用了双片形式。