一种自动窗户控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及自动控制系统领域，具体涉及一种自动窗户控制系统。


背景技术：

2.智能家居控制系统的应用让人们在家中能够享受到更安全、更舒适、更方便的生活，并且使生活更具有人性化，而现代家居中，窗户具有良好的装饰、采光和阻挡灰尘空气循环的主要途径，但同时也是盗窃非法进屋的一个重要途径，虽然现在很多家庭为了防盗通常采用钢筋结构的防盗网加固在窗户外，这样是起到了防盗功能，但一旦发生火灾等紧急情况，窗外的防盗网大大的降低了人们求生或逃生的机会，所以智能窗户的基本要求不能降低。但是当前大部分窗户控制系统在一定程度上不是很完善，而且没有安防检测功能，在发生意外时只是开窗或关窗，而使用者完全没有发现的意识；有的产品没有换风系统，如果当一氧化碳或烟雾超标时，不能以最快的速度排出室内的一氧化碳或烟雾，有的产品没有红外感应安防的功能，不能尽快的通知主人可能有小偷进家，所以“居室眼睛”智能窗户控制系统它能在下雨且家中无人时,自动关闭以防止雨水进入损坏室内财物,室内有害气体超标则自动开窗,有盗贼入内则自动报警,当室内温湿度过高或过低时,自动监测调节环境,使窗户真正的智能起来,就会给人们的居家生活带来诸多方便，从而进一步提高人们的生活质量。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供了一种自动窗户控制系统。
4.为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为：
5.一种自动窗户控制系统，包括控制系统和机械系统，所述控制系统包括主单片机、传感器系统、显示系统、换风系统，其中，所述单片机的输入端连接至所述传感器系统的输出端，单片机的输出端分别连接至所述显示系统、换风系统的输入端；
6.所述机械系统包括步进电机系统、传动皮带和滑轮组，所述滑轮组包括多个转向滑轮以及末端滑轮，其中所述步进电机输入端连接至所述单片机的输出端；所述传动皮带分别绕接与所述多个转向滑轮上，传动皮带的首端连接在所述步进电机的输出端，末端连接在所述末端滑轮上，所述末端滑轮设置于窗户转动轴处。
7.上述方案的有益效果是，将多个传感器和单片机相结合，来执行窗户的开或关，体现更加人性化设计。利用排|换风系统，在换风装置上增pm2.5过滤器，这个过滤器还可以卸掉进行定时清洁，进一步提高人们生活质量。
8.进一步的，所述主单片机采用iap15f2k61s2单片机，其上连接一个蜂鸣器，所述蜂鸣器正极接入高电平，负极接入所述主单片机的p2.2口。
9.上述进一步方案的有益效果是，通过蜂鸣器报警，来提示人们所发生的变化。
10.进一步的，所述传感器系统包括温湿度传感器、红外传感器、氧浓度传感器、烟雾传感器、光敏电阻系统和窗户位置传感器，所述温湿度传感器、红外传感器、氧浓度传感器、
烟雾传感器、光敏电阻系统和窗户位置传感器的输出端分别接入所述主单片机的输入端。
11.上述进一步方案的有益效果是，利用传感器检测室内条件的变化，通过不同传感器的监测的不同居住条件对窗户实现开关控制。
12.所述温湿度传感器采用dht11数字温湿度传感器，其data引脚接入所述主单片机的p3.2口，湿度传感阈值为70％；
13.所述红外传感器采用激光红外传感器，其发射头和接收头分别设置于窗户两侧框上，发射头接入电源，接收头输出端接入所述主单片机的p3.3和p3.4口；
14.所述氧浓度传感器采用m294881氧气传感器，其输出端接入所述主单片机的p3.5口；
15.所述烟雾传感器采用离子式烟雾传感器，其输出端接入所述主单片机的p3.0口；
16.所述光敏电阻系统采用ly
‑
c1光敏传感器，其do端口接入所述主单片机的p3.6口。
17.上述进一步方案的有益效果是，通过传感电路不断循环检测室内光亮度、温湿度、有害气体(如媒气)浓度等信号，然后与由预先设置的参数临界值相比较,从而作出开/关窗的判断,再结合窗状态检测电路所检测到的当前窗状态,再输出脉冲信号调整步进电机，通过步进电机顺|逆转动带动滑轮组转动，从而使窗户开和关。
18.进一步的，所述窗户位置传感器采用开关限位电路，包括安装在窗户上的固定限位金属片和安装在窗框上的滑动限位金属片，所述滑动限位金属片接地，固定限位金属片分别接入所述主单片机的p2.1和p2.0口。
