第1章緒論1.1國內外研究現(xiàn)狀在智能化社會的進步中，如信息技術和云計算等科技的快速增長已經(jīng)滲透到了各個行業(yè)，為各類企業(yè)提供了大量的便利與收益。然而，當前的情況是，盡管物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在全球和社會上迅速擴張，但它尚未廣泛地融入人們的日常生活。鑒于其在全球及社會中的迅猛擴展趨勢，物聯(lián)網(wǎng)無疑會成為最具潛力的科技之一。所以各個國家都推出戰(zhàn)略規(guī)劃在物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展上。智能家居其中就是一部分。這包括了許多不同的領域和研究?，F(xiàn)在，智能家居的研究已經(jīng)取得了大量的成果并且被應用到了日常生活中。在網(wǎng)絡技術、信心處理和傳感器等領域都有所涉及。在美國，對智能家居所用到的技術開展了一些項目研究如：集成的無線網(wǎng)絡傳感器、分布式傳感器網(wǎng)絡、智能塵埃、無線嵌入式系統(tǒng)、嵌入式網(wǎng)絡傳感等[1]。關于通信協(xié)議設計的研究?？的螤柎髮W和美國南加州大學等著名的大學已經(jīng)開始對這類協(xié)議進行了深入的探討先后提出了多種路由算法?？的螤柎髮W在關于信息處理與管理的研究中對感知數(shù)據(jù)查詢處理技術方面的研究較多，設計了一個用于數(shù)據(jù)感知和查詢采用分布式查詢處理技術，名為COUGAR的用于信息處理的系統(tǒng)[2][3]。加州大學伯克利分校則設計了一個叫做TinyDB的感知數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)動態(tài)調整的連續(xù)查詢處理方法，和管理傳感器網(wǎng)絡的多查詢方法。并南加州大學提出一種數(shù)構造算法用以計算聚集，并驗證了無線通信機制對聚集計算的性能影響很大[4][5]。我國和國外相比智能家居的研發(fā)還相對落后，但是在近幾年國家的大力支持，以及對這個技術的扶持下，經(jīng)過企業(yè)，國家，技術等不懈努力，近幾年市場規(guī)模逐漸擴大，技術逐漸成熟。從2013年到2020年間增長率平均維持在14%左右。這證明這我國公民對國產(chǎn)智能家居的認可以及相關內容越來越完善[6][7]。國外智能門窗有PellaInsynctive、RWESmartHome、Verilock等品牌的智能門窗感應裝置，用戶可以隨時通過手機方便地查看門窗的實時狀態(tài)，并隨時掌握家中的門窗狀況，從而實現(xiàn)對家居的安全性監(jiān)測[11]。SmartTint門窗智能光膜[12]，ViewGlass智能門窗[13]，ProDisplay智能門窗玻璃等動態(tài)的智能門窗玻璃，通過點擊開關按鈕或在智能手機上點擊按鍵，可以輕松地控制窗戶的不透明度，達到控制進入室內的光線和空氣[8]，同時還可以有效地保護用戶的私密性，同時也可以防止強光和發(fā)熱來控制室內熱量[10]。我國的智能門窗行業(yè)相較于外國發(fā)展速度偏慢，盡管其發(fā)展趨勢仍在持續(xù)。然而，這些都是基于一些簡單處理器制造的簡單控制技術。隨著社會的發(fā)展，手機已經(jīng)是普及到道街小巷人人都離不開。將智能門窗系統(tǒng)與手機相連接，進行實時監(jiān)控，遠程控制等才是正確的智能門窗發(fā)展方向。國內不足之處：兼容性和互聯(lián)性問題：智能門窗產(chǎn)品品牌眾多，不同品牌之間缺乏統(tǒng)一的標準和協(xié)議，導致產(chǎn)品之間的互聯(lián)互通存在困難。用戶可能需要安裝多個APP來控制不同的智能設備，這給用戶帶來了不便。技術壁壘高：智能門窗行業(yè)需要高端技術支持，包括智能識別技術、自動控制技術等。如果企業(yè)技術積累不足，難以開發(fā)出具有競爭力的智能門窗產(chǎn)品。市場競爭激烈：隨著市場潛力的逐漸顯現(xiàn)，越來越多的企業(yè)進入智能門窗領域，市場競爭日益加劇。這對于企業(yè)的技術創(chuàng)新和市場營銷能力提出了更高的要求。成本問題：智能門窗的研發(fā)和生產(chǎn)成本相對較高，這可能導致最終產(chǎn)品的售價較高，影響了智能門窗的普及率。用戶體驗有待提升：雖然智能門窗提供了更加便捷和舒適的生活體驗，但在用戶體驗方面仍有提升空間，比如操作的簡便性、反應速度、智能化程度等方面。安全性問題：智能門窗的安全性也是一個不容忽視的問題。隨著智能門窗的普及，如何保證其數(shù)據(jù)安全和防止被黑客攻擊成為了一個挑戰(zhàn)。售后服務和維護：智能門窗作為高科技產(chǎn)品，其維護和修理可能需要專業(yè)的技術支持。目前，國內的售后服務體系可能還不夠完善，這對于用戶來說是一個重要的考慮因素。市場認知度：雖然智能門窗的概念逐漸被人們所接受，但在一些地區(qū)和人群中，對智能門窗的認知度仍然不高，這影響了市場的推廣和普及。標準化和規(guī)范化：智能門窗行業(yè)的標準化和規(guī)范化程度還不夠，這對行業(yè)的健康發(fā)展構成了一定的制約。1.2課題的目的以及意義就現(xiàn)在智能門窗的發(fā)展現(xiàn)狀，此設計初衷是讓人更方便的進行開關窗戶。通過檢測外界環(huán)境閾值進行自動開關，使人即使在外地同樣感覺到安心。這種類型的窗口的主要特性包括智能化管理、防止火災和盜竊的保護措施、簡單的操控方式、遠距離遙控功能及自動化處理等等優(yōu)勢。盡管市場上存在許多類似的產(chǎn)品，但是它們都是由多個部分組合構成且使用起來較為繁瑣復雜，然而我們的這款窗口只需要輕輕觸碰開啟按鈕就可以實現(xiàn)自主開合的功能了。此外，該款窗口還具備能夠根據(jù)陽光明暗程度來判斷并執(zhí)行關閉與開放動作的能力。此種智慧型大門系統(tǒng)的最大好處在于可以確保衣物不會因為沒有及時收取而在大風雨中受到侵襲或者導致室內出現(xiàn)漏水的現(xiàn)象發(fā)生(如在大風暴來臨之前);另外它還能保證當夜幕低垂的時候會主動把所有的窗子都給封閉上以保障安全無虞的環(huán)境條件得以維持下去。如果發(fā)現(xiàn)周圍空氣質量較差或是溫度過高濕氣太大的情況就會自行啟動相應的防護機制從而達到最佳的使用效果。能連接藍牙進行遠程控制，即使人不在家同樣能實現(xiàn)遠程開關的功能。智能窗戶還有監(jiān)測是否有人功能，近程遠程報警，實時觀察是否有人行竊。