1、 （ 20_ _届） 本科毕业 设计 湿度感应自动升降防雨帘 所在学院 专业班级 测控技术与仪器 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，家用电器正逐步向智能化方向发展。在这种趋势下，窗帘的智能化、数字化也成为现代设计生产的 发展方向。 本文介绍的湿度感应自动升降防雨帘初步实现了一个在下雨天气能够自动控制防雨帘关闭，一段时间后若没有下雨则自动开启防雨帘的装置。本文主要介绍了湿度感应自动升降防雨帘的总体方案设计，机械结构设计，检测与控制系统设计以及远程检测与控制单元。湿度感应自动升降防雨帘利用表面接触性水汽导电的原理，检测是否下雨；通
2、过单片机为核心的控制器实现对下雨信号的采集，选择相应的控制策略，通过控制电机驱动器的 PWM、 DIR、 Brake信号，实现防雨帘的升降、停止。另外将控制器通过串口连接至带有 GPRS模块的远程检测与控制单 元，实现与用户的联系。本文最后对湿度感应自动升降防雨帘进行了产品经济分析。 关键词： 直流电机，单片机，下雨传感器， GPRS II Humidity Sensor Automatic Lift Rainproof Shade Abstract With the development of science and the improvement of peoples living st
3、andard, household appliances are gradually to the intelligent direction. In this trend, intelligent, digital of curtains has become the development direction of modern design and production. This article introduces humidity sensor automatic lift rainproof shade, preliminarily realized a device which
4、 can automatic control rainproof shade lifting in rainy weather. This article also describes general scheme design, mechanical structure design, test and control system of the humidity sensor automatic lift rainproof shade. We have also added the remote detection and control unit, used to implement
5、the humidity sensor automatic lift rainproof shade and the intelligent household system connection. Humidity sensor automatic lift rainproof shade using the surface contact the principle of water vapor conductive detect whether it rains. By the controller, realize the rain signal, switching signal a
6、nd the remote control signal acquisition, choose corresponding control strategy, control the motor drive PWM, DIR, Brake signal, implement rainproof shade rise fall and stop. In addition to rainproof shade of the controller through the serial port connected to the unit. This unit has GPRS module, ra
7、inproof shade receive rain information, rain signal through the controller transfer to unit, GPRS module transfer to users. Users also can send related instructions to this unit, control rainproof shade raise and fall. In the end the paper, introduces humidity sensor automatic lift rainproof shade o
8、n the product economic analysis. KEY WORDS: DC motor， SCM， rain sensor， GPRS III 目录 摘 要 . I Abstract . II 1 绪论 . 1 1.1课题的意义 . 1 1.2 研究现状与发展趋势 . 1 1.2.1 物联网 . 错误 !未定义书签。 1.2.2 智能家居 . 1 1.2.3 智能窗帘 . 2 1.3 本设计的目的 . 3 2总体方案设计 . 4 2.1 总体结构规划 . 4 2.2 功能设计 . 5 2.3 技术关键 . 5 3机械结构设计 . 7 3.1 总体结构 . 7 3.2 主要工作
