本发明属于智能家居领域，尤其涉及一种基于arduino及步进电机的智能窗户的便装式装置。
背景技术：
：目前，业内常用的现有技术是这样的：现市场上所用有的智能开窗器产品90％都是前后推拉式的开窗器，不适用于左右平开式的窗户，并且此开窗器只是固定式的开窗与关窗，不能做到开起与关闭的程度及人性化。还有该开窗器只依据室外的环境情况进行开关窗，并不能对室内的环境进行监测，比如：煤气、甲醛等有害气体的监测。综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术中，危及时刻人们不能第一时间开窗。传统窗户不能实现自动开窗功能。人们需要开窗而行动不方便。特殊人群如年迈老人、小孩残疾人够不到窗户或者不具有开窗能力。当室内产生烟雾及火灾时，传统的窗户不能进行预警，对人身安全造成隐患。传统窗户不具备报警功能。技术实现要素：针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于arduino及步进电机的智能窗户的便装式装置。本发明是这样实现的，基于arduino及步进电机的智能窗户的便装式装置设置有电路部分；所述电路部分包括：室内环境检测模块，安装在室内或煤气容易泄露的地方；室外环境检测及步进电机驱动模块，通过无线通信与室内环境检测模块，连接；所述室内环境检测模块包括：控制器、温湿度检测模块、红外遥控、语音播报模块、烟雾检测模块、可燃气体检测模块、无线收发器模块、扩充功能区；所述温湿度检测模块、红外遥控、语音播报模块、烟雾检测模块、可燃气体检测模块、无线收发器模块、扩充功能区均与控制器连接；所述室外环境检测及步进电机驱动模块包括：电源驱动模块、步进电机驱动模块、lcd显示器、无线收发器、无线蓝牙、用户按键、雨滴传感器；所述电源驱动模块、步进电机驱动模块、lcd显示器、无线收发器、用户按键、雨滴传感器均与无线蓝牙信号连接；所述无线蓝牙与室内环境检测模块信号连接。进一步，所述可燃气体检测模块包括：mq-5可燃气体传感器、mq-7一氧化碳气体检测用半导体气敏元件并均与控制器信号连接。进一步，还设置有步进电机，所述步进电机室外环境检测及步进电机驱动模块与电连接；所述步进电机的输出端通过联轴器连接有丝杆，所述丝杆的后端连接有传动臂，所述传动臂的末端套装在滚珠槽内；所述滚珠槽的外部套装有上端盖，所述滚珠槽的下端设置有排线孔；所述传动臂的前端设置有安装孔，所述安装孔的外部设置有行程开关触碰块。进一步，所述滚珠槽内插装有大螺母，所述大螺母的上下两端均设置有螺母套槽。进一步，所述上端盖的下端焊接有底座，所述丝杆的外部套装有固定座。进一步，所述步进电机的表面设置有固定孔，所述固定孔内安装有膨胀螺栓。进一步，所述步进电机连接有电路部分的步进电机驱动模块，实现窗户的开闭。综上所述，本发明的优点及积极效果为：便于安装与拆卸且安装时不会对用户的室内造成破坏，不需要改动窗体本身只需在窗台和窗体上打几个孔。便于控制用户可通过装置上的按钮、手机上的app、手上的遥控轻松控制窗户的。扩充功能方便：不需要改动本发明的装置只需要在外部接上要扩充的装置(风度感应、太阳能供电、防盗功能、防夹功能、雨滴感应)成本低：本发明的装置成本600多元，比起其他的智能窗户低1000-3000元安全系数比一般智能窗户高：室内有烟雾、可燃气体、有害气体是迅速开窗并产生语音报警等待用户判断室内安全并人工解除警报。大大降低安全隐患。本发明积极效应有：解决了危及时刻人们不能第一时间开窗。解决了传统窗户不能实现自动开窗功能。解决了人们需要开窗而行动不方便。特殊人群如年迈老人、小孩残疾人够不到窗户或者不具有开窗能力。解决了当室内产生烟雾及火灾时，传统的窗户不能进行预警，对人身安全造成隐患。烟雾，有毒气体对人身财产安全的威胁火灾和煤气中毒一直以来都引起人们高度重视，解决了传统窗户不具备报警功能。在市场和用户中推拉式窗户普遍，而本发明的窗户就适用于推拉式窗户。附图说明图1是本发明提供的基于arduino及步进电机的智能窗户的便装式装置的结构示意图；图2是本发明提供的基于arduino及步进电机的智能窗户的便装式装置外视图。图3是本发明提供的基于arduino及步进电机的智能窗户的便装式装置内部图。图中：1、箱壳；2、左端盖；3、螺钉；4、固定轴承；5、丝杆(t8步进电机丝杆)；6、传动臂；7、lcd显示器；8、用户按钮；9、电路部分；10、联轴器(dm绕线顶丝联轴器系列dm-19.5x24.5)；11、步进电机(42步进电机：42hb3401)；12、右端盖。图4是本发明提供的主机与从机之间通过无线通信来连接的控制图。图5是本发明提供的电源电路原理图。图中：a、电源电路框图；b、电源电路图。图6是本发明提供的温湿度传感器电路原理图。图7是本发明提供的红外遥控传感器及电路原理图。图8是本发明提供的室内信息采集硬件电路总设计图。图9是本发明提供的室外环境检测及步进电机驱动模块的电源电路图。图10是本发明提供的室外环境检测及步进电机驱动模块的无线模块电路图。