智能門窗系統(tǒng)（1）提升生活質量：智能門窗系統(tǒng)通過自動調節(jié)窗戶的開啟與關閉，可以根據(jù)環(huán)境變化（例如在雨天會自動關閉窗戶）來創(chuàng)造更為舒適的居住氛圍（2）增強家庭安全：集成了防盜、防火等安全功能的智能門窗能夠在遇到異常情況時及時響應，如紅外傳感器檢測到人體入侵時觸發(fā)報警。（3）實現(xiàn)遠程監(jiān)控與控制：用戶可以通過智能手機或其他設備遠程控制智能門窗，無論身處何地都能對家中的窗戶進行管理。（4）提高生活便利性：自動化的功能減少了日?，嵥槭聞盏奶幚?，如忘記關窗等情況，系統(tǒng)會自動處理，讓用戶生活更加便捷。（5）支持環(huán)境監(jiān)控：整合的各類傳感器不僅可以操控窗戶，還能實時追蹤室內外的環(huán)境情況，并將相關數(shù)據(jù)展示在用戶界面上。（6）節(jié)約能源：智能門窗系統(tǒng)能夠有效利用自然資源，如在天氣晴朗時自動打開窗戶以利用自然光照和通風，減少對人工照明和空調的依賴?；趕tm32單片機的智能門窗系統(tǒng)需要以單片機作為中心，實現(xiàn)對窗戶的自動開關。此外，它還能夠隨著外部環(huán)境指數(shù)的變動而改變，具體性質和功能如下：（1）通過dht11對環(huán)境溫度和濕度的監(jiān)控，使得窗戶能夠自動開啟。（2）步進電機驅動窗戶的開關。（3）手動操作方式與初始開關技術相同，都是通過手來實現(xiàn)強制開關。??（4）光照傳感器，通過對光照強度調節(jié)閾值到達指數(shù)自動開關通風（5）雨滴傳感器通過監(jiān)測外界是否有雨水，達到濕度閾值自動關閉防止漏雨??（6）顯示屏顯示窗戶的狀態(tài)以及各類參數(shù)的指數(shù)??（7）使用5V電源進行供電（8）定時模式：可以通過定時控制窗戶的打開關閉（9）藍牙無線手機端可以進行無線傳輸控制（10）通過人體紅外傳感器進行防盜報警1.3智能門窗系統(tǒng)的設計要求（1）建造一個型號為單片機STM32F103C8T6的系統(tǒng)，使其成為系統(tǒng)的主控模塊，進行數(shù)據(jù)的采集以及處理分析和執(zhí)行其他部件的控制（2）監(jiān)測功能：監(jiān)控功能：實時追蹤外界光照和溫度濕度的數(shù)值，通過溫濕度傳感器來檢測目前的濕度是否偏高。人體紅外感應系統(tǒng)被用于開啟防盜功能后，可以檢測到有人在蜂鳴器中發(fā)出警報。（3）顯示能力：利用液晶屏oled來展現(xiàn)系統(tǒng)的參數(shù)和狀態(tài)。（4）執(zhí)行部件：使用uln20003驅動電機為電機提供停轉信號（5）定時功能：通過DS1302時鐘模塊進行定時和時鐘顯示，定時后時間到后關閉（6）無線功能：通過HC05藍牙模塊對當前數(shù)據(jù)進行無線傳輸并且可以通過手機端進行無線控制（7）編程步驟：使用keilc軟件進行編譯，并借助c語言創(chuàng)建系統(tǒng)程序，同時運用c語言對收集到的數(shù)據(jù)進行分析和展示處理。

第2章智能門窗系統(tǒng)的總體功能2.1設計的主要功能用戶可以在室內的任何地方，無需受限于位置，通過手動操作或手機連接藍牙來實現(xiàn)對門窗的開合控制。智能窗戶具備自動防護功能：當風力達到某個臨界值或者感知到雨水，它會立即關閉窗戶，以防止室內物品因為疏忽而受損。智能感應與自動化：配備光線、溫度和風速等傳感器，根據(jù)不同環(huán)境條件自動調整窗戶的開合狀態(tài)，如自動通風降溫或在強風天氣下關閉窗戶以防風沙侵入。能源管理與節(jié)能：智能門窗可以根據(jù)外界環(huán)境情況自動進行開關窗戶，從而實現(xiàn)使室內溫度保持在一定數(shù)值，減少家中空調暖氣等使用，有效管理能源使用，達到節(jié)能減排的目的。防盜報警：智能門窗能在短距離內監(jiān)測是否有人，通過遠程播報以及報警信號使主人第一時間了解情況，從而減少盜竊等事情的發(fā)生。定時開關：可以在室內以及手機app上調節(jié)時間進行定時開關窗。用戶可以設定早晨或特定時間段窗戶自動開啟，以實現(xiàn)室內通風，以及避免用戶不在家忘記關窗戶的麻煩2.2設計的主要模塊控制總體框圖如下圖2.1所示。通過對外界情況監(jiān)測溫濕度光照雨滴等指數(shù)。按鍵調節(jié)相關指數(shù)閾值，達到閾值數(shù)據(jù)自動進行開關窗戶。終究，單片機負責操作驅動電機進行開關設置。人體感應功能的蜂鳴器可以發(fā)出聲光警報，同時也能通過ds1302時鐘芯片實現(xiàn)定時啟動。藍牙手機端則負責無線傳輸和管理。數(shù)據(jù)將通過oled液晶顯示屏展示圖2.1系統(tǒng)程序框圖該設計的核心部分包括以下幾個方面：主控單元、雨量檢測組件、光線探測設備、馬達裝置、ULN驅動的步進電機、紅外感知人形部件、DHT11溫度與濕度的收集元件、開關及顯示設備，這些都構成了整個系統(tǒng)的核心和信息處理的中樞;同時還包含了用于監(jiān)控外部環(huán)境參數(shù)的溫度和濕度傳感器以及光線敏感器。通過馬達驅動模塊來實現(xiàn)對窗口或門的開閉操作，并設定其工作狀態(tài)為自動模式時，可以開啟或關閉窗戶;而顯示設備則負責展示各種數(shù)據(jù)如各項數(shù)值等等。

第3章智能門窗系統(tǒng)的模塊功能設計3.1光線水位采集模塊lm393比較器的主要功能是進行雨滴傳感器和光敏的比對，通過輸出電壓高低來確定當前是否有降雨或者光線強度。其工作原理如下：1.工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源：2—36V,雙電源：±1—18V2.消耗電流小，Icc=0.8mA3.輸入失調電壓小，VIO=±2mV4.共模輸入電壓范圍寬，Iic=0—Vcc-1.5V5.輸出與TTL，DTL，MOS，CMOS等兼容6.輸出可以用開路集電極連接“或”門LM393的引腳和內部結構圖展示了DIP8和SOP8兩種不同類型的封裝形式，分別為雙列直插式8腳塑料和微型雙列8腳塑料。圖3.1LM393內部結構圖如同眾多高性能的比較器一樣，LM393也具備極高的放大能力和寬泛的頻域特性。然而，如果由于寄生電容引起的耦合影響而產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，這可能會成為問題所在。這種狀況只可能出現(xiàn)在比較器的操作狀態(tài)轉變過程中，而且即使采取了去除電壓輸出的間隔、濾波器以及調整電壓等措施也不能解決這個問題。然而，使用PCB的設計標準能夠有效降低輸出寄生電容的影響。當進出電阻值低于10k時，能減小反饋信號并稍微增強正反饋以加速切換過程，從而防止因寄生電容引起的不穩(wěn)定情況。