一种基于51单片机的智能窗系统的制作方法

本实用新型属于智能家居技术领域，尤其涉及一种基于51单片机的智能窗系统。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，智能化控制走入人们生活。窗户是人们日常生活中接触最频繁的生活家具之一，但传统的窗户存在较多的弊端：

(1)窗户的开关需要使用者自己到窗边执行动作，这无疑给使用者带来不便；

(2)完全靠人工根据室内外温度以及空气状况来判断是否开启或者关闭窗户，窗户自身无法响应外界的环境变化而做出相应的控制。例如，当室内无人时，无法因为外面突发的下雨或者大风天气而紧急关闭窗户，此外，人们一般习惯晚上关窗睡觉，此时室内空气不流通，如果煤气泄漏，就会导致生命危险。

如今智能家居是一大趋势，而传统的窗户已经无法满足当今智能化家居的要求，市场上迫切需要一种能根据需要有的放矢地进行开关窗、节能环保的多功能智能窗系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能根据需要有的放矢地进行开关窗的多功能智能窗系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于51单片机的智能窗系统，包括at89s51单片机、有毒气体检测模块、湿度检测模块、风速检测模块、红外防盗模块、声光报警模块、直流电机模块和显示模块；有毒气体检测模块与at89s51单片机引脚p1.0相连接；湿度检测模块与at89s51单片机引脚p1.1相连接；风速检测模块与at89s51单片机引脚p1.2相连接；红外防盗模块与at89s51单片机引脚p1.3相连接；声光报警模块与at89s51单片机引脚p3.0、p3.1相连接；直流电机模块与at89s51单片机引脚p1.4-p1.7相连接；显示模块与at89s51单片机引脚p0.0-p0.7、p2.5-p2.7相连接；at89s51单片机用于接收和处理有毒气体检测模块、湿度检测模块、风速检测模块和红外防盗模块发送的信号，并控制声光报警模块、直流电机模块和显示模块作出相应的响应。

在上述的基于51单片机的智能窗系统中，有毒气体检测模块包括mq-2型烟雾传感器、lm324放大电路、以ds2450为核心的a/d转换电路，ds2450的data引脚与at89s51单片机引脚p1.0相连接；有毒气体检测模块用于检测室内的烟雾浓度，将信号传递给at89s51单片机。

在上述的基于51单片机的智能窗系统中，湿度检测模块包括dht11湿度传感器、5kω电阻，dht11湿度传感器的data引脚与at89s51单片机引脚p1.1相连接；湿度检测模块用于检测湿度，将信号传递给at89s51单片机。

在上述的基于51单片机的智能窗系统中，风速检测模块包括压力传感器sm5551-001-d、lm324放大电路、以ds2450为核心构成的a/d转换电路，ds2450的data引脚与at89s51单片机引脚p1.2相连接；风速检测模块用于检测风速，将信号传递给at89s51单片机。

在上述的基于51单片机的智能窗系统中，红外防盗模块包括人体感应电路和关闭报警电路；人体感应电路包括热释电红外传感器re200b、47uf的电容、两个10kω的电阻、npn三极管和74ls04反相器，关闭报警电路包括按键s1和4k7电阻，人体感应电路与at89s51单片机引脚p1.3相连接，关闭报警电路与at89s51单片机p3.2相连接；红外防盗模块用于检测到有人企图开窗侵入时，将信号传递给at89s51单片机。

在上述的基于51单片机的智能窗系统中，声光报警模块包括声音报警电路和光报警电路，声音报警电路包括一个蜂鸣器、继电器、npn三极管和4.7kω的电阻，声音报警电路与at89s51单片机的p3.1引脚连接，当引脚p3.1被置高电平时，蜂鸣器报警；光报警电路包括一个发光二极管d1接上220ω电阻，光报警电路与at89s51单片机的p3.0引脚连接，当引脚p3.0被置低电平时，发光二极管d1被点亮，用于光报警。

