首页 >
论文范文 >
自然科学论文 >
化学论文 >
晶体学论文 >
基于液晶材料探讨玻璃的智能化改进
摘要：本文就人民日常生活中的玻璃为起点,利用市面上已有的液晶材料,通过控制电路通断的继电器,实现电路总控制的单片机,以及实现液晶与导线连接的导电银漆及导电胶带进行电路的连接,通过LED静态显示的基本原理匹配单片机内的程序,实现时间显示等不同的功能,以增强其实用性,实验的成品适用区间广泛,可根据用户的不同需求进行定制,实现不同的智能控制需求,以满足不同应用场景的需求。
加入收藏
人们对于家中玻璃的智能化需求却很少见,一般的家庭对于家中玻璃的改善无非是更换玻璃的材质使其更加坚固,更加保暖等,但很少有人希望将家中或工作场所中的玻璃也变得智能化,方便自己的生活,因此如何将室内的玻璃如何智能化改进是一个需要解决的问题,本设计以可显示温度,时间以及实现百叶窗功能为基本功能,用户可根据自身需要添加其他模块以实现其他功能。该款设计要解决一下几个问题:(1)信号的接收问题;(2)百叶窗及温度,时间如何显示等功能的问题。
1、系统设计
该款设计要能够自动接收来自温度以及时间的实时信息,并且能够实时显示,为人提供所需要的信息。该设计所有的操作都为系统自行完成,并不需要人为的干涉,实现了完全的自动化。对于系统自动化的实现,采用了单片机进行实现。对于时间的实时显示,根据地区的不同,可利用GPS/北斗卫星模块收集时间信息或者采用Wi-Fi模块收集。对于温度的收集,本设计采用的是温度传感器模块。而玻璃则为显示各种信息的载体。另一方面,单片机提供的电信号只是作为控制信号,而实际则需要继电器或双向可控硅等器件作为桥梁,完成单片机对玻璃的控制。本设计的结构框图如图1所示。
图1系统结构框图
本设计中单片机型号为stc89c51,本设计系统原理图如图2所示。
2、硬件设计
单片机:单片机目前的发展仅仅五十余年,但自其发明以来便极大的促进了控制领域的巨大发展,目前单片机已经在航空航天,军事,仪器仪表等方面发挥了及其关键的作用。单片机本身在成本和功耗以及体积大小等方面占据很大优势,因而在诸多领域均受到各行各业的设计者的青睐。本设计采用的是stc89c52单片机,该款单片机价格便宜,运算功能强大,完全能够满足设计本身的需求,具有可编程功能,并且十分可靠。
图2系统原理图
GPS/北斗卫星接收模块:此类模块通过运算与每个卫星的伪距离,采用距离交会法求出接收机的得出经度、纬度、高度和时间修正量这四个参数,借此得到我们想要的时间信息,但适用于农村的开阔环境,城市中屋内效果不佳。本设计采用的是GPS模块,信号在室内接收并不理想,但在室外测试可基本满足要求。
温度传感器:该类仪器原理种类颇多,核心原理是利用温度变化时,固/液体的热胀冷缩,通过形变程度判断温度高低。
3、软件算法设计
针对温度及时间显示部分,显示中的玻璃部分通过激光切割得到的共6*7块液晶模块得到四位时间数字以及两位温度数字,电路的连接方面为静态显示连接,基于此种电路结构以及显示方式,在算法方面通过程序编码,将接收到的信息储存起来,通过编码将数据信息分别传送到两块单片机的28与14个I/O接口上,通过I/O口上的高低电平受接收信号的不断变化而变化,控制继电器或双向可控硅等器件的打开与闭合,控制液晶的通电与断电,当通电时玻璃为透明状态,断电时玻璃为雾化状态,以此来实现相应数字信息的显示功能。
针对百叶窗的部分,可看作为“流水灯”的形式,通过单片机内部的时钟,配合编程中的延时等操作,控制单片机相应I/O口的电位变化,以有规律地控制玻璃透明与雾化的状态,从而实现百叶窗的设计功能,并且用户本身也可以需求自定义百叶窗的开关,打开闭合的时间间隔等参数。
4、材料的简易实践演示
可以看到,在通过一定的导电物质进行衔接过后,其显示效果得到了体现,但由于液晶材料试验试验此数过多,其表面有积灰的现象存在,故其通透性不能很好的表现,因此该类液晶膜最好夹在双层玻璃内部,防止其受到空气的氧化以及灰尘积压导致其透明度受到影响。
图3材料的通断电演示
该设计的优点在于,其自动化程度高,但也不失用户的自定义设置功能,且自定义设置操作简单,不需要任何专业知识,其次,其稳定性好,在不受到强烈的外界影响下,如极寒,极热,强烈的外部冲击等因素,其寿命估计可达到4-6年,且易损部位价格低廉,维修成本不高,适用于绝大多数家庭及企业。
5、总结
通过上述简易的器件,且相当廉价的成本,便可完成上述的设计工作,并融入了自动控制原理,电子电路设计,程序设计以及通信方面的相关知识,根据相应的模块外设收集想要得到的信息,并通过简单的程序设计得到“百叶窗”或更多具有美感和艺术效果的功能的实现,很好的完成了预期的设计工作。该设计的思想是自动控制原理的一个很好的体现,并且适用范围广泛,凡是开阔的室内环境均可实现,比如在办公场所,其既可以是一个很好的隔离工具,又是一个很好的可充当玻璃或其他艺术品的器件,本设计比较成功,但仍有一些不足之处,例如在单块液晶上如何实现不同通透度的效果还有待研究,但是相信其必然在未来的某一天能够实现。
参考文献：
[1]彭宇.单片机原理与应用[M].北京:北京大学出版社,2012.