為了避免由于直接連接到集成電路引腳上的電阻所引發(fā)的振蕩，我們應該采用延遲策略。但對于需要短時間內完成切換的輸入脈沖波形信號，無需應用延遲策略。所有未被利用到的接口應該連接到地面線;對于LM393來說，其設定了一個穩(wěn)定的基準點，這個點的穩(wěn)定性和工作狀態(tài)不受供電量的影響很大一部分電力無需通過附加濾波元件來供給，而且VCc可以在低于雙邊口徑信號值的前提下供應而無損于設備性能。對正側而言，任何大于或等于?0.3V的入射能量需要有防護措施以防止損壞儀器內部結構。該芯片具有一種獨特的開放式收集方式——多個采集單元可實現(xiàn)ORing功能并允許N型PNP接收器的Ee直接接到GND上。由于SPC是打開的狀態(tài)并且有可能受到驅動力及部件Beta系數(shù)的約束從而影響了最大漏泄率。一旦流量達到了最高閾值即16mA(maximumcurrent),則出力將會迅速提升至高水平因而出力的半導體開關也會停止運行。約占總阻抗百分之六十左右的gammaSAT能有效控制過沖現(xiàn)象的發(fā)生使得最終結果保持在一個相對較低的位置。如果當前承載功率非常小的話那么此時的電子轉換效率就能夠維持住最低標準也就是“空”級別3.1.1液滴檢測我們的降雨監(jiān)測主要依賴于雨滴傳感器的數(shù)據(jù)收集并利用LM393的比較器來做出決定。一旦有水分接觸到傳感器的水位傳感器會引發(fā)壓力變化，而這種壓力的變化與被濺濕表面的大小成正比，進而影響LM393對電壓的比較結果。如果發(fā)現(xiàn)存在液態(tài)物質，LM393則會給出負電壓，此時微控制器便會執(zhí)行關窗操作。同樣地，對于光線傳感器的運作機制也是如此，詳見圖3.2。圖3.2LM393比較器3.2光照采集電路圖3.10展示了如何使用光敏電阻來檢測外部光線的強度。這種類型的電阻被稱為負響應型光敏電阻，其特性是隨著光線變亮，電阻值會降低;反之亦然，即當光線暗淡時，電阻值會上升至數(shù)百到數(shù)十萬歐姆之間的區(qū)間。換句話說，如果光線非常強烈，它可以達到數(shù)百歐姆，而在完全無光的環(huán)境下，它的電阻可能超過十萬歐姆。我們使用11k的電阻進行上拉電阻。圖示展示了我們所配備的光敏電阻。當陽光照射得更強烈，電阻值就會降低，進而導致電路產(chǎn)生的電壓信號也相對較小。但是，如果陽光照射的強度減弱，電阻值就會增加并且電壓信號也會上升。這些不同的電壓值將被傳送到單片機的內部ad以判斷是否需要開關窗戶。圖3.3光敏電阻3.3溫濕度模塊OTPOTPMCU電阻式感濕元件NTCGNDNCDATAOTPOTPMCU電阻式感濕元件NTCGNDNCDATAVCC圖3.4DHT11內部結構原理圖此傳感器包含ntc測溫元件和電阻式感濕元件，分別對溫濕度進行監(jiān)測，工作電壓的范圍在3.5-5.5V之間，運輸?shù)臄?shù)據(jù)為數(shù)字限號，且數(shù)字信號不需要進行模數(shù)轉換，這點比其他傳感器方便很多，簡化的整體的硬件設計。此傳感器內置自動儲存和處理功能，用于保存和處理溫度和濕度數(shù)據(jù)。除此之外，它還配備了四個外部接口，具體的接口功能請參考下表3.1。

表3.1DHT11引腳介紹引腳號引腳名稱引腳功能1VCC供電電源正極2DATA單總線串型數(shù)據(jù)線3NC懸空腳4GND接地腳1號和4號引腳的功能是為傳感器提供電源，2號引腳則負責數(shù)據(jù)的傳輸，而3號引腳則處于懸掛狀態(tài)，無需連接到電路中。這種傳感器被廣泛應用，可以在氣象站、家居、溫濕度調節(jié)器、醫(yī)療設備以及汽車等領域找到它的身影。但與其他傳感器相比，它的測試數(shù)據(jù)精度不夠高，測量范圍也不夠寬廣。濕度可測范圍為20%到90%相對濕度，溫度可測范圍在0攝氏度到50攝氏度之間。濕度測試精度為加減5%相對濕度，溫度測試精度為加減2攝氏度。請看下圖3.5，這里展示了溫濕度傳感器模塊的電路圖。圖3.5DHT11溫濕度傳感器3.4藍牙傳輸模塊hc05藍牙模塊能夠通過無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶的手機上進行展示，同時也可以通過手機實現(xiàn)遠程操作。這個部分的主要優(yōu)點在于其作為主從一體的設計，能夠實現(xiàn)與具備藍牙功能的智能手機或計算機等設備的連接匹配，相較于其他的同類產(chǎn)品，它的表現(xiàn)更為出色。該模塊所支持的通信速率覆蓋了廣泛的區(qū)間，包括4800到1382400之間的所有值，并且它與單一芯片系統(tǒng)的兼容度高，只要滿足3.3V或者5V的電源要求即可。這種設計非常便捷易用，而且十分靈活，因此對于我們的項目來說是非常合適的選擇。在構建微網(wǎng)絡的前期階段，所有的硬件已經(jīng)就緒。在這個狀況下，每一秒鐘有超過一半的時間(即1.28s)用于監(jiān)測那些尚未連線上的設備的消息情況。當這些設備被激活之后，可以設定32種不同的頻率來調整監(jiān)視的信息。主設備完成其初始化的步驟以后，就能順利地啟動連接的過程。對于已知的設備地址的情況，可以通過頁面的信息來實現(xiàn)連接;而對未知地址的設備，則是利用頁面信息的搜索功能來達成連接的目的。在微網(wǎng)的環(huán)境里，如果某個設備沒有執(zhí)行任何的數(shù)據(jù)交換任務的話，那么就會自動切換到節(jié)電的狀態(tài)。此時，主設備會把自身配置成維護模式，而在這個期間內只會有內部的計時器繼續(xù)運行;同樣，從設備也有可能轉換至維護模式。只要設備脫離了維護模式，便能立即展開數(shù)據(jù)的傳送活動。在處理多個微網(wǎng)或者管控低功率設備的時候，常常使用此類的維護策略。此外，還有兩類低功耗的使用模式：睡眠與監(jiān)控。基于藍牙的基礎通信技術，它能夠支持第一種模式以傳遞語音信息，第二種模式用來發(fā)送小規(guī)模的數(shù)據(jù)包，至于溫度等環(huán)境參數(shù)則可通過非連接的方式進行傳輸。采用跳頻及時隙多址技術的藍牙通訊方式擴大了無線電的覆蓋范圍。為了擴展其使用空間，我們必須借助偽隨機代碼序列來實施頻移鍵控(也稱之為跳頻)。傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡中的主要振蕩器的頻率是恒定的。要使載波頻率產(chǎn)生變化，就需要接收跳頻信號，然后依據(jù)相應的指示調整主振蕩器頻率。跳頻設備能夠捕捉到跳頻信號，其中包含有跳頻命令生成器和頻率合成器。