智能窗户开题报告

东南大学成贤学院

毕业设计(论文)开题报告

系专业

学 生 姓 名： 王忠 _

学 号： 01210247 _

设 计 地 点：_____实验大楼502 __

指 导 教 师： 徐玉菁________

毕业设计（论文）开题报告

三、文献综述(或调研报告) (1200 字左右) 智能家居是随着高科技的发展和人们的生活质量需求的提高而发展起来的，即利用先进的计算机 技术、网络通讯技术、综合布线技术，依照人体工程学原理，融合个性需求，将与家居生活有关的各 个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气控制、信息家电、场景联动、地板采暖等有机地结合在 一起，通过网络化智能控制和管理，实现“以人为本”的全新家居生活体验，使人们的生活从各个方 面变得更加安全、舒适、简单，而窗户智能控制系统就是以智能家居为应用背景研发的一套窗户自动 控制系统。通过我们的调查发现目前整个市场上存在以下几点现象： 1.市场现状 由于我国房地产行业的迅速发展，也带动了我国门窗幕墙行业的迅速发展。一般来说，一个建筑 物按建筑面积推算，有10%是窗，15%是门，全国每年新建的房屋为20亿平方米，门窗的需求 量为5亿多平方米。如再考虑到原有城乡房屋建筑的窗户改造，每年窗户的安装量至少达到 10 亿平方 米。以每平方米窗户 50 元计算，全国窗户消费需求空间为 500 亿元，并且还有不断扩大的趋势。如下 图所示：

窗户需求(亿元) 600 400 窗户需求(亿元) 200 0 2006年 2007年 2008年 2009年门窗是家庭智能化安全防范系统的一个重要组成部分，是一种智能化的控制系统，它由现代微型 机、先进传感器(温度传感器、风雨信号传感器等) 、遥控器及一系列机械传动装置组成，是具有智能 化、人性化、网络化的高科技产品。可以对窗户进行随心所欲的控制和安全设置，它具有时尚、方便、 安全等特点，使人们的家居环境得到较大的改善。再者通过我们的调查发现目前整个市场上存在以下 几点现象： ①. 消费者智能化意识增强，智能产品用户增多 近几年，在国内很多 IT 和家电企业纷纷跻身智能家居行业领域。使得行业竞争度迅速提升，一时 之间市场充满各种各种智能家居产品，很多人家里都使用总线制的技术的，X-10 的技术的，红外的技 术的，C-BUS 技术的，还有躲频技术的。尽管以上这种物品的功能单一，都集中无线摇控、远程控制等 处，但市场需求依旧庞大。 ②. 市场上现存的部分智能家居产品尚且存在许多不足之处

从以上信息我可以看出这些产品多数不能算是真正意义上的家居智能化，个别产品如电力线载波 和 APBUS 等技术可以实现家居的智能化，但是通过消费者调研和专家分析，我发现这些产品的缺点很 多，比如传输信息不稳定、产品质量本

身有问题、外观差等弊病，这些对一般的家庭来说，其成本也 是很高的。但是消费者依然在选用这些产品，对于智能照明系统上市来说，改变消费认知亦是一件比 较困难的事情，至少需要较大的传播和公关投入。 ③.本产品在行业中的价值链分析 对于本产品而言，它在行业中面临的竞争，我可以通过最为基本的行业竞争波特五力模式来予以 分析。在和供应商讨价还价方面，该公司在产品的原料上没有什么太大的门槛，所以在讨价还价上几 乎不存在阻力，同时由于生产科技的专利，尚无竞争对手来拼抢原料资源；面对潜在进入者的威胁比 较小，该产品已经注册，产品研发科技已经申请专利保护，目前产品尚没有在市场上得到响应，还没 有企业关注，潜在进入者的威胁至少在目前还不存在。 2.开发前景 虽然智能家居在智能化功能上取得了不小的成绩，但是仍然有一些更加实用的功能尚需不断完善 和开发，以满足用户需要。视得安罗格朗的张达勇表示， “老人看护”是一套非常实用的智能化系统， 其功能需要研发一套复杂的捕捉系统，因人的形体定位难以把握，要准确地识别出老人摔跤及受伤与 否是非常困难的，一旦对于老人的姿态进行了错误的判断，便会发出错误报警，从而造成不必要的麻 烦。当前国内的技术还达不到实现的可能，美国也正在研制这种捕捉系统，预计这种系统的出现还会 有一个较漫长的过程。因此智能产品正是处于一个上市的黄金时期，智能窗户控制系统将在具有明显 竞争优势的环境下找到市场，带来经济效益。