19.上述进一步方案的有益效果是，通过开关限位电路实现窗户状态的检测。
20.进一步的，所述步进电机系统包括扩展端口芯片、窗户步进电机系统和窗帘步进电机系统，所述扩展端口芯片与所述主单片机相连，其输出端口与所述窗户步进电机系统和窗帘步进电机系统相连。
21.上述进一步方案的有益效果是，利用步进电机的控制实现窗户和窗帘的自动开关。
22.进一步的，所述扩展端口芯片采用at89c51单片机，其端口p2.4连接至所述iap15f2k61s2单片机的p1.4口，p2.5口连接至所述iap15f2k61s2单片机的p1.3口，p2.6口连接至所述iap15f2k61s2单片机的p1.2口，p2.7口连接至所述iap15f2k61s2单片机的p1.1口。
23.进一步的，所述窗户步进电机系统和窗帘步进电机系统均包括uln2003控制芯片和24ybj电机模块，其中，所述24ybj电机模块的控制管脚1、2、3、4分别连接至所述uln2003控制芯片的1c、2c、3c、4c管脚，vcc端口连接至所述uln20003控制芯片的vcc管脚并接入系统高电平；所述窗户步进电机系统uln2003控制芯片的1b、2b、3b、4b管脚分别接入所述at89c51单片机的p1.0、p1.1、p1.2和p1.3管脚；所述窗帘步进电机系统uln2003控制芯片的1b、2b、3b、4b管脚分别接入所述at89c51单片机的p1.4、p1.5、p1.6和p1.7管脚。
24.进一步的，所述显示系统采用lcd1602液晶显示屏，其中，所述lcd1602液晶显示屏的读写信号线rw接入主单片机的p2.5口，寄存器选择rs接主单片机的p2.6口，使能端e接如主单片机的p2.5口，八位双向数据端d0～d7依次接单片机的p0.0～p0.7口。
25.进一步的，所述换风系统包括风机和换风控制模块，所述风机设置于窗户上，所述换风控制模块设置于室内，其电压输出端连接至所述风机的电源端，其驱动输入端接入所
述主单片机的p3.0口。
附图说明
26.图1为本实用新型控制系统结构示意图。
27.图2为本实用新型机械系统结构示意图。
28.附图标记说明：1、控制系统；2、步进电机；3、转向滑轮；4、末端滑轮；5、传动皮带；6、风机。
具体实施方式
29.下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。
30.一种自动窗户控制系统，包括控制系统1和机械系统，控制系统1包括主单片机、传感器系统、显示系统、换风系统，其中，单片机的输入端连接至传感器系统的输出端，单片机的输出端分别连接至显示系统、换风系统的输入端，如图1所示
31.机械系统包括步进电机系统、传动皮带5和滑轮组，滑轮组包括多个转向滑轮3以及末端滑轮4，其中步进电机2输入端连接至单片机的输出端；传动皮带5分别绕接与多个转向滑轮3上，传动皮带5的首端连接在步进电机2的输出端，末端连接在末端滑轮4上，末端滑轮4设置于窗户转动轴处及窗帘滑轨处，如图2所示，其中，多个转向滑轮3可根据室内空间布局设置于室内。
32.具体而言，主单片机采用iap15f2k61s2单片机，其上连接一个蜂鸣器，蜂鸣器正极接入高电平，负极接入主单片机的p2.2口。
33.传感器系统包括温湿度传感器、红外传感器、氧浓度传感器、烟雾传感器、光敏电阻系统和窗户位置传感器，温湿度传感器、红外传感器、氧浓度传感器、烟雾传感器、光敏电阻系统和窗户位置传感器的输出端分别接入主单片机的输入端。
34.温湿度传感器采用dht11数字温湿度传感器，其data管脚接入主单片机的p3.2口，湿度传感阈值为70％；使用dht11数字温湿度传感器。该传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个ntc测温元件。单片机与dht11之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次传送40位数据，高位先出。
35.红外传感器采用激光红外传感器，红外传感器由发射头、接收头组成。正常情况时，发射头发射红外线，接头接收红外线，探测器导通不动作。当有人挡住红外线时，接收头接收不到由发射头发射的红外线，探测器断开输出低电平信号。本系统中安装有两组红外探测器，两个接收头的输出端接单片机的p3.3口和p3.4口，可确保对整个窗户面实现防盗。
