智能窗设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义

科技改变人类的生活，现代社会的高速发展促使人们追求更加舒适便捷的生活，因此诞生了各式各样的与生活相关智能化家居。20世纪 80年代末，美国出现了一种对住宅中各种通信、家电、安保设备等通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这个商用系统就是智能家居最早的原型。随后由于环保、节能等日益受到重视，能源的合理利用，节能产品的设计和研制，早期应用于采光系统的智能窗被提出来，随着科技不断发展，适应于各方面的智能窗被广泛设计和生产，例如日本的三菱、德国的 HOPPE、韩国的LG等均有着成熟的自动化窗体产业。市场上多数的智能窗基于外界环境的好坏，即是否晴天、光照是否充足等，未曾考虑空气质量，近几年我国对PM2.5极其关注，因此通过检测室外PM2.5的高低来决定是否开关窗户是新的考虑因素。

基于此，为追求生活的舒适度促使智能家居的出现，简单、方便的智能窗具有重要的研究意义和实用价值，本课题要求设计一款智能窗系统。系统以单片机为控制核心，可以根据温湿度、光照、PM2.5等环境参数变化自动驱动电机转动开关窗户。

2. 课题关键问题和重难点

本文将研究一种基于单片机的智能家居系统，该系统由单片机，步进电机模块，烟雾检测模块等部分组成。在此设计系统中，以单片机为控制核心，当室内的可燃气体、烟雾等超过标准时，传感器的信号为开关，启动蜂鸣器报警装置，提醒使用者注意安全。并且可以通过光敏电阻，当照射到光敏电阻上的光线较强时，窗户就会自动打开，当照射到光敏电阻上的光线较弱时则反之。当外界突然下雨时，及时自动关闭窗户，防止雨水进入室内损坏室内的装饰和物品。

课题难点：

（1）当外界下雨时，及时关闭窗户，防止雨水进入室内损坏室内的装饰和物品。（2）当室内的可燃气体、烟雾等超过标准时，窗户自动打开，并启动排气扇进行排气，同时报警器也会响起来提醒主人危险的存在，防止煤气中毒或火灾。（3）当窗户外有人驻留时，如何能同步处理好保护措施以及报警装置。（4）当室内的温度超过30时能开窗换气，保持室内空气清新，当然这一动作是以外界没有下雨和盗情为前提的。（5）增加手动开窗、关窗功能，是产品更人性化。（6）如何处理好窗户开关角度的问题。

3. 国内外研究现状（文献综述）

随着社会和经济的快速发展，科技事业迅猛发展，在我国新的社会历史条件下，自动化程度日渐普及，人民对于家居科技用品的要求也越来越高，人们的生活保障、生活状态也与科技产品息息相关，社会各界和人民群众对科技产品的依赖也越来越深。

关注生活保障，就首先得关注生活质量的问题。智能家居的发展促进了家居的更新换代，产生了集局域网与广域网智能联通、远程操控等多种功能的智能窗户^[1]。科技产品方面的发展无疑是对人民生活质量方面的一个重大提高。智能家居科技产品的实现无疑是为全国人民的生活提供了便利。相比于以前的传统的窗户，功能太过于单一，只能是依赖于人群的手动控制，当室内空气长时间未更换时，传统窗户并不能自动转换空气。当室内发生紧急意外时，传统窗户只是紧闭，智能窗户系统就有着不同寻常的功能了，通过各类传感器自动采集和传输外部环境信息，再者通过lcd1602液晶屏进行显示，有效提高生活方式和生活保障^[2]。

作为窗户的一种,本文研究的自动式智能窗户最基本的功能就是自动帮助人民落实生活保障,因此就必须要做好结构设计。在该握把处,还加装了烟雾检测模块,这是由于许多人群在居家时面临着危险的环境,稍有不慎就有可能会中毒。在增加了烟雾报警模块之后,能够帮助人们进行照明,提高了安全性能。整个系统设计过程中,对采集到的烟雾强度信号进行实时处理,一旦发现烟的强度比较高,就立即自动打开窗户,能够达到安全的目的。

4. 研究方案

四、方案

1、设计方案

本设计控制系统的主要芯片为52单片机，功能模块主要包括温湿度检测模块、光感强度检测模块、烟雾检测报警模块。由使用者需求，后期可自由选取模块，进行个性化组装。

5. 工作计划

第 1 周：接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；翻译相关英文资料；

第 2 周：阅读相关资料，理解有关内容；写出开题报告一份；

第 3 周：确定传感器、显示电路等，参阅有关资料，分析电路工作原理；