9、机构的选择 . 9 4检测与控制系统设计 . 10 4.1 总控制模块设计 . 10 4.2 硬件设计 . 10 4.2.1 传感器的选择 . 10 4.2.2 微处理器模块 . 12 4.2.3 电机驱动器 . 12 4.2.4 无线收发模块 . 14 4.3 控制电路 . 16 4.4 软件设计 . 16 5 远程测试控制单元 . 21 5.1 功能设计 . 21 5.2 硬件 设计 . 21 5.2.1 远程测试控制单元控制器 . 21 5.2.2 存储单元 . 22 5.2.3 GPRS 通信模块 . 22 5.3 软件设计 . 22 6 技术经济分析 . 24 3.1 产品结构水平分
10、析 . 24 IV 6.2 市场环境分析 . 25 6.3 产品销售状况分析 . 25 6.4 产品生产成本分析 . 26 结论 . 28 参考文献 . 29 致谢 . 30 附录 . 31 湿度感应自动升降防雨帘 1 1 绪论 1.1 课题的意义 21世纪 是信息化的世纪，各种电信、互联网技术推动了人类的巨大进步。通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高，促使了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化 1。智能家居控制系统可以定义为一个过程或者一个系统。它是以计算机技术和网络技术为基础，利用数字化技术，将个人电脑与传统家电结合起来，以高性能的电脑为中心，将诸如数字电视、数
11、码相机、手机、 MP3播放器、家庭影院等各种家电，数字化电表、水表、天燃气表等数据单元，以及安防系统连接起来，实现互联互通和数据交换，实现家电设备网络化以及远程操作等 2。使人足不出户就可以方便快捷地获取信息，远在千里之外就能及时掌握家中的情况，从而极大地提高人类居住的娱乐性，舒适性和便捷性。智能家居系统一般由用户操作终端、网络业务平台、网关及家居终端设备构成 3。家居终端设备是智能家居的核心，通过它实现系统信息的采集、信息输入、逻辑处理、信息输出、联动控制等家居生活智能化功能。 本设计湿度感应自动升降防雨帘可以作为智能家居终端设备的一部分。在设计本系统时，由于具有大量的检测单元和控制单元，需
12、要利用各种接口标准和 MCU进行连接，再经过 MCU进行数据处理，实现实时控制。采用 单片机控制系统不仅具有采集控制方便灵活的优点，而且可以提高各模块和芯片的协调性，从而大大提高系统的可利用性。系统设计利用 STC89C51单片机的优点，实现了防雨帘的自动、电动、遥控控制，为控制家居设备提供了良好的基础。 1.2 研究现状与发展趋势 1.2.1 智能家居 起源于上世纪 70 年代的美国，智能家居经过几十年的发展，技术已经非常成熟。智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境 4。 智能化家居的技术 应用
13、 于我国 ，目前主要体现在对照明、电器的控制以及安全防范上。智能化家居系统可以控制所有灯具的开关与亮度调节，设置多种场景模式 ， 可以轻松地控制家中的电器设备 。 智能化家居被应用最广泛的是其安全防范功能，有人把它形象比喻成家居安全卫士，因为它有防盗报警、消防湿度感应自动升降防雨帘 2 报警等功能，有效地保障财产与人身安全。此外，智能化家居还能充当家庭秘书。它可以通过数字语音留言系统，方便地对家人留言，还能在家或远程提取家人的语音留言 5、 6。无论是否在家里，都可以通过遥控器或者电话遥控家里的一切；而当你出差在外，一系列探测器保障着你家里的安全，当瓦 斯探测器探测到瓦斯泄露，当红外探测器探测
14、到非法入侵者，阀门控制器会立刻关闭阀门，报警声会即刻启动，同时报告到物业管理中心或您设定的号码上。 智能家居的平台系统通过其核心设备 智能终端来实现家庭智能化的功能。 智能家居的 智能终端 功能如下： 家庭安防 ：安全是居民对家居环境的首要要求。常见的安防包括：家庭安防报警、门窗磁报警、紧急求助、燃气泄漏报警、火灾报警等。当发生以上报警状态时，蜂鸣器或是语音实现本地报警，同时报警信息传到物业安全中心，还可以通过远程通信功能，将相关信息传递给用户的手机或是电脑上。 可视对讲 ：通过集成与显示技术，智能终端具有可视对讲功能。 三表远传 ：对水、电、气表的监控，以及远程自动抄表是现代智能家居物业管理
15、的一个重要组成部分，它解决了用户抄表的低效率，干扰性和不安全因素。 网络家电 ：通过统一的家电联网接口，将网络家电与智能终端相连，组成网络家电系统。它能够实现家用电器远程监控、远程故障诊断等功能。 物业报修 ：通过智能终端可以向业务管理部门申请维修、预定等服务。 家庭短信息 ：智能终端与物业管理中心联网，用户能够通过智能终端的交互界面查看到相关服务信息。 因此，家庭智能终端是家庭信息的交通枢纽 ， 它 能够 实现 家居 信息的采集、信息的 输入、逻辑处理、 信息的 输出 与 控制等功能 7。为实现家用电器的网络功能，每台家电都要拥有通信模块，通信模块是传统家电升级为网络家电的接口，为保证各家电