[2]胡汉才.单片机原理及接口技术[M].北京:清华大学出版社,1996.
[3]李朝青,刘艳玲.单片机原理及接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2010.
刘天洋,张赫彤,郝玥琪,李雨桐,赵永辉.利用液晶实现可智能化的玻璃[J].电子测试,2020(12):22-23+35.
基金:东北林业大学大学生创新创业训练计划项目(201910225469).
分享：
闪烁晶体是指X射线、γ射线等高能射线或α粒子等高能粒子照射到晶体材料后,晶体材料中的电子受激跃迁而发出可见光或紫外光等闪烁光的光功能晶体。相对于半导体或其他辐射探测材料,闪烁晶体具有密度大、光输出高、衰减时间短和对核辐射探测效率高等优点,因而在高能物理、核物理、安全检查、医学成像和石油勘探等领域得到了广泛应用。
2020-07-11
乙烯是一种气态的植物激素,其调节作用贯穿高等植物的整个生命周期.从合子的形成[1]、幼苗的萌发[2]、根尖和芽的生长[3]、叶片的衰老[4]、花期的决定[5]、果实的成熟[6],无不受到乙烯的调节.不仅如此,乙烯还参与植物对病害[7]、干旱[8]、寒冷[9]、高盐[8]等逆境的适应.这些调控功能与人类的农业、林业和园艺生产息息相关.
2020-07-11
随着医药和光电子产业的蓬勃发展，对晶体产品的需求日益提高，对晶型、晶体形态和纯度亦提出了更高的要求。工业结晶过程不但是一种高效的分离、提纯与精制手段，而且作为一种有效的产品形态调控技术，在功能固体产品(尤其是诸如聚合物、药物、石油化学合成品及光电子材料等有机产品)的生产中发挥着日益重要的作用[5]。
2020-07-11
本工作采用水热法,以无水CaCl2和(NH4)2HPO4为原料,尿素为均相沉淀剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,制备HA纳米棒,主要研究了不同水热温度及时间变化对HA形貌、尺寸和相组成等的影响,得出在120℃反应12h为最佳工艺条件。从晶体结构的角度出发,详细探讨了CTAB在HA纳米棒形成过程中所起的作用。
2020-07-11
针对某工程中KDP晶体光学元件的高精度面形与高精度粗糙度要求，笔者研制了如图1所示的大口径超精密光学平面飞切加工机床。床身采用龙门结构，床身与立柱采用低热涨特性的天然花岗岩;直线轴基于直线电动机驱动、液体静压导轨支承，旋转轴采用拨叉驱动+高刚度气浮主轴+高刚度主轴旋转机构;通过优化加工工艺参数，在该机床上实现了KDP晶体光学元件的超精密飞切加工。
2020-07-11
光学通信中的偏振分束器是一种集成光电子器件,用于实现TE模和TM模的分离[1,2].偏振分束器的实现方法主要基于二维光栅和波导.目前,基于波导的偏振分束器有着较为广泛的应用,然而,由于这种类型的偏振分束器大部分尺寸大、光对角度变化非常敏感、消光比低,难以满足现代光学集成的需求.
2020-07-11
本文采用单晶生长实验测量了果糖的实际生长速率。由于果糖冷却结晶过程是通过全晶种法避免成核，结晶过程的过饱和度始终维持在较低水平，因此单晶生长试验能反映工业生产时结晶罐中晶体的实际生长情况。通过测量果糖在水溶液中的溶液密度和黏度，计算得到扩散系数，然后根据扩散系数、溶解度和溶液密度计算得到果糖晶体的理论生长速率。
2020-07-11
S.John[1]和E.Yablonvich[2]在1987年提出了光子晶体的概念,光子晶体是一种人工电磁材料.光子晶体结构模型可分为一维光子晶体、二维光子晶体、三维光子晶体结构[3,4,5],如图1所示.不同结构的光子晶体其能带特性有较大的差别,它们的作用也不近相同.太赫兹波的电磁波段处于100GHz-10THz之间,波长在0.03到0.3mm之间.
2020-07-11
气体受激拉曼散射自1963年[1]被报道以来，已被证明是拓展激光波长的有效方式。由于气体腔内的有效作用距离很短，因此气体腔中受激拉曼散射通常需要很高的泵浦功率，且会不可避免地产生多阶斯托克斯谱线，使得预期拉曼谱线的转换效率受限。空芯光纤的出现和快速发展为气体受激拉曼散射开辟了新的前景。
2020-07-11
近年来,材料学及纳米技术的快速发展也为检测技术革新提出了新的方法,其中,基于光子晶体的检测方法由于其检测速度快、灵敏度高、无需预处理等优点获得人们的青睐。这也使得基于光子晶体的检测技术获得了长足的发展,许多课题组开发出了针对各种物质的检测手段,极大丰富了光子晶体的应用。
2020-07-11
人气：5061
人气：4841
人气：3884
人气：3675
人气：2600
我要评论
期刊名称：化学学报
期刊人气：5665
主管单位：中国科学院
主办单位：中国科学院上海有机化学研究所,中国化学会
出版地方：上海
专业分类：化学
国际刊号：0567-7351
国内刊号：31-1320/O6
邮发代号：4-209
创刊时间：1933年
发行周期：月刊
期刊开本：大16开
见刊时间：一年半以上
影响因子：2.741
影响因子：1.160
影响因子：1.215
影响因子：0.770
影响因子：0.374
科普杂志阅读、期刊信息查询、论文下载、文献查询、原创文章检测等多项服务。
服务热线
您的论文已提交，我们会尽快联系您，请耐心等待！
你的密码已发送到您的邮箱，请查看！
2020-07-04
342
上传者：管理员
