基于单片机的防盗防雨智能窗设计

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摘 要： 本设计采用一种基于STC90C52RC单片机智能窗控制系统。系统主要通过红外传感器来检测环境中是否有物体闯入并报警，通过湿度传感器检测环境湿度判断是否有阴雨天气并控制窗的开启和关闭。保证用户的财产安全，也能体现人性化的特点。并且本设计所采用传感器都是比较常见的，电路简单，成本低，维护方便等特点。并且本设计采用标准C语言编制程序，方便程序移植和升级。

关键词： STC90C52RC；红外传感器；湿度传感器；防盗防雨智能窗

中图分类号：U463.6 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0310073－01

0 序言

在人民生活水平逐渐提高的今天，智能化控制已经逐步走入了人们生活当中，各种智能设备在家用电器中不断出现，在新房装修中，电动窗的智能化设计尤为重要，因此在市面中各种防盗、防雨等功能的智能窗不断涌现，但是大多数智能窗只有单纯的发出报警声响、功能单一、价格昂贵等缺点。为此，为了保证人们的财产安全、提供生活质量和降低成本将成为智能窗的发展趋势。本设计提出一种基于51单片机的STC90C52RC单片机控制的智能窗，既能良好的接收到红外触发的信号，又能准确的处理好湿度传感器的数据，良好的控制智能窗的开启和关闭，因为以上的芯片成本低、电路简单，运行可靠，实现了以低成本完成高要求的智能化设备控制要求。

1 系统硬件设计

系统硬件电路是由红外模块、湿敏模块、单片机制模块、盗警响应模块、电机驱动模块等模块组成。由红外和湿敏模块检测到盗情和湿度升高等信号触STC89C51系列单片机控制模块，系统将根据来自不同的感应模块的触发信号控制步进电机关窗或开窗，启动报警电路，该系统硬件框图如图1所示。

1.1 STC90C52RC单片机

STC90C52RC系列单片机是宏晶科技推出的一款高速、低功耗、超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统的8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期任意选择，并且内部集成了MAX810专用复位电路。STC90C52RC系列单片机具有成本低、性能高的特点，支持ISP（在系统编程）及IAP（在应用编程）技术。使用ISP技术可不需要编程器，而直接在用户系统板上烧录用户程序，修改调试非常方便。利用IAP技术能将内部部分专用Flash当作EEPROM使用，实现停电后保存数据的功能，擦写次数为100000次以上，可省去外接EEPROM（如93C46、24C02等）。而且与传统8051单片机程序兼容，硬件无需改动。电压3.4V-6V，超强抗干扰（电源、复位电路都经过特殊处理，每个I/O口接有二极管箝位保护）、超低功耗（正常工作模式4mA-7mA，空闲模式2mA，掉电模式0.5uA）、无法解密（用户程序是用ISP/IAP机制写入，一边校验一边写，无读出命令）、降低EMI（电磁干扰），单片机在运行时自身会产生一些电磁干扰，而该系列单片机具有三大措施来降低EMI：

1）可禁止ALE引脚时钟信号输出（由用户程序中指令设定），而传统8051单片机在运行时ALE引脚使终以1/12时钟输出信号。

2）6时钟模式（在ISP烧录软件中设定）可使外部晶振或时钟频率降低一半，而传统8051单片机为12个时钟一机器周期。

3）单片机内部时钟振荡器增益降低一半（在ISP烧录软件将OSDN设为1/2gain），可有效降低单片机时钟高频部分对外界的干扰，本硬件电路的单片机最小系统如图2所示。

1.2 红外传感器

本设计中的盗情检测传感器采用红外传感器，电路结构由一对红外发射接收管组成，红外发射管的外观类似于普通股发光二极管，只是通电后发射不可见红外光，如果电路电流过大，会造成红外发射管突然发光，然后永久烧毁，所以正常使用需要添加限流电阻，在本设计中为了使红外检测更加灵敏，在发射部分采用脉冲触发放大式，即采用一种施密特触发器和三极管作为红外发射驱动电路，发射频率为38KHz左右。本设计中的红外接收管外观与红外发射管相同，只是颜色为黑色，另外需要注意的是，红外接收管在电路中是反接在电路中的，即阳极接GND，阴极接Vcc，才能保证电路正常工作。在盗情检测中采用反射方式，即红外发射管发射红外脉冲光，平时是不能遇到障碍物的，但是一旦有盗情，会立刻检测到反射光，红外接收管接收到反射光后，立刻触发单片机，启动报警。

1.3 湿度传感器

本设计中的湿度传感器采用一种新型的数字温湿度传感器SHT11，该传感器具有工作稳定性好，体积小，功耗小等优点，这些得力于Sensirion公司的CMOsens TM技术，该技术描述为将湿度敏感元件、信号调整放大电路、A/D转换电路、I2C总线技术集成在芯片内部。在实际工作中，SHT11的湿度分辨力达到了14位，已经满足本设计的要求，在硬件设

计当中遵循I2C总线的连接方式即可，即2根线分别为数据线和时钟线，其中Vcc和GND之间要跨接0.1μF去耦电容以满足硬件稳定性，SHT11的引脚图和实物图如图3所示。

2 系统软件设计

软件设计中采用的是STC-ISP，它是一款单片机下载编程烧录软件，是针对STC系列单片机而设计的，可下载STC90系列等系列的STC单片机，使用简便，现已被广泛使用。一般来讲，降低设计周期和设计成本最好的方法是拥有一个简单可靠的方案和一个易用低成本的平台，这点STC做得不错，在设计STC-ISP时，目标开发测试套件的单片机板只需要一个串口下载电路既可，降低了调试成本，也能良好的支持STC本公司的单片机。

系统采用的是标准C语言编写，以往的51单片机的位操作命令sbit命令尽量不使用，取而代之的是一种标准化的C语言写法，方便移植，比如：

#define BIT0 0

#define BIT1 1

P1=1

这种方式可以尽量减小平台的更换或者方案升级等带来软件设计上的麻烦，直接就修改宏命令即可以移植。减小设计周期，尽早面市。

3 结语

本设计主要采用STC90C52RC单片机作为系统的主要控制核心，以市面常见的红外传感器和湿度传感器SHT11为检测设备，控制电机正反转以驱动智能窗的开启和关闭，提出了这种低成本，运行可靠的设计方案。

参考文献：

[1]王莹、冯介一、李军，红外技术在工业设备中的应用[J].重庆文理学院学报（自然科学版），2009，1：67-69.