1. 研究目的与意义
自20世纪以来，随着电子科学技术和社会经济的高速发展，我国现代化城市建设高速推进和现代化产业飞跃兴起，这些的发展给人们带来便利的同时，也给人们带来了更多的空气污染，如粉尘等等。尽管这些污染不断而来，但是人们对更舒适的生活要求一直从来都没有变过。因此，智能窗在生活中就显得十分重要。一方面，智能控制系统在智能窗的设计中发挥着很大的作用，在智能窗的电路中，如何正确地进行智能控制系统的设计是值得注意的问题；另一方面传统的窗户的控制都是通过手工控制，其缺点是窗户自身不能依据光照强度、天气状况和户外污染状况进行灵活设置，仍需依赖人工手动调节等问题。目前，国内外在对于家居智能化的研究从来没有停止过，从最早的提出由传统的简单控制器来实现开窗/关窗的控制,到近年的计算机控制,到无线物联网的兴起，创建的物联网的智能家居系统,家居智能化中的智能窗的控制模式越来越智能，但是这些高端的产品其成本高昂，而普通的设计尽管成本便宜，但其功能单一不具备综合性功能。在国内中，该项目的研究也只是处于高端控制器的研究，因此现存市场上很少有开发出一款具有综合性且将所有功能与电子技术相结合的自动化系统。
此次开发旨在为人们更好地设计一种基于单片机的智能窗控制系统设计，满足人们对高速发展的现代化城市建设社会要求。在开发过程中充分运用所学知识去完善系统的各部分功能，同时对于自身来说也是一种自我学习的过程，在开发中不断学习新的知识和技能，运用新的知识和新技能，使自身知识和技能得到充分的提高，为以后的学习和就业提供相当程度的保障。
本次从社会经济角度来说，大大的提高了人们生活的质量，给人们提供强有力生活保障。同时对于目前的污染问题，也为人们在一定程度上提供了另一个方向解决方案。从现实角度来说，此次开发具有突破性的意义，将光照亮度、天气状况以及室外污染状况三位一体化的结合在一起，实现了智能窗控制系统设计的反馈，对其反馈信息作出自动化处理。对于整个系统而言，该系统采用该模块的分布式，其不仅提高了系统的稳定性，同时也会对后续的跟进实现提供了强有力的保障。
2. 研究内容与预期目标
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研究内容： 设计一个基于单片机的基于单片机的智能窗控制系统设计，研究内容应具备如下： 1）设计检测光照强度、天气状况和室外空气情况研究方案； 2）设计系统显示与报警研究方案； 3）设计系统掉电后数据不丢失的研究方案； 4）设计系统反馈调节窗户的关闭/开启的研究方案。 该设计应包括以下部分：单片机控制模块方案设计、LCD或者数码显示模块方案设计、检测模块方案设计、报警模块方案设计以及照明模块方案设计，同时设计系统电路原理图和硬件电路图设计以及软件编程。 预期目标： （1）搭建系统框架。 （2）实现实时监测光照强度、天气状况和室外空气情况的功能，同时设有报警和反馈功能。 （3）反馈信息做出正确响应，若系统中断电源，设定数据保持及不丢失功能 。 （4）所处系统中所有电路设有自动断电保护功能。 （5）电路原理图绘制和硬件电路图设计。 （6）软件编程及功能调试。 （7）系统的仿真。
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3. 研究方法与步骤
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一、硬件模块组成
图1 基于单片机的智能窗控制系统设计 硬件模块 基于单片机的智能窗控制系统设计硬件如图1所示，该硬件系统输入硬件组成包括：空气检测传感器、雨滴检测模块及感知光强模块。通过这三个传感器的检测，将所检测信息传给微处理器，然后发送给输出。该输出硬件包括：LCD显示、继电器、上位机与报警之用的蜂鸣器。驱动控制步进电机的正转与反转，实现窗户的开启与关闭。 二、系统模块组成
图2 基于单片机的智能窗控制系统设计 模块 基于单片机的智能窗控制系统设计的流程如图2所示，实时检测信息被传递给微处理器之后，微处理器的系统功能模块主要有检测功能、报警与显示功能及执行功能三大功能模块组成。实时检测信息经过光强、天气以及空气状况这三个实时指标数的对比后，将处理后的信息发送至报警功能和执行功能。若光强为第一优先级，空气状况与天气状况为第二优先级，经过比对上述两个优先级处理，若第一优先级满足，判定第二优先级，第二优先级满足则执行功能将随之工作；反之，执行功能不工作，报警执行；若第一不满足，则不用判定第二优先级，重复上步骤。 步骤： （1） 了解传感器技术的原理，微处理器原理及现状，半导体材料的原理 （2） 明确设计目标，检查系统能否完成预期目标，作出相应的改进,并对所需的元器件进行选型 （3） 运用仿真软件进行仿真 （4） 实现软硬件系统的设计 （5） 归纳系统的不足之处，并提出解决方案
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4. 参考文献
[1]十天学会单片机，郭天祥，天祥电子.2007
[2]点阵LCD驱动显控原理与实践，张新强主编. 北京航空航天出版社.2010
[3]基于单片机的智能系统设计与实现，沈红卫著.电子工业出版社.2005
5. 工作计划
（1）2022.3.04-2022.3.09 查阅资料，撰写开题报告
（2）2022.3.10-2022.3.30 硬件功能分析，熟悉MCS-51系统指令及编程语言
（3）2022.4.01-2022.5.01 设计电路原理图、编制应用程序
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