如果把跳頻設備看作是一個主振蕩器的話，那么它就跟普通的發(fā)射裝置沒有區(qū)別。我們可以以模擬或者數(shù)字的形式傳遞信息，經(jīng)過調制之后得到穩(wěn)定的頻率調幅信號，接著將其與頻率合成器的主載波頻率信號相融合。最終產(chǎn)生的滿足射頻頻道要求且可調控的載波頻率信號被送出。由高通濾波器反向饋回，最后透過天線發(fā)出信號，這就是所說的穩(wěn)定頻率信號。而對于時隙多址來說，就是將時間劃分為互不重復的幀，然后再對每個幀進行細分成無法相互干擾的通道，這樣就能一一對應不同的用戶，依靠這些通道來識別各種信號從而達到多個地址之間的聯(lián)系。如下圖3.6所示。圖3.6藍牙模塊介紹圖3.5電機驅動模塊我們在操作窗戶開關時，需要利用uln2003來驅動步進電機的正反轉控制，具體參見圖3.7.圖3.7步機電機模塊介紹圖48型的步進電動馬達來說，其工作原理就是把電子指令轉變成為轉動的動力源泉。通常情況下，每當我們向該驅使設備發(fā)送出一串數(shù)字信息的時候，就會讓這個裝置按照預設的路徑以特定幅度完成一定數(shù)量的角度變化(即所謂的"一步")并保持在這個位置不動;而這種移動距離則完全取決于我們所發(fā)出的數(shù)據(jù)量大圖小及持續(xù)時間長短等因素的影響程度了。此外，如果我們將這些數(shù)值調整得恰如其分的話，就可以實現(xiàn)對它的運動狀態(tài)、運行節(jié)奏與加速減緩效果等方面都能夠做到精準地調控呢！至于說這臺機器本身的工作方式嘛？那可就多了去了：比如最常見的就是那種由四個線圈組成且具有雙層結構的設計方案啦——這就是大家常說的“ABC”三元件式設計啊!而另外一種比較流行的則是采用了一種叫做“AABBCCDDAA”的循環(huán)操作方法哦~不過話說回來哈，因為我們的微處理器的輸出端口所能提供的功率實在有限的原因所在所以必須借助ULN2003這樣的電路模塊才能將其進一步擴大化后才有可能順利對接上去喲。四相八拍模式下，每拍代表一次旋轉角度。步進電機需通過特定數(shù)量的脈沖來實現(xiàn)其磁場的完整循環(huán)。所以，八拍代表的是從a到a的流程，而四拍則象征著一個完整的過程，也就是θ=360°/(50×4)=1.8°（通常被稱為全步）和θ=360°/(50×8)=0.9°（也被叫做半步）。ABCD是此種模式下的四個階段。在實際應用中，為了使電機正常運轉，必須對ABCD這四個階段供電。關于步進電機的特性，主要有以下幾點：受限于電壓強度、電流量、溫度變動及波形變換等因素，步進電機的步進量并無固定范圍。盡管步進電機在每個旋轉角度上都會存在理論誤差，但這些誤差不會像傳統(tǒng)設備那樣累積。因為每個旋轉圈的總誤差是零。所以，長期累積的步距誤差無法被消除。3.5.1ULN2003步進電機驅動電路：步進電機需要被驅動才能正常工作。因為第一電路中的電流較小，單片機需要發(fā)出步進電機指令，并由控制單元來進行控制。因此，我們需要借助驅動芯片來進行控制和處理。ULN2003是一種耐壓、電流大的復合晶體管，由7個硅NPN類型的晶體管組成，在5V工作電壓條件下與CMOS或TTL電平特性兼容。它能直接處理邏輯電平信號。ULN2003能夠提供步進電機脈沖信號。ULN2003采用了7個NPN達林頓連接晶體管，適用于低邏輯電平數(shù)字電路中的負載，如燈、繼電器、打印機錘等，具有大電流、高電壓的需求。它被廣泛應用于計算機、工業(yè)和消費品領域，設計符合標準TTL系列。我們利用單片機對標準的邏輯緩存器進行了數(shù)據(jù)處理。電機速率及方向可通過脈沖調控實現(xiàn)調節(jié)。單片機連接至ULN2003的方式為IN1IN2IN3IN4，其中單片機輸出的電流會經(jīng)過OUT1OUT2OUT3OUT4傳導給電機的四個相位(即ABCD)。而ULN2003的輸入電流則只依賴于來自單片機的微小電流，借助達林頓電路設計，使得其能承受高達500mA的灌溉電流。同時，它具有5V驅動的能力且具備50V的抗壓性能。如下圖3.5所示。圖3.8ULN2003管腳連接圖uln2003的核心特性包括：如果沒有其他的限制條件，tamb=25℃是最大的溫度范圍，具體數(shù)值可以參考表3.2。表3.2電機詳細數(shù)值參數(shù)名稱符號數(shù)值單位輸入電壓VIN30V輸入電流IIN25mA功耗PD1W工作環(huán)境溫度Topr-20to+85℃貯存溫度Tstg-55to+150℃3.6防盜報警模塊選擇當安全系統(tǒng)啟動并開始監(jiān)控人類熱源的時候，它會持續(xù)地對任何可能的人體存在做出反應。警報系統(tǒng)的構成包括了三種不同的模式：聲音警告(通過音調發(fā)出)、震顫式警示及手機通知提醒。接下來我們將詳細闡述聲波喇叭的功能機制，它是種能夠產(chǎn)生噪音的聲音部件，只要有電力供應就能工作得很好且易于操控。市場上有很多不同類型的聲波喇叭可供挑選;而選用能接受五伏特輸入功率的那款則更為實用方便。我們在實際應用過程中還需注意一個小細節(jié)——若覺得它的發(fā)出的音頻不足以引起人們的關注的話可以移除位于揚聲器的底端的一層薄膜來增強效果。本設計的目的是利用這個裝置能在發(fā)現(xiàn)人的時候就立即觸發(fā)生成預警信號。如上文提到的那樣，該設備是由三個組件共同構建而成，其中一個是值一千歐姆的大容量電阻作為分壓網(wǎng)絡的一部分，另一個則是N型的三級晶閘管負責增大輸出流量與幅度以便滿足需要更大的能量需求從而達到更強的提示作用，第三個就是那個具有良好性能表現(xiàn)的聲波喇叭本身啦！三級晶閘管采用了的是一種常見的類型即N型的二級晶閘管，主要是為了實現(xiàn)擴大輸送量并且調整出合適的頻率響應范圍等一系列重要的參數(shù)設置使得最終的效果更加完美無瑕疵才選用了這種型號呢。圖3.7蜂鳴器報警介紹圖3.7按鍵控制模塊由三組小型開關串連構成的單片機按鍵操控系統(tǒng)中，其中一部分與單片機的雙方向輸入輸出接口相連，而另外一側則直接接觸地面。一旦啟動該開關，那么此時的輸入輸出端口就會切換至高電位狀態(tài);反之，若關閉它，則會使輸入輸出端口觸及大地，從而實現(xiàn)從高電壓轉為低電壓的過程，同時把這個低電壓信息反饋給單片機。對于按鍵開關的監(jiān)測方式來說，主要是通過對高、低電位的識別來完成的。然而，因為它的移動速度問題，難免會有一些偏差出現(xiàn)，所以我們在編寫相關按鍵功能代碼的時候，需要額外的加入一個消除抖動的程序，以此提升精準度。如上圖3.10所示，就是關于按鍵控制系統(tǒng)的原理圖：如下圖3.10所示：圖3.10按鍵控制系統(tǒng)3.8OLED顯示模塊作為新型的光源與顯示技術，有機發(fā)光二極管(OLED)以穩(wěn)定且綠色的有機薄膜電致發(fā)光裝置為基礎，由多個有機膜組成，并置于陽極和陰極之間。