在上述的基于51单片机的智能窗系统中，直流电机模块包括第一、第二、第三、第四pnp三极管、第一、第二、第三、第四电阻和直流电机，第一、第二、第三、第四pnp三极管对应与at89s51单片机引脚p1.4-p1.7相连接；第一pnp三极管和第四pnp三极管导通时，直流电机正转；当第二pnp三极管和第三pnp三极管导通时，直流电机反转，实现开关窗的功能。

在上述的基于51单片机的智能窗系统中，显示模块包括lcd1602液晶显示器和1kω的对地电阻，lcd1602液晶显示器的引脚d0-d7对应与at89s51单片机引脚p0.0-p0.7相连接，lcd1602液晶显示器的引脚rs与at89s51单片机引脚p2.7相连接，lcd1602液晶显示器的引脚r/w与at89s51单片机引脚p2.6相连接，lcd1602液晶显示器的引脚e与at89s51单片机引脚p2.5相连接；显示模块用于显示室内的温度和湿度。

本实用新型的有益效果：具有结构简单、环保节能、性价比高、灵敏度高等优点，能根据需要有的放矢地进行开关窗、声光报警，实现了窗户开、关的智能化，给人们的生活带来极大的舒适与便利。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例的at89s51单片机引脚图；

图3为本实用新型一个实施例的有毒气体检测模块电路图；

图4为本实用新型一个实施例的湿度检测模块电路图；

图5为本实用新型一个实施例的风速检测模块电路图；

图6(a)为本实用新型一个实施例的人体感应电路图，图6(b)为本实用新型一个实施例的关闭报警电路图；

图7(a)为本实用新型一个实施例的声音报警电路图，图7(b)为本实用新型一个实施例的光报警电路图；

图8：为本实用新型一个实施例的直流电机模块电路图；

图9：为本实用新型一个实施例的显示模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。

本实施例是通过以下技术方案来实现的，如图1所示，一种基于51单片机的智能窗系统，包括：at89s51单片机、有毒气体检测模块、湿度检测模块、风速检测模块、红外防盗模块、声光报警模块、直流电机模块和显示模块。有毒气体检测模块与at89s51单片机引脚p1.0相连接；湿度检测模块与at89s51单片机引脚p1.1相连接；风速检测模块与at89s51单片机引脚p1.2相连接；红外防盗模块与at89s51单片机引脚p1.3、p3.2相连接；声光报警模块与at89s51单片机引脚p3.0、p3.1相连接；直流电机模块与at89s51单片机引脚p1.4-p1.7相连接；显示模块与at89s51单片机引脚p0.0-p0.7、p2.5-p2.7相连接。

如图2所示，51单片机采用的是at89s51单片机，具有低功耗，高性能，性价比高的优点。at89s51单片机用于接收有毒气体检测模块、湿度检测模块、风速检测模块和红外防盗模块发送过来的信号，经过处理后，控制声光报警模块和直流电机模块作出响应。声光报警模块用于在接收到at89s51单片机的启动信号后使亮灯并使蜂鸣器鸣叫；直流电机模块用于在接收到at89s51单片机的信号后关窗户或开窗户；显示模块用于显示室内的温度和湿度。

如图3所示，本实施例的有毒气体检测模块包括mq-2型烟雾传感器、lm324放大电路、以ds2450为核心的a/d转换电路，ds2450的data引脚与at89s51单片机引脚p1.0相连接；当室内烟雾浓度达到一定值时，烟雾报警器将烟雾信号转换为模拟的电信号，因为电信号比较微弱，需要经过前置放大电路放大，然后通过a/d转换，将放大的模拟电信号转换成数字信号送入at89s51单片机，at89s51单片机对该数字信号进行处理分析，判断是否大于某个预设值，如果大于预设值，则启动声光报警模块和直流电机模块，发出报警信号并打开窗户。

