一种平移式窗户控制系统的制作方法

本发明涉及一种智窗户控制系统，特别涉及一种平移式窗户控制系统。

背景技术：

窗户是室内外空气交换的重要通道，也可以起到遮风挡雨、室内采光、防偷防盗的作用，与人们的日常生活息息相关。一方面，新装修的建筑内存在超标的有害气体，开窗通风可以保障居住者的身体健康。当前平移式窗户的开启、关闭都是由人工完成的，无法做到实时通风；另一方面，雨雪天气有时忘记关窗，会造成室内物品丢失、灰尘、雨滴也会通过窗户进入室内，影响室内安全和整洁；因此如何根据室内外环境变化自动开启、关闭窗户，为人们提供一个更健康、舒适、安全的居住环境是本发明研究的重点。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种平移式窗户控制系统，其技术方案为：

包括单片机、5v直流电源、总开关、光敏电阻传感器、室外温湿度传感器、室内温湿度传感器、激光pm2.5传感器、激光反射光电开关、有害气体传感器、槽型光电开关、显示屏幕、报警喇叭和驱动系统；其特征在于，

所述单片机、5v直流电源、总开关、室内温湿度传感器、有害气体传感器、槽型光电开关、显示屏幕、报警喇叭、驱动系统安装在室内，室内温湿度传感器、有害气体传感器、槽型光电开关、显示屏幕的输出端通过总线与单片机的输入端相连，显示屏幕、报警喇叭、驱动系统的输入端通过总线与单片机的输出端相连；

所述光敏电阻传感器、室外温湿度传感器、激光pm2.5传感器、激光反射光电开关安装在室外，其输出端通过总线与单片机的输入端相连；

所述光敏电阻传感器由光敏电阻与光敏电阻信息处理电路组成，光敏电阻信息处理电路将光敏电阻测量的环境光照强度信息转换成单片机识别的信号，并将光照强度信息发送至单片机；

所述室外温湿度传感器、室内温湿度传感器，将当前环境中的温度、湿度信息发送至单片机；

所述激光pm2.5传感器，将当前环境中的pm2.5浓度信息发送至单片机；

所述有害气体传感器由有害气体检测头与有害气体信息处理电路组成，有害气体信息处理电路将有害气体检测头检测到的空气中有害气体的含量信息转换成单片机识别的信号，并将空气中有害气体的含量信息发送至单片机；

所述槽型光电开关分为左槽型光电开关和右槽型光电开关，；

所述报警喇叭由蜂鸣器与蜂鸣器控制电路组成，报警喇叭接收到单片机的信号可以发出持续警报；

所述显示屏幕为触摸显示屏，系统设置参数在显示屏上显示出来，系统设置参数包括显示“时间、日期”、“室内与室外的温度、湿度”、“当天已经开窗的时间”、“系统设置”，显示屏幕显示系统设置参数的设定值和建议值，用户通过触摸屏幕更改系统设置参数；

所述驱动系统包括减速电机、电机驱动器、齿轮、齿条；

5v直流电源通过总开关与单片机、光敏电阻传感器、室外温湿度传感器、室内温湿度传感器、激光pm2.5传感器、激光反射光电开关、有害气体传感器、槽型光电开关、显示屏幕、报警喇叭和驱动系统供电，总开关控制它们同时开启和关闭。

进一步地，所述单片机为stm32f103zet6单片机，

所述光敏电阻传感器的vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，ao口接单片机的pc3端；

所述室外温湿度传感器的vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，do口接单片机的pc1端；

所述激光pm2.5传感器的vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，rxd口接单片机的pa2端，txd口接单片机的pa3端；

所述激光反射光电开关安装在窗户框架室外侧的两边棱上，激光反射光电开关的发射器与接收器在同一水平面上，且距离窗户框架底棱10cm，激光反射光电开关的vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，do口接单片机的pa6端；

所述室内温湿度传感器的vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，do口接单片机的pc0端；

所述有害气体传感器的vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，ao口接单片机的pc2端；

所述左槽型光电开关安装在窗户框架室内侧左侧的凹槽棱上，室内侧活动窗户页的左边棱可以伸进左槽型光电开关的感应凹槽内，左槽型光电开关的vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，do口接单片机的pc4端；