主要参考文献： [1]王煜东. 《传感器应用电路 400 例》 [M]. 北京：中国电力出版社，2008. [2]赵负图. 《新型传感器集成电路应用手册(下)》 [M]. 北京：人民邮电出版社，2009.9. [3]张毅刚，彭喜元. 《单片机原理及接口技术》[M]. 北京：人民邮电出版社，2008.11. [4]王幸之，钟爱琴，王雷，王闪. 《AT89 系列单片机原理与接口技术》[M]. 北京：北京航空航天大 学出版社，2004.9. [5]邓学欣, 檀润华. 智能窗的概念设计[J]. 河北工业大学学报,2003(1). [6]卿太全.《最新传感器选用手册》[M]. 北京：中国电力出版社，2009.7. [7]刘丽华. 《智能窗户》[J]. 科学启蒙. 2003 年 11 期. [8]彭磊. 《家居将进入“智能窗”时代》[J] .《环境与生活》.2008 年 02 期. [9]欧章. 《窗户聪明又听话》[J]. 《建筑工人》. 2003 年 06 期. [10]刘正权. 《高性能建筑用窗之——窗户选择和设计中的人的因素》[J]. 《门窗》. 2011 年 04 期. [11]闽江. 《向窗户索取太阳能》[J]. 《太阳能》. 1982 年 01 期. [12]王致远. 《新型窗户》[J]. 《节能》. 1993 年 11 期.

四、方案(设计方案、研制方案、研究方案)论证(不少于 100 字)

根据长时间的探讨研究，最后决定的总的方案如下图所示：

温湿度监测传 感器

粉尘监测传感 器 MCU (ARM K60) 雨滴监测传感 器

系统电源供电 (双电源供电)

电机选择模块 (直流电机)

霍尔元件监测 传感器

液晶显示模块 (12864)

下面根据课设要求以及实际情况，现将系统分为以下几个部分进行方案比较、论证与选择。 1.1 窗位置传感器模块 方案 1 :使用 1M 欧姆，1M 长导线 通过测量导线电压来确定窗位置，使用精度较高的金属混合物电阻。 方案 2 :使用霍尔元件 霍尔元件不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，如果把霍尔元件 集成的开关按预定位置有规律地安装在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电 路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位置。 综合考虑，根据实际情况，选择霍尔元件。霍尔元件体积小，不用加辅助物件测量，体积小，使用方 便。 1.2 传感器环境监测模块 1.2.1 温度传感器模块 方案 1 :使用 PT100 温度传感器 PT100 是铂金属正温度系数热敏传感器，它测量温度范围大，价格便宜，PT100 温度传感器还具有 抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。铂热电阻的线性较好，在 0~100 摄氏度之间变化时， 最大非线性偏差小于 0.5 摄氏度。PT100 输出量为模拟量。 方案 2 : 使用 DHT11 温湿度传感器 DHT11 体积小，使用方便，封装形式多样，独特的一线接口，只需要一条口线通信，多点能力，无 需外部元件 可用数据总线供电。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗 干扰性。