如图4所示，本实施例的湿度检测模块包括dht11湿度传感器、一个5kω的电阻，dht11湿度传感器的data引脚与at89s51单片机引脚p1.1相连接；因为dht11是数字传感器，电路不需要考虑a/d转换。通过软件设置一个阈值，dht11将检测到的相对湿度值传递给at89s51单片机，at89s51单片机将此值与事先设定的阈值比较，如果相对湿度大于阈值，则at89s51单片机驱动电机，实现关窗的功能，避免雨水进入室内。

如图5所示，本实施例的风速检测模块包括压力传感器sm5551-001-d、lm324放大电路、以ds2450为核心构成的a/d转换电路，ds2450的data引脚与at89s51单片机引脚p1.2相连接；压力传感器将风速信号转换成电信号，此电信号经过lm324放大得到一个幅值较大的电压信号，此电压信号经过ds2450转换成数字信号，与at89s51单片机p1.2口连接，at89s51单片机根据ds2450送来的数字信号跟事先设置好的阈值比较。若此值大于阈值，则驱动电机，实现关窗功能。风速检测模块用于检测风速信号，将信号传递给at89s51单片机，当风速大于7m/s时，由at89s51单片机控制驱动电机，关闭窗户，避免大风损坏室内物品。

本实施例的红外防盗模块包括人体感应电路如图6(a)所示和关闭报警电路图6(b)所示，人体感应电路包括热释电红外传感器re200b、47uf的电容、10kω的电阻、npn三极管、74ls04反相器；关闭报警电路包括按键s1和电阻4k7，其中人体感应电路与at89s51单片机引脚p1.3相连接，关闭报警电路与at89s51单片机p3.2相连接；当热释电红外传感器re200b接收到人体信号时，输出一个微弱的低频信号，通过npn三极管放大后，通过74ls04反相器输出ttl电平，若检测到有信号输入，输出低电平，经过at89s51单片机处理后产生报警。s1为中止键，按下s1键时，模拟的是当声光报警电路开始工作时，室内主人得知情况后，主人可以关闭声光报警。红外防盗模块用于检测到有人企图开窗侵入时，将信号传递给at89s51单片机，at89s51单片机经过数据处理后，驱动声光报警模块，具有防盗的作用。

本实施例的声光报警模块包括声音报警电路如图7(a)所示和光报警电路如图7(b)所示；声音报警电路包括一个蜂鸣器、继电器、npn三极管和4.7kω的电阻，声音报警电路与at89s51单片机的p3.1引脚连接，当引脚p3.1被置高电平时，蜂鸣器报警。光报警电路包括一个发光二极管d1接上220ω电阻，光报警电路与at89s51单片机的p3.0引脚连接，当引脚p3.0被置低电平时，发光二极管d1被点亮，起到光报警作用。

如图8所示，本实施例的直流电机模块包括第一、第二、第三、第四pnp三极管、第一、第二、第三、第四电阻和直流电机，第一、第二、第三、第四pnp三极管q3-q6对应与at89s51单片机引脚p1.4-p1.7相连接。当第一pnp三极管q3和第四pnp三极管q6导通时，直流电机实现正转；当第二pnp三极管q4和第三pnp三极管q5导通时，直流电机实现反转，实现开关窗的功能。

如图9所示，本实施例的显示模块包括lcd1602液晶显示器和一个1kω的对地电阻，lcd1602液晶显示器的引脚d0-d7对应与at89s51单片机引脚p0.0-p0.7相连接，lcd1602液晶显示器的引脚rs与at89s51单片机引脚p2.7相连接，lcd1602液晶显示器的引脚r/w与at89s51单片机引脚p2.6相连接，lcd1602液晶显示器的引脚e与at89s51单片机引脚p2.5相连接。显示模块用于显示室内的温度和湿度。

本实施例的主要功能有：1.防风防雨功能：当室外刮大风或下雨时，窗户自动关闭，避免室内物品损坏；2.通风换气功能：当室内的烟雾浓度过高时，窗户自动打开，通风换气，同时声光报警，提醒主人；3.入侵报警功能：当有人非法侵入时，自动发出报警信号，起到防盗作用。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本实用新型的原理和实质。本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。