所述右槽型光电开关安装在窗户框架室内侧右侧的凹槽棱上，室内侧活动窗户页的右边棱可以伸进右槽型光电开关的感应凹槽内，右槽型光电开关的vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，do口接单片机的pc5端；

所述报警喇叭的vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，do口接单片机的pa1端；

所述驱动系统的减速电机固定在窗户框架底棱中间位置，齿轮安装在减速电机的输出轴上，齿条固定在室内侧活动窗户页的底端，齿轮转动时带动齿条移动，从而驱动窗户水平移动，所述电机驱动器的in1和in2口接单片机的pa4、pa5端，ena、enb、sensa和sensb分别连接5v直流电源out1、out2连接减速电机两端。

进一步地，用户触摸显示屏幕“时间、日期”所在显示区域，显示屏幕显示“时间日期”编辑页面，用户更改系统内的时间日期信息；用户触摸显示屏幕“系统设置”所在显示区域，显示屏幕显示“系统设置”选项页面，用户在系统设置选项页面更改控制窗户打开的所有传感器数据区间，或设置每天的开窗时间区间和开窗时长，系统通过显示屏幕展示设置各传感器的建议参数，帮助用户进行设置操作。

进一步地，所述减速电机的减速比为1：1000。

进一步地，所述窗户处于关闭时，有害气体传感器检测到有害气体浓度高于设定值或者光敏电阻传感器、室外温湿度传感器、激光pm2.5传感器检测到的数据在用户设定的参数设定值范围时，系统打开窗户；所述激光反射光电开关输出低电平信号或者高电平信号至单片机。

本发明的有益效果为：本发明为一种平移式窗户控制系统，与现有技术相比，通过单片机、显示屏幕、传感器和驱动系统等的相互作用，平移式窗户能够自动进行室内外空气交换、自动防雨、防盗等功能，本发明通过单片机控制室内、外传感器检测的环境信息自动控制窗户的打开与关闭，还可以起到防盗的作用，用户可以通过触摸屏幕更改系统设置参数设定值，根据所在地区、所处季节等环境信息自主设置开窗参数。本发明操作简单，设计成本低，功能齐全，性价比高，并且可以在现有的平移式窗户上进行改装，方便用户使用。

附图说明

图1为本发明结构框图；

图2本发明光敏电阻信息处理电路；

图3本发明有害气体信息处理电路；

图4本发明蜂鸣器控制电路；

图5本发明显示屏幕与单片机端口连接图；

图6本发明电机驱动器电路图；

图7本发明显示屏幕“系统设置”信息显示流程图；

图8为本发明槽型光电开关和驱动系统的位置图；

如图8所示，1左槽型光电开关，2右槽型光电开关，3驱动系统。

具体实施方式

如图所示，本发明为一种平移式窗户控制系统,主要包括单片机、5v直流电源、总开关、光敏电阻传感器、室外温湿度传感器、室内温湿度传感器、激光pm2.5传感器、激光反射光电开关、有害气体传感器、槽型光电开关、显示屏幕、报警喇叭、驱动系统；驱动系统包括减速电机、电机驱动器、齿轮和齿条；单片机、5v直流电源、总开关、室内温湿度传感器、有害气体传感器、槽型光电开关、显示屏幕、报警喇叭和驱动系统安装在室内；光敏电阻传感器、室外温湿度传感器、激光pm2.5传感器和激光反射光电开关安装在室外，并通过导线连接单片机；5v直流电源通过总开关为所有电子元件及驱动系统供电，总开关可以控制所有电子元件及驱动系统的开启和关闭；用户通过操作显示屏幕设置开窗的参数设定值范围，具体数值可以参考显示屏幕的建议值范围，传感器将检测到的环境数据发送到单片机，单片机根据传感器检测到的环境数据做出开关窗的判断并将指令发送到驱动系统，驱动系统的电机驱动器接收到开窗的指示时，控制减速电机工作，从而驱动窗户打开。