一旦通入電流，這些有機物質便能產(chǎn)生光線。OLED使用了標準的矩陣交錯屏幕布局，它被設置在了交替排布的陽極和陰極中間。通過挑選合適的陽極和陰極搭配可以實現(xiàn)對每一個OLED的開啟或關閉。由于OLED是基于電流驅動的設備，因此可以通過調整電流大小來調節(jié)顯示器的明暗程度。在全球范圍內，中國的Solomon公司和美國Clare公司擁有強大的競爭力。OLED可以在通訊、電腦、家用電器、工用產(chǎn)品、商用設施以及交通運輸?shù)确矫娴玫綇V泛運用。圖1展示了液晶顯示模塊電路結構。P5是設計為4個插座的一個針頭，主要用以與OLED液晶顯示器相連。而5V則代表著接入的5V電源;SCL和SDA則是分別對應于顯示器的兩個接口，它們都由單片機中的B6和B7引腳控制，并負責傳遞串行的時鐘信息和數(shù)據(jù)。如下圖3.11所示圖3.11oled模塊介紹圖oled是一種128×64像素的點陣顯示屏，其接口設計簡單易用，可用于顯示字符和圖形。該顯示屏具有以下特點：（1）128×64點陣單色圖像展示模塊（2）由于高亮度、鮮明的對比度和廣大的視野，快速的反應速度以及寬廣的溫度范圍，功耗極低。（3）8位的并行處理器接口擁有讀寫操作時序，且能直接與8位微處理器相連。（4）這個模塊內含128×64的顯示數(shù)據(jù)ram。每一個ram都代表了oled屏幕的亮度和暗度狀態(tài)。（5）整合了solomensd1306oled驅動器。（6）模塊所需能源：90mw（占素點亮度的三分之一，沒有偏振片，亮度為100cd/m2）（7）模塊的邏輯電源電壓為vdd+3v±10%。（8）電壓范圍vc3是驅動oled顯示屏的關鍵。3v~5v。若需展示現(xiàn)有的信息，只需要依照OLED的步驟來執(zhí)行OLED的呈現(xiàn)操作就可以了。對于文字或者圖像的字符集，我們必須自行創(chuàng)建。你可以挑選出一款字模抽取工具，并依據(jù)OLEDRAM地址架構的選擇垂直型字模抽取方式。因為OLED模塊的字節(jié)排列是顛倒的，所以應該設定成字節(jié)反轉的狀態(tài)。關于字體、字體、尺寸及顯示效果(如下劃線與刪除線)可以根據(jù)需求進行調節(jié)。通過模具抽取生成的每個字符的點陣顯示碼，最終，基于OLED屏上實際的效果，對這些碼進行修改以便獲取到需要的字符集。參考圖3.12就可以看到這個過程。通過生成所需顯示的文本字符庫，將字符代碼寫入OLED顯示程序，并將其保存在SSD1306的GDDRAM模塊中，以確保顯示效果穩(wěn)定。例如，漢字“漢”×高=16×16(32B顯示碼)。提取字模為:CharcodeHan[]={0x00,0x10,0x61,0x06,0xC0,0x30,0x02,0x3E,0xC2,0x02,0x82,0x62,0x1F,0x02,0x00,0x00,0x00,0x02,0x02,0x3F,0x20,0x20,0x10,0x08,0x05,0x02,0x05,0x08,0x10,0x30,0x10,0x00,}圖3.12oled電路圖

第4章智能門窗系統(tǒng)主控程序設計4.1主程序流程自系統(tǒng)的啟動及外部設備配置完成以后，我們便利用按鈕和自動化方式檢測環(huán)境中的陽光與降雨情況，以此確定是否需要把窗戶開啟或者關閉。接著，我們會評估是否存在降雨現(xiàn)象并觀察到足夠的日照強度，如果滿足這些條件，就會選擇讓衣服外出晾干;否則則會將其收回。此系統(tǒng)還具備手動、預定時間以及自動操作等多種功能選項。如下圖4.1所示，LCD屏幕實時展示了相關數(shù)據(jù)。圖4.1oled程序流程圖4.2液晶顯示程序流程為了使液晶屏幕能順利運行，我們首先要輸入管理命令，接著是所需展示的信息。在此前，需使用特定的指令檢查液晶屏幕是否處于運作狀態(tài)。若已啟動，則須靜待其結束工作的通知，只有當收到這個信息后才能繼續(xù)輸入管理命令及數(shù)據(jù)。液晶顯示模塊程序流程圖如下圖4.2所示。圖4.2液晶顯示模塊程序設計流程圖4.3按鍵時鐘程序流程我們需要理解的是，按鈕單元具有四根導線，它們之間存在著相似的關系。因此，當我們構建電路時，只需連上兩個端子即可。其基本的工作機制是識別信號的正負極狀態(tài)。當我們的按鈕被觸發(fā)時，微控制器的輸入/輸出接口會將其讀取成負電壓。這種變化會導致對應的功能動作被執(zhí)行。若要確定按鈕是否已被激活，我們可以使用以下條件語句："if(K1==0)"來測試，并在滿足該條件的條件下循環(huán)等待直到再次變?yōu)榉羌せ顮顟B(tài)。同樣地，對于第二個按鈕，可以使用"if(K2==0)"和"delay_key()"函數(shù)來實現(xiàn)同樣的效果。最后，若想檢查第三個按鈕的狀態(tài)，則可采用"if(K3==0)"并配合適當?shù)难訒r處理。如需清除計數(shù)器，只要按動第三個按鈕便能完成。詳細步驟可見下圖4.3。圖4.3按鍵時鐘流程圖4.3.1DS1302控制字符的介紹如下表4.1所示表5.1測試數(shù)據(jù)765432101RAMA4A3A2A2A0RDCKWR在執(zhí)行數(shù)據(jù)輸入任務時，必須確?？刂谱值淖畲笥行恢檬沁壿?，否則無法將數(shù)據(jù)輸入到ds1302中。當數(shù)值為0時，它表示儲存了日歷時鐘的信息，而數(shù)值為1則代表儲存了ram的信息。5操作單元的地址被標記為-1。設定為0是最基本的有效位，這意味著需要進行寫入操作；而設置為1則表示需要執(zhí)行讀取操作。數(shù)據(jù)獲取：在控制字后sclk的下降邊界，輸入ds1302的數(shù)據(jù)；輸入的數(shù)據(jù)范圍是從最低點到最高點。數(shù)據(jù)輸入從最低位開始，經(jīng)過SCLK上升沿控制，寫入DS1302中，具體操作請參考圖4.4。圖4.4ds1302控制流程圖4.4報警蜂鳴器提醒流程執(zhí)行主函數(shù)之后，我們會持續(xù)檢查坐姿的正確性以及時間是否已經(jīng)到達。首先，我們會通過鍵盤設定好提醒時間，然后檢查是否已經(jīng)到達了預設的時間。如圖4.5所示，報警流程圖如下：單片機輸出高電平蜂鳴器報警是否觸發(fā)報警單片機輸出高電平蜂鳴器報警是否觸發(fā)報警條件報警程序入口返回YNY4.5人體紅外感應流程通常使用的是熱釋電傳感器作為紅外傳感器(如照片中展示的設備)，該裝置的前端裝有過濾器，用于消除超過1至14微米范圍之外的人體輻射的熱量，從而增強其抵抗外部干擾的能力。