图11是本发明提供的lcd显示屏及用户按键电路图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1至图3所示，本发明实施例提供的基于arduino及步进电机的智能窗户的便装式装置设置有步进电机(42步进电机：42hb3401))11，所述步进电机11的输出端通过联轴器10连接有丝杆(t8步进电机丝杆)5，所述丝杆5与传动臂6配合连接，所述传动臂6套装在滚珠槽内；所述滚珠槽在整个机箱1的中心，所述机箱1的下端设置有电池槽及排线孔。所述传动臂6的前端设置有安装板，所述安装孔将靠4颗膨胀螺栓与窗户连接。作为本发明的优选实施例，所述滚珠槽内插装有传动臂6，所述传动臂6的上下两端均设置有螺母套槽。作为本发明的优选实施例，所述上端盖7的下端焊接有底座，所述丝杆5的外部套装有固定轴承4。作为本发明的优选实施例，所述步进电机11靠右端盖12以及联轴器10固定，所述联轴器(dm绕线顶丝联轴器系列dm-19.5x24.5)10与丝杆5连接，所述丝杆5以左右两端的固定轴承4固定在机箱1中心。作为本发明的优选实施例，所述步进电机11连接有电路部分的步进电机驱动模块，实现窗户的开闭。作为本发明的优选实施例，左端盖2通过螺钉3与、固定轴承4连接；丝杆5穿插在固定轴承4内。所述箱壳1上镶装有电路部分9；所述电路部分9上集成有lcd显示器7和用户按钮8。本发明的工作原理：步进电机11正传或反转，带动联轴器10连接的丝杆5在固定轴承4上转动，丝杆5只实现转动无线性运动。传动臂6连接在丝杆5上随丝杆5的转动执行线性移动，从而在套槽内作直线运动无轴向转动。进而传动臂6连接着窗户作线性运动，将窗户开启或关闭。行程开关触碰块控制着传动臂的行程，整个装置有自动控制部分控制其开闭的时间。下面结合具体分析对本发明作进一步描述。电路部分由两部分组成：室内环境检测模块(从机)安装在室内或煤气容易泄露的地方、室外环境检测及步进电机驱动模块(主机)集成在电路部分。主机与从机之间通过无线通信来连接的控制图4。具体包括：1、室内环境检测模块(从机)室内环境检测模块由：控制器、温湿度检测模块、红外遥控、语音播报模块、烟雾检测模块、可燃气体检测模块、无线收发器模块、扩充功能区构成。2、电源电路设计该模块需要提供5v1a-2a电流电源，从实际考虑可以直接采用普通的手机充电器完成。这样既稳压也稳流。充电器是采用高频电源技术，运用先进的智能动态调整充电技术。工频机是以传统的模拟电路原理来设计的，机器内部电力器件(如变压器、电感、电容器等)都比较大，一般在带载较大运行时存在较小噪声，但该机型在恶劣的电网环境条件中耐抗性能较强，可靠性及稳定性均比高频机强。图5是本发明提供的电源电路原理图。图中：a、电源电路框图；b、电源电路图。3、气体传感器及电路设计mq-5可燃气体传感器：mq-5气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(sno2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。mq-5气体传感器对丁烷、丙烷、甲烷灵敏度高，对甲烷和丙烷可较好的兼顾，这种传感器可检测多种可燃性气体，特别是液化气(丙烷)，是一款适合多种应用的低成本传感器。传感器特点：本发明在较宽的浓度范围内对可燃气体(特别是丙烷)有良好的灵敏度，具有长寿命、低成本、驱动电路简单等优点。主要应用广泛适用于家庭用气体泄漏报警器、工业用可燃气体报警器以及便携式气体检测器。见表1表1mq-7一氧化碳气体检测用半导体气敏元件：mq-7气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(sno2)。采用高低温循环检测方式低温(1.5v加热)检测一氧化碳，传感器的电导率随空气中一氧化碳气体浓度增加而增大，高温(5.0v加热)清洗低温时吸附的杂散气体。使用简单的电路即可将电导率的变化，转换为与该气体浓度相对应的输出信号。mq-7气体传感器对一氧化碳的灵敏度高，这种传感器可检测多种含一氧化碳的气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。见表2mq-7技术指标。表2技术指标温湿度传感器及电路设计dht11数字温湿度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，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个dht11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在otp内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为该类应用中，在苛刻应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。主要参数及特性：如下：表3电气特性vdd＝5v，t＝25℃，除非特殊标注引脚说明pin名称注释1vdd供电3-55vdc2data串行数据，单总线3nc空脚，请悬空4gnd接地，电源负极表4参数温湿度传感器电路原理如图6.4、红外遥控传感器及电路设计红外遥控简介：红外遥控是一种比较廉价的近距离遥控方式。