综合考虑，根据实际情况，选择 DHT11 作为温度传感器。使用 PT100 温度传感器要附加放大器电 路和 AD 转换电路，成本高，占用电路板空间大，不宜于设计开发。 1.2.2 雨滴监测传感器模块 方案 1 :使用雨滴传感器 雨滴传感器放置在玻璃后面，它能根据落在玻璃上雨滴量的大小来产生相应电压，它有一个被称 为 LED 的发光二级管负责发送远红外线，当玻璃表面干燥时，光线几乎是 100%地被反射回来，这样光 电二级管就能接收到很被多的反射光线。玻璃上的雨滴越多，反射回来的光线就越少。 方案 2 :使用普通接触开关 普通接触开关价格经济，体积小，不能量化要测量的量。 综合考虑，根据实际情况，选择雨滴传感器。普通接触开关简单，价格经济，但不够准确。雨滴 传感器性能优异工作稳定，精度高，反映灵敏。 1.2.3 粉尘检测传感器 方案 1:使用 GP2Y1010AU0F 检测粉尘 通过

对空气中粉尘颗粒的质量检测来反应当前空气中的粉尘浓度，编程比较容易，网络资料比较 多。 方案 2:使用 SM-PWM-01B 检测粉尘 通过对空气中粉尘颗粒的质量检测来反应当前空气中的粉尘浓度，但是编程需要用到中断，可能 会给系统带来负担。且网上资料较少，编程方式较难。 综合考虑，根据实际情况，选择 GP2Y1010AU0F 检测粉尘，方便编程。 1.3 液晶显示模块 方案 1 :1602 液晶显示 1602 是指显示的内容为 16X2,即可以显示两行，每行 16 个字符液晶模块(显示字符和数字) 。 方案 2 :12864 液晶显示 6 线制的 12864 可以更加节约 IO 口，并且能够显示多行，方便自己调试显示模块。 综合考虑，根据实际情况，选择 12864 液晶显示。使用 12864 单片机连接简单，显示清晰。方便 拆卸。 1.4 电机选择模块 方案 1 :直流电机 直流电机是以电机电压为控制变量，以位置或速度为命令变量。采用连续移动的控制方式。 直流 电机需要反馈控制系统，他会以间接方式控制电机位置。适用于对位置要求比较不高的场合。 方案 2 :步进电机 步进电机是以步阶方式分段移动。系统多半以“开环方式”进行操作。采用直接控制方式，它的 主要命令和控制变量都是步阶位置。步进电机可实现精确定位控制，配广泛应用于位移精确定位系统 中。 综合考虑，根据实际情况，选择直流电机控制系统。与步进电机相比，直流电机控制相对简单。 并且，步进电机的旋转是一个高速重复的“启—停—启—停”过程，所以转动平滑性并不如直流电机。 1.5 主控芯片选择

方案 1:AT89C51 单片机 51 系列单片机结构简单，编程方便。但对应的是主频较低，且端口较少中断较少。不能直接 AD 转 换。 方案 2:ARM cortex M4 K60 芯片 K60 芯片编程比较复杂但是功能比较多，可以直接进行 AD 转换和直接输出 PWM 波对本设计非常重 要。 综合考虑，根据实际情况，选择 K60 做主控芯片。比起 51 单片机，k60 可以直接使用模块化编程， IO 口比较多可以方便使用。

四、工作计划(不少于 300 字) 第一周 第二周 第三周 第四周 第五周 第六周 第七周 第八周 第九周 第十周 第十一周 第十二周 领会课题含义,查阅相关文献，理解相关资料，并跟导师商量方案的计划。 在理解相关资料基础上，提出完成本课题的初步方案，并利用网络查阅相关资料。 对初步方案的修改及理论论证，完成相关英文资料翻译。 完成本课题的方案，写出相应开题报告一份，购置硬件电路所需材料。 完成电路及工作状态分析，给出软件设计流程图。 完成窗体模型的搭建，并根据需要对窗体进行一定量的改装。 完成信号采集部分

硬件电路的搭建。 调试硬件电路，测试电路的可靠性。 系统联调，综合软硬件最终调试智能窗户。 写出论文初稿。 完善论文，指导教师验收成果，接受答辩资格审查。 毕业设计论文提交，评阅教师评阅论文。 准备参加答辩，做好 PPT 讲稿。

第十三周——第十四周

指导教师意见： (对学生开题报告内容的评价及指导性意见，要求不少于 100 个汉字。填写时删除此行)

签 名：

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月

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1zbi.html