此外，通過在前部添加菲涅爾透鏡來提升敏感度是常用的方法(菲涅爾是一位來自法國的物理學家)。一旦檢測到了人造紅外線的存在，這個傳感器就會產(chǎn)生高電壓。然后，三極管開始工作。最后，它向單片機發(fā)送出高電壓信息。這可以參考圖像4.6中的描述。圖4.6人體紅外感應流程圖4.6光敏采集程序設計一旦光敏器件收集了現(xiàn)有的信息，它會將其模擬信號傳遞至微控制器的AD引腳以執(zhí)行處理任務。完成初始化之后，我們利用模數(shù)轉換來獲得實時的濕度值，此處選用的設備是A10。接下來，我們會提取并解讀這些數(shù)據(jù)，每個字節(jié)包含八個比特，我們將逐位地解析它們，并將得到的結果轉化為數(shù)字形式，進而計算出實際的電壓值。首先對ADC引腳進行初始設置，接著啟動ADC讀取數(shù)據(jù)，即AD_Value_Temp=Read_ADC(0);隨后，我們要讀取經(jīng)過轉換的數(shù)據(jù)，自高位向低位順序輸出(D7-D0)，如下圖4.7所示。圖4.7光敏采集程序設計流程圖4.7DHT11溫濕度程序設計伴隨著科學技術的進步與發(fā)展，許多電子產(chǎn)品諸如車輛、冷氣系統(tǒng)、干燥裝置及烤箱已逐漸融入人們的日常生活之中并成為了必需品。然而，為了滿足各種家電對特定氣候條件的要求，例如恒定或可變的環(huán)境參數(shù)——比如氣溫和相對濕度的測量變得至關重要了。所以，對于這種需求而言，用于檢測此類條件的數(shù)字化儀器的使用范圍也在不斷擴大。新型數(shù)碼儀器的特點在于無需額外添加任何外部模擬-數(shù)字轉化單元且具有標準的輸入輸出界面設計，這使得其更易于操作從而獲得了更多的實際運用機會。采用簡單的一條單一通訊線路的設計方案被用在了DHT系列的產(chǎn)品當中：它只利用一條單獨的數(shù)據(jù)線上實現(xiàn)信息的傳遞及其相關功能的管理工作。此外，此種模式下的信息交流并不依賴復雜的外部電路而是由一種開放式的或是處于“關閉”狀態(tài)的三元門控開關所完成的工作任務。一般情況下會建議用戶在外部的電源供應部分增加大約五千一百歐姆左右的增壓電阻以便確保當沒有新的信號產(chǎn)生的時候可以保持這條線的邏輯值始終維持在一個高的水平位置之上。因為這個原因的存在導致的結果就是一旦有某個特定的目標物體向著這款智能型探測頭發(fā)出請求后就會立即得到相應的回應動作發(fā)生的情況出現(xiàn)的發(fā)生情況出現(xiàn)的這種情況發(fā)生的狀況下產(chǎn)生的結果就變成了只要能夠按照規(guī)定的程序步驟去執(zhí)行相關的命令指令就可以順利地獲取出準確的信息內容出來出來的這樣的效果產(chǎn)生了之后帶來的影響也就自然形成了這樣的一種局面出現(xiàn)了初始化dht11，接收應答脈沖，進行掃描，轉換數(shù)據(jù)并執(zhí)行讀操作等步驟構成了溫濕度采集程序。詳細的程序和流程圖請參見圖4.8。bitinit_DTH11(){ bitflag; ucharnum; DQ=0; delay_ms(19); //>18ms DQ=1; for(num=0;num<10;num++); //20-40us for(num=0;num<12;num++); flag=DQ; for(num=0;num<11;num++); //DTH響應80us for(num=0;num<24;num++); //DTH拉高80us returnflag;}ucharDTH11_RD_CHAR(){ ucharbyte=0; ucharnum; ucharnum1; while(DQ==1); for(num1=0;num1<8;num1++) { while(DQ==0); byte<<=1; //高位在前 for(num=0;DQ==1;num++); if(num<10) byte|=0x00; else byte|=0x01; } returnbyte;}voidDTH11_DUSHU(){ ucharnum; if(init_DTH11()==0) { CHAR();DTH11_RD_DTH."DTH11_RD_CHAR();shidu=".CHAR();DTH11_RD_DTH.CHAR();DTH11_RD_DTH.當num小于17時，執(zhí)行空語句；最終在BIT輸出完成后，將總線拉低50微秒。 DQ=1; }}4.8溫濕度傳感器流程圖4.8藍牙無線傳輸程序設計我們使用了HC-05的無線通訊模組來實現(xiàn)微控制器與智能終端間的交流媒介。當我們將該裝置電源開啟時，它的指示燈將會開始快速地亮滅。與此同時，MCU中的相關部分也已啟動并準備接收信號傳遞的數(shù)據(jù)流。這個過程主要是利用串行接口完成信息的交互工作。經(jīng)過預先設置之后，所展示的內容變?yōu)榱?WELCOME:"這一段代碼。接下來執(zhí)行一段延時的操作函數(shù)voidHC-05delay(uintz);接著調用發(fā)送指令的功能函數(shù)RART_com(ucharcom);再寫入所需的信息到writedata(uchardate)這個功能中去。緊隨的是一次完整的配置處理voidHC-05(),在此過程中需要循環(huán)遍歷八個元素并將它們依次送出toreadbytefor(i=0;i<8;i++),最后一步就是讓我們的移動端尋找附近的所有可用的連接點，此時它應該能發(fā)現(xiàn)名為CH-05的藍色外設。選定目標以后按下“Addbletoothdevice”按鈕或者鼠標左鍵即可進入下一個步驟，在此階段用戶需提供正確的匹配密鑰也就是數(shù)字'1'和‘2’、‘3’等組成的一位數(shù)碼即一二三四五六七八九十十一十二十三十四十五十六十七十八十九二十三十等等以此類推直到結束為止。一旦成功驗證完畢便可以順利連線并且能夠正常運行程序從而獲取實時地理坐標及當前日期的時間值。下面附有關于hc-05的工作原理示意圖如下4.9所示。圖4.9HC-05藍牙通信流程圖4.9步進電機控制電機流程圖對于此次設計的核心環(huán)節(jié)是操控馬達的正負旋轉。一旦系統(tǒng)啟動運行，我們需確定馬達是否有必要朝向正方向運轉，如果答案是肯定的，那么我們將按照順序對AB、BC、CD、DA供電以達到正向運動的目的;當完成正向動作之后，我們會設定延遲三秒鐘的時間讓馬達轉向逆向，也就是按次序對AB、AD、CD、CB進行充電。如下圖4.10所示，這是馬達驅動的子流程圖。圖4.10，馬達驅動主流程圖本系統(tǒng)的電機驅動子程序如下：voiddelay_uint(uintq){ while(q--);}voidbujindj() //步進電機函數(shù){if(flag_z_f!=0) {if(flag_z_f==1) //開 {bjdj_value++; if(bjdj_value>=127) {flag_z_f=0; P2=P2&0xf0; //讓4個IO口都不輸出 }} if(flag_z_f==2) //關 {if(bjdj_value<=1) {flag_z_f=0; bjdj_value=1; P2=P2&0xf0; //讓4個IO口都不輸出 } bjdj_value--; } for(i=0;i<4;i++)//4相 {if(flag_z_f==2) //關 P2=zheng[i];// elseif(flag_z_f==1)//開 P2=fan[i];//改變delay_uint(700)的參數(shù)，可以對電機轉速進行調節(jié)。}}}當手將光強傳感器遮擋，使得外部的光線低于預設的30cd閾值時，電機會反向旋轉并回到窗戶。