16、之间以及家电网络和网关之间的正确通信，必须制订一套完整的通信协议。 1.2.2 智能窗帘 智能窗帘可以作为智能家居的一个智能终端，能够对窗帘信息采集、处理、输出、控制等功能。根据操作机构和装饰效果的不同分为智能开合帘系列、智能升降帘系列、智能天棚帘、智能遮阳板、智能遮阳篷等系列。 智能窗帘从形式上可分为：智能开合帘、智能 卷帘、智能百叶帘、户外遮阳篷、户外百叶帘、户外遮阳板、中空百叶帘、全或半遮光引导轨卷帘。 智能开合布帘系统包括轨道系统、控制系统和装饰布帘，目前轨道系统采用的驱动方式有直流电机驱动、交流电机驱动和电磁驱动等方式。直流电机一般采用内置或外置电源变压器，但驱动功率一般较小，能负载
17、的布帘较轻，噪湿度感应自动升降防雨帘 3 音比较小，另外其控制电路比较复杂。交流电机驱动方式可直接使用 220V电源，控制电路简单，驱动功率较大，能负载较重的布帘。 智能升降帘机构选用的电机分为直流管状电机和交流管状电机。直流管状电机采用变压器供电（ 12-24V），驱动功率较小，能负载的布帘较小、较轻，其控制电路比较复杂。交流管状电机控制电路简单，驱动功率较大，能负载较重的布帘，如写字楼办公室、展览厅的落地玻璃墙；宾馆、酒店会所的大堂等面积较大的窗户。 随着科技的发展，人民生活和工作条件的不断改善，智能窗帘越来越为人所接受，在欧美等发达国家，智能窗帘已广泛应用。智能窗帘产品不但实现了智能化，
18、通过红外线、无线电遥控或定时控制实现自动化，而且运用阳光、温度、风等电子感应器，实现产品的智能化操作，降低劳动强度，延长产品的使用寿命。 1.3 本设计的目的 现代社会随 着科学技术的日新月异和生活水平的迅速提高 ,人们的生活节奏急剧加快。窗户是民用和工业建筑物的必须设施，经常开闭窗户是人们日常生活的需要。然而，在现实生活中，经常会发生这种情况：在晴天，当人们打开窗户离开住宅后，突遇天气变化下起了大雨，窗户开着而人却不在家，雨水就会溅入阳台及房间，从而有可能损坏室内各种用具，给人们造成一些不必要的麻烦甚至财产损失。目前人们采用的解决办法多是在窗户外加装防雨篷，但是这种防雨篷一般都是固定物，或者
19、要靠人手工启闭，操作十分不便且效果也不甚理想，关键缺陷是不能实现无人化自动操控的功能； 另外，在风雨交加的天气，大风有时会将防雨篷卷起或吹落，由此而造成的财产损失甚至砸伤人事件会显得此方案得不偿失。而目前国内的智能窗帘在形式和装饰上有较大的不同，但是在智能化方面功能单一，虽然能够实现智能化自动控制的功能，但是主要是遥控以及风光感应，主要是实现防晒的功能，对于以上提到的下雨的情况都有一定的局限性。为了能够有效解决上述存在的问题，研制一套能感应天气变化并能自动启闭的防雨帘装置，就有着十分重要的现实意义、应用价值和迫切的市场需要。 湿度感应自动升降防雨帘 4 2 总体方案设计 2.1 总体结构规划
20、机械结构设计如图 1所示。整个 装置可分为： （ 1）检测、信号处理和控制系统； （ 2）电机及驱动装置； （ 3）雨帘、卷轴及雨帘框装置。 图 1.机械结构设计 使用单片机为核心的湿度感应自动升降防雨帘，能够根据外界环境的变化，或是用户通过开关，无线遥控器的控制，通过单片机的处理，实现电机的正转反转，从而实现防雨帘的升降。其工作原理是：通过湿度传感器检测雨水及湿度变化信息，控制电机的启动，以驱动轴卷装置带动防雨帘在卷帘滑道中自动升降，从而可保证下雨天在无人关闭窗户的情况下，将窗户完全遮蔽，达到防止雨水淋入房间的目的。 装置主要由湿度感应器、 控制系统、驱动电机、减速器、轴卷升降机构、湿度感应
21、自动升降防雨帘 5 防雨帘及升降滑道等组成。这里的湿度感应器用于探测雨量或环境的湿度；控制系统根据湿度感应器的信息来控制电机的启动；电机输出速度通过减速器减速后，驱动轴卷升降机构带动防雨帘沿升降滑道上升或下降，从而将整个窗户完全遮闭。该装置可独立装设在单一的窗户外，也可将湿度传感器和控制系统集成为 1个模块，集中控制数个窗户防雨帘的自动升降。 该装置可独立装设在民用单一的窗户外使用，也可在工业建筑的各个窗户上安装上防雨帘，再将传感器和自动控制系统集成为一个模块，这样就可集中控制整幢楼的防 雨帘的自动升降，操作方便且成本较低，又达到了节能、节电的目的。同时防雨帘的控制器中的串口和远程测试控制单元
22、相连，能够作为智能家居的一个智能终端，实现防雨帘与人的联系。 本设计的技术路线： 图 2.技术路线框图 2.2 功能设计 自动防雨帘主要有以下几大功能： （ 1）电动控制：该功能由安装在防雨帘侧边的开关控制。开关共有上、中、下三种状态。通过开关控制防雨帘开启、停止、关闭的功能。 （ 2）遥控控制：采用无线遥控器控制。遥控器上有黑红两种颜色的开关，红色代表开 启，黑色代表关闭。遥控器为自锁式按下开关防雨帘的电机开始转动，再次按下则停止。 （ 3）湿度感应控制：通过传感器检测外界的湿度信号和雨水信号，能够自动控制关闭防雨帘。一定时间间隔后，系统自动检测是否还有雨水信号，若没有下雨，则打开防雨帘，否则继续保持。 2.3 技术关键 本装置的技术关键主要有三点： 第一，湿度（雨水）信号的检测方法（包括传感器的灵敏度、测头的安装传 感 器 的 研 究 与 设 计 控 制 系 统 的 设 计 与 研 发 减 速 装 置 的 设 计 与 研 发 卷 轴 机 构 的 设 计 与 研 发 产 品 外 观 的 研 究 与 设 计 设 备 组 装 与 性 能 的 调 试