36.在本实施例里，还可增加红外遥控系统，以其接收头作为红外遥控接收端，增设发射遥控器，在不影响周边环境、不干扰其它电器设备的情况下，使用更方便。
37.氧浓度传感器采用m294881氧气传感器，其输出端接入主单片机的p3.5口；
38.烟雾传感器采用离子式烟雾传感器，其输出端接入主单片机的p3.0口，考虑现实居家生活烟雾通常与火灾紧密相连，因此在本实施例里，可以将增设火焰传感器，采用ly
‑
c3火焰传感器作为探测元件。ly
‑
c3传感器用于检测火焰或者波长在760纳米～1100纳米范围内的光源。在外部红外光强达不到阈值时，d0口输出高电平；光强超过阈值时，d0口输出低电平。依据此原理设计该模块监测室内是否着火。利用烟雾报警做前期的预警工作，当烟雾之后发生火灾时，通过火焰传感器进行进一步的报警。
39.光敏电阻系统采用ly
‑
c1光敏传感器，光敏电阻对周围环境光强最敏感，一般用来检测周围环境光强。输出状态灵敏度可调。在周围光强达不到阈值时，d0口输出高电平；光强超过阈值时，d0口输出低电平。依据此原理可以用来监测外界环境亮度，判断天色，当天黑时，信号端输出高电平。ly
‑
c3传感器的d0端接单片机的p3.6口。单片机检测此io口的变化自动控制窗户的开启与关闭。
40.通过传感电路不断循环检测室内光亮度、温湿度、有害气体(如媒气)浓度等信号，然后与由预先设置的参数临界值相比较,从而作出开/关窗的判断,再结合窗状态检测电路所检测到的当前窗状态,再输出脉冲信号调整步进电机，通过步进电机顺|逆转动带动滑轮组转动，从而使窗户开和关。
41.窗户位置传感器采用开关限位电路，包括安装在窗户上的固定限位金属片和安装在窗框上的滑动限位金属片，滑动限位金属片接地，固定限位金属片分别接入主单片机的p2.1和p2.0口。具体而言，该电路的作用是探测窗户是否已经完全打开或关闭，其由分别安装在窗户和窗框上的两组金属片组成。固定不动的限位片分别接iap单片机的p2.1和p2.0口，滑动的窗框上的限位片接地，金属片接触，单片机检测两io口状态即可判断现在窗户所处的位置
42.步进电机系统包括扩展端口芯片、窗户步进电机系统和窗帘步进电机系统，扩展端口芯片与主单片机相连，其输出端口与窗户步进电机系统和窗帘步进电机系统相连。
43.扩展端口芯片采用at89c51单片机，其端口p2.4连接至iap15f2k61s2单片机的p1.4口，p2.5口连接至iap15f2k61s2单片机的p1.3口，p2.6口连接至iap15f2k61s2单片机的p1.2口，p2.7口连接至iap15f2k61s2单片机的p1.1口。
44.窗户步进电机系统和窗帘步进电机系统均包括uln2003控制芯片和24ybj电机模块，其中，24ybj电机模块的控制管脚1、2、3、4分别连接至uln2003控制芯片的1c、2c、3c、4c管脚，vcc端口连接至uln20003控制芯片的vcc管脚并接入系统高电平；窗户步进电机系统uln2003控制芯片的1b、2b、3b、4b管脚分别接入at89c51单片机的p1.0、p1.1、p1.2和p1.3管脚；窗帘步进电机系统uln2003控制芯片的1b、2b、3b、4b管脚分别接入at89c51单片机的p1.4、p1.5、p1.6和p1.7管脚。
45.显示系统采用lcd1602液晶显示屏，其中，lcd1602液晶显示屏的读写信号线rw接入主单片机的p2.5口，寄存器选择rs接主单片机的p2.6口，使能端e接如主单片机的p2.5口，八位双向数据端d0～d7依次接单片机的p0.0～p0.7口，主要负责显示室内外温度和室外的湿度。
46.换风系统包括风机6和换风控制模块，风机设置于窗户上，换风控制模块设置于室内，其电压输出端连接至风机的电源端，其驱动输入端接入主单片机的p3.0口。
47.本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以
上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
48.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。