第5章系統(tǒng)測試5.1系統(tǒng)測試數(shù)值通過操作系統(tǒng)的按鍵來設定閾值，例如將濕度上限閾值rh設為50。當dht11模塊感知到濕度低于50時，指示燈不會亮起，電機也無法啟動；而當dht11模塊感知到濕度超過50時，指示燈會亮起，電機開始工作。當設置的濕度光照閾值為50/30時，實際濕度和光照參數(shù)為48/28時候，實際數(shù)值低于設定閾值所以指示燈不亮，且電機不運作也就是說窗戶任然處于關閉狀態(tài)不會自動開啟進行通風。當設置閾值不變時，光照和濕度實際指數(shù)大于或者等于設置閾值時，指示燈亮起且電機開始運轉，也就是窗戶自動關閉。如下表5.1所示。表5.1測試數(shù)據(jù)序號濕度閾值/光照閾值實際濕度/實際光照指示燈電機150/3048/28不亮停止250/3049/29不亮停止350/3050/30點亮運轉5.2測試結果分析實物圖如下圖5.1所示，分別由溫濕度傳感器，水滴傳感器，光敏電阻，防盜報警器，驅動電機，oled顯示屏幕，stm32單片機，實物按鍵，電路板等等組成。經(jīng)過測試設置實物第一個按鍵為切換選項，第二個按鍵進行確定調節(jié)選項，第三個按鍵為防盜模式開啟以及關閉，第四個按鍵為手動開關按鍵。此產(chǎn)品分為三個模式分別為，自動模式手動模式以及定時模式。如下圖5.2所示。屏幕中還顯示有通過傳感器檢測到的當前溫度濕度光照強度數(shù)值參數(shù)，也顯示了防盜模式是否開啟，實物圖中中級紅藍色信號燈為主芯片正常進行的信號左邊為藍牙是否連接的信號燈。圖5.1實物圖圖5.2屏幕功能顯示通過實物可以實現(xiàn)對溫濕度閾值進行調節(jié)，以及可以調節(jié)光照強度閾值。調節(jié)頁面如圖5.3所示。圖5.3濕度光照調節(jié)界面圖通過對產(chǎn)品的光照濕度閾值的調節(jié)，以及當前現(xiàn)實生活中的濕度以及光照強度，傳感器將感應信號傳送到單片機中，單片機將傳來信號與當前設置閾值進行比較，如果實際濕度指數(shù)等于或者大于設置閾值時，單片機將傳輸給電機關閉信號。如果實際光照指數(shù)等于或大于設置閾值時，單片機將傳輸電機關閉信號。因為選用的光敏電阻為負指數(shù)電阻。所以更加適合應用于本產(chǎn)品之中。通過屏幕還可以設置自動開關窗戶時間，定時模式如上圖5.2所示，設置當前時間通過第一個按鈕進行選擇以及第二個按鈕進行調節(jié)。設置定時開關時間界面如下圖5.4所示。通過時間的調節(jié)，以及定時模式的開啟，產(chǎn)品將會通過設置時間閾值，將信號發(fā)送給單片機中，使其窗戶進行開關功能。圖5.4設置時間界面通過藍牙模塊，產(chǎn)品可以與手機相連接，手機界面如圖5.5所示。手機APP上可以實時關注當前溫濕度以及光照的指數(shù)，在藍牙連接成功狀態(tài)下，可以通過手機進行遠程控制，以及遠程設置相關參數(shù)的閾值，遠程進行防盜模式開啟或者關閉，以及遠程發(fā)現(xiàn)窗戶附近是否有人。。極大方便了我們的生活，解決了生活中部分問題。圖5.5手機APP界面5.3系統(tǒng)性能評估我們通過外界環(huán)境情況，溫度和濕度變化時，比如夜晚或者白天，還有是否周圍有人存在。對系統(tǒng)的實時監(jiān)控能力進行了監(jiān)測。實驗結果表明，該系統(tǒng)能夠及時、準確地跟蹤環(huán)境因素的變化。并能夠做出相應的處理以及報警。體現(xiàn)了該系統(tǒng)的實時監(jiān)測性能好。測試了系統(tǒng)對門窗的遠程控制功能。實驗結果表明，系統(tǒng)對設備的遠程控制響應速度快，操作簡單，能夠滿足實際使用需求。我們對系統(tǒng)進行了長時間的運行實驗，觀察系統(tǒng)在連續(xù)工作狀態(tài)下的穩(wěn)定性和可靠性。實驗結果表明，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，沒有出現(xiàn)崩潰或故障情況，具有良好的穩(wěn)定性和可靠性。模擬了外界處于晚上、外界陽光很好，外界下雨等情況，測試了系統(tǒng)的報警和處理性能。實驗結果表明，系統(tǒng)能夠及時發(fā)出警報，并采取相應的措施，有效地保障了室內的安全。

結論本文構想了一種基于單片機的智能開窗系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要依賴于溫度和濕度傳感器dth11來運行，同時采用stm32作為核心控制芯片。我們在此基礎上開發(fā)了一個智能化的開窗系統(tǒng)，其過程是：先由溫濕度傳感器收集外部環(huán)境信息并將之轉換成電子數(shù)據(jù)，接著把這些數(shù)據(jù)傳遞給單片機以便對其做出決策，最終執(zhí)行相應操作。文章詳細闡述了軟硬兩方面的設計內容，并對各部分硬件電路的功能做了深入剖析，其中包含了溫濕度傳感器的組件、按鈕設定單元、電動馬達驅動的部件以及顯示狀態(tài)的LED燈等。此外，我們也針對設計的實際需求對軟件的設計步驟進行了詳盡描述。我們的設計簡潔明了，并在Proteus中進行了仿真測試，同時也用軟件代碼模擬了真實情況，因此具有較高的借鑒價值。這種設計不僅實用，還具有很好的可插拔性和兼容性，可以輕松地添加新的接口或者傳感器模塊來增強系統(tǒng)的效能，并且也適合整合到智能家庭系統(tǒng)中。此產(chǎn)品具備以下幾項特性。（1）時刻監(jiān)控是否有降雨；實時監(jiān)測環(huán)境光照強度。（2）通過溫濕度傳感器檢測當前濕度是否過高（3）經(jīng)過人體紅外感應檢測啟動防盜功能后，我們發(fā)現(xiàn)有人使用蜂鳴器進行報警。