它由发射模块和接收模块两部分组成，编码格式有脉冲宽度调制和脉冲相位调制两大类。发射端数据的编码：当按下遥控器后，遥控器发出一帧数据。这一帧数据由前导码、用户码高8位、用户码低8位、数据码、数据反码组成。其中前导码为9ms高电平接着4.5ms低电平,标志数据帧的开始；用户码(共16位)为红外接收器识别遥控器的身份的标志,不同的遥控器一般用户码不同,以防止不同电器设备之间遥控码的干扰；数据码为红外接收器识别遥控器上不同的按键的标志,对同一遥控器来说,按不同的键所发出的二进制编码具有相同的用户码,不同的数据码，如图7所示.数据反码用于信息正确接收校验。5、syn6288语音播报电路设计syn6288中文语音合成芯片是北京宇音天下科技有限公司于2010年初推出的一款性/价比更高，效果更自然的一款中高端语音合成芯片。syn6288通过异步串口(uart)通讯方式，接收待合成的文本数据，实现文本到语音(或tts语音)的转换。宇音天下于2002年最早研制出国内首款语音合成芯片osyno6188。公司最新推出的syn6288语音合成芯片，继承了osyno6188语音芯片的优秀特点：最小ssop28l贴片封装、硬件接口简单、低功耗、音色清亮圆润、极高的性/价比；除此之外，syn6288在识别文本/数字/字符串更智能、更准确，语音合成自然度更好、可懂度更高。syn6288语音合成效果和智能化程度均得到大幅度提高，是一款真正面向中高端行业应用领域的中文语音合成芯片。syn6288语音合成芯片的诞生，将推动tts语音合成技术的行业应用走向更深入、更广泛！功能特点：支持gb2312、gbk、big5和unicode内码格式的文本；清晰、自然、准确的中文语音合成效果；可合成任意的中文文本，支持英文字母的合成；具有智能的文本分析处理算法，可正确识别数值、号码、时间日期及常用的度量衡符号；具备很强的多音字处理和中文姓氏处理能力；支持多种文本控制标记，提升文本处理的正确率；每次合成的文本量最多可达200字节；支持多种控制命令，包括：合成、停止、暂停合成、继续合成、改变波特率等；支持休眠功能，在休眠状态下可降低功耗；支持多种方式查询芯片工作状态；支持串行数据通讯接口，支持三种通讯波特率：9600bps，19200bps、38400bps；支持16级音量调整；播放文本的前景音量和播放背景音乐的背景音量可分开控制；可通过发送控制标记调节词语语速，支持6级词语语速调整；芯片内固化有多首和弦音乐、提示音效和针对某些行业领域的常见语音提示音；内部集成19首声音提示音，23首和弦提示音，15首背景音乐；内置10-bit推挽式(push-pull)、可独立供电的功放，进行数模dac输出；最终产品提供ssop贴片封装形式；体积业内最小；芯片各项指标均满足室外严酷环境下的应用。6无线通信nrf24l01电路设计模块特性：2.4ghz全球开放ism频段，最大0dbm发射功率，免许可证使用支持六路通道的数据接收低工作电压：1.9～3.6v低电压工作高速率：2mbps，由于空中传输时间很短，极大的降低了无线传输中的碰撞现象(软件设置1mbps或者2mbps的空中传输速率)多频点：125频点，满足多点通信和跳频通信需要超小型：内置2.4ghz天线，体积小巧，15x29mm(包括天线)低功耗：当工作在应答模式通信时，快速的空中传输及启动时间，极大的降低了电流消耗。低应用成本：nrf24l01集成了所有与rf协议相关的高速信号处理部分，比如：自动重发丢失数据包和自动产生应答信号等，nrf24l01的spi接口可以利用单片机的硬件spi口连接或用单片机i/o口进行模拟，内部有fifo可以与各种高低速微处理器接口，便于使用低成本单片机。便于开发：由于链路层完全集成在模块上，非常便于开发。自动重发功能，自动检测和重发丢失的数据包，重发时间及重发次数可软件控制自动存储未收到应答信号的数据包自动应答功能，在收到有效数据后，模块自动发送应答信号，无须另行编程载波检测固定频率检测内置硬件crc检错和点对多点通信地址控制数据包传输错误计数器及载波检测功能可用于跳频设置可同时设置六路接收通道地址可有选择性的打开接收通道标准插针dip2.54mm间距接口，便于嵌入式应用：7、室内信息采集硬件电路总设计图如图8.8、室外环境检测及步进电机驱动模块主机驱动主要由电源驱动、步进电机驱动、lcd显示器、无线收发器、无线蓝牙、用户按键、雨滴传感器组成。8.1电源电路设计，如图9.电源电路主要由一下几部分构成8.2无线模块电路设计，如图10。无线模块主要由两部分构成名称型号功能无线收发器nlf24l012.4g与室内检测模块之间通信蓝牙收发器hc-06通过手机控制窗户8.3lcd显示屏及用户按键电路设计如图11lcd显示屏及用户按键模块只要由名称型号功能按键开关6*610mm为用户提供操作按键lcd液晶屏12864iic显示实时信息以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12