（4）使用hc05藍牙模塊，可以實現(xiàn)當前數(shù)據(jù)的無線傳輸，同時可以在手機端進行無線控制。（5）利用調整溫度、濕度和光照強度的設定值，以便監(jiān)控外界指數(shù)并自動啟動。（6）通過DS1302時鐘模塊進行定時和時鐘顯示，定時后時間到后關閉（7）顯示功能：通過液晶屏OLED對系統(tǒng)的參數(shù)及系統(tǒng)狀態(tài)進行指示；本產(chǎn)品的優(yōu)點：（1）簡易化：針對現(xiàn)代快節(jié)奏的生活方式，我們專門為工作繁忙的人群打造了這款智能晾衣架。因此，這個設計的核心原則便是簡潔明了的使用體驗，這樣一來，疲憊了一天的職場人就不會被瑣碎的事情所困擾。畢竟，這項創(chuàng)新的目的在于處理日常生活中的小問題，如果使用過程過于復雜，那便與我們最初的設計理念背道而馳了。因此，這一設計務必保持其簡易化的特性。（2）成本效益：這個方案具有巨大的商業(yè)潛力，可以在日常生活中使用。因此必須確保設計的合理性。合理的規(guī)劃和優(yōu)化對降低成本至關重要，因為我們要開發(fā)的是一款智能化窗戶，作為一種家居用品，其定價必然不會過高。此外，消費者通常偏向于購買那些具備較高性價比的產(chǎn)品。因此，我們在設計過程中應力求品質優(yōu)良且售價適中。這意味著我們需要在技術的進步與經(jīng)濟效益之間取得平衡。（3）應用性：此項設計的目的是作為一種工具，所以我們在構思時需要更多地考慮到實際用途，而非創(chuàng)造無用或繁瑣的功能。這個設計主要面向頻繁戶外晾曬衣物的群體，因而在設計過程中的優(yōu)化和改進也包括增加有用的特性，剔除過多的、沒有必要的內容。（4）保障安全和可靠性：由于智能窗戶主要應用在家庭環(huán)境中，因此必須確保其安全和可靠。無論是電子元件的設計、電路的布局還是材料的選擇都需要注重提升其安全和可靠性。在此基礎上，還有很多不足之處（1）增強系統(tǒng)配電設計。鑒于系統(tǒng)設計并未詳細闡述電力供應的問題，在目前的研究階段，我們可以利用家用市電進行降壓整流來滿足系統(tǒng)的電力需求。如果考慮到系統(tǒng)的更多功能，我們可以增加太陽能供電，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（2）考慮系統(tǒng)的安裝要求，根據(jù)實際情況做相應調整，考慮到各種家庭環(huán)境和使用場景。（3）從長期的視角來評估系統(tǒng)的運行狀態(tài)。盡管智能家居經(jīng)過了數(shù)十年的進步，但是整套智能家居系統(tǒng)的執(zhí)行還不夠完善。在設計各個系統(tǒng)模塊時，需要考慮未來的發(fā)展方向，并從長期的視角去思考系統(tǒng)的實用性。本次畢業(yè)設計從題目的選定到方案的論證再到畢業(yè)設計的完成歷時將近四個月，在這四個月的時間內我用自己最飽滿的熱情和最認真的態(tài)度來對待。很多問題看似簡單，但是真正在實踐過程中卻舉步維艱、問題百出，尤其是在程序調試的階段要有極大的耐心，但是這個過程也很大程度上的提高了我分析問題和解決問題的能力。在畢設的實踐中也提高了我的動手能力，強化了自己的專業(yè)理論知識。與此同時，我也發(fā)現(xiàn)了很多身上不足的地方，例如專業(yè)軟件使用得不夠熟練、編程能力不夠、動手實踐能力較弱等，我會在今后的學習實踐中不斷加以提高。

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附錄控制系統(tǒng)代碼：#include<stdint.h>/*definecompilerspecificsymbols*/#ifdefined(__CC_ARM)#define__ASM__asm/*!<asmkeywordforARMCompiler*/#define__INLINE__inline/*!<inlinekeywordforARMCompiler*/#elifdefined(__ICCARM__)#define__ASM__asm/*!<asmkeywordforIARCompiler*/#define__INLINEinline/*!<inlinekeywordforIARCompiler.OnlyavaiableinHighoptimizationmode!*/#elifdefined(__GNUC__)#define__ASM__asm/*!<asmkeywordforGNUCompiler*/#define__INLINEinline/*!<inlinekeywordforGNUCompiler*/#elifdefined(__TASKING__)#define__ASM__asm/*!<asmkeywordforTASKINGCompiler*/#define__INLINEinline/*!<inlinekeywordforTASKINGCompiler*/#endif驅動ADC部分：voidAdc_Init(void){ ADC_InitTypeDefADC_InitStructure; GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_ADC1 ,ENABLE); //使能ADC1通道時鐘 RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);//設置ADC分頻因子672M/8=9,ADC最大時間不能超過14M GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_0; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN; //模擬輸入引腳 GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); ADC_DeInit(ADC1);//復位ADC1,將外設ADC1的全部寄存器重設為缺省值 ADC_InitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent; //ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在獨立模式 ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=DISABLE; //模數(shù)轉換工作在單通道模式 ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=DISABL