本发明主控芯片为stm32f103zet6单片机，单片机pc3端为光敏电阻传感器的信息输入端口，单片机pc1端为室外温湿度传感器的信息输入端口，单片机pa2、pa3端为激光pm2.5传感器的信息输入端口，单片机pa6端为激光反射光电开关的电平信息输入端口，单片机pc0端为室内温湿度传感器的信息输入端口，单片机pc2端为有害气体传感器的信息输入端口，单片机pc4端为左槽型光电开关1的电平信息输入端口，单片机pc5端为右槽型光电开关2的电平信息输入端口，单片机pa1端为报警喇叭电平信息输出端口，单片机pa4、pa5端为驱动系统电平信息输出端口。

驱动系统3的电机驱动器的in1和in2口接单片机的pa4、pa5，ena、enb、sensa和sensb分别连接5v直流电源out1、out2连接减速电机两端，减速电机固定在窗户框架底棱中间位置，减速电机的减速比为1：1000，接通5v直流电源时转速可以达到18000转每秒，齿轮安装在减速电机的输出轴上，齿条固定在室内侧活动窗户页的底端，齿轮转动时带动齿条移动，从而驱动窗户水平移动。

如图2所示，光敏电阻传感器由光敏电阻与光敏电阻信息处理电路组成，光敏电阻信息处理电路将光敏电阻测量的光照强度信息转换成单片机可以识别的信号，光敏电阻传感器可以将环境中的光照强度信息发送至单片机，光敏电阻传感器vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，ao口接单片机的pc3。

室外温湿度传感器、室内温湿度传感器可以将环境中的温度、相对湿度信息发送至单片机，室外温湿度传感器vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，do口接单片机的pc1；室内温湿度传感器vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，do口接单片机的pc0。

激光pm2.5传感器可以将环境中的pm2.5浓度信息发送至单片机，激光pm2.5传感器vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，rxd口接单片机的pa2，txd口接单片机的pa3。

如图3所示，有害气体传感器由有害气体检测头与有害气体信息处理电路组成，有害气体信息处理电路将有害气体检测头检测到的空气中有害气体的含量信息转换成单片机可以识别的信号，有害气体传感器可以将空气中有害气体的含量信息发送至单片机，有害气体传感器vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，ao口接单片机的pc2。

如图8所示，槽型光电开关分为左槽型光电开关1和右槽型光电开关2，左槽型光电开关安装在窗户框架室内侧左侧的凹槽棱上，室内侧活动窗户页的左边棱可以伸进左槽型光电开关的感应凹槽内，左槽型光电开关vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，do口接单片机的pc4，右槽型光电开关安装在窗户框架室内侧右侧的凹槽棱上，室内侧活动窗户页的右边棱可以伸进右槽型光电开关的感应凹槽内，右槽型光电开关vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，do口接单片机的pc5。当减速电机驱动室内侧活动窗户页向左移动进入窗户框架室内侧左侧的凹槽棱时，左槽型光电开关感应到活动窗户页的左边棱并立刻向单片机发送信号，单片机接收信号后向驱动系统发送指令，使减速电机停止工作；当减速电机驱动室内侧活动窗户页向右移动进入窗户框架室内侧右侧的凹槽棱时，右槽型光电开关感应到活动窗户页的右边棱并立刻向单片机发送信号，单片机接收信号后向驱动系统发送指令，使减速电机停止工作。

如图4所示，报警喇叭由蜂鸣器与蜂鸣器控制电路组成，报警喇叭接收到单片机的信号可以发出持续警报，报警喇叭vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，do口接单片机的pa1。

激光反射光电开关安装在窗户框架室外侧的两边棱上，激光反射光电开关的发射器与接收器在同一水平面上，距离窗户框架底棱10cm，激光反射光电开关vcc接5v直流电源vcc端，gnd接5v直流电源接地端，do口接单片机的pa6。

显示屏幕与单片机端口连接方式如图7所示。所述显示屏幕为触摸显示屏，系统设置参数在显示屏上显示出来，系统设置参数包括显示“时间、日期”、“室内与室外的温度、湿度”、“当天已经开窗的时间”、“系统设置”，显示屏幕显示系统设置参数的设定值和建议值，用户通过触摸屏幕更改系统设置参数；

用户触摸显示屏幕“时间日期”所在显示区域时，显示屏幕显示时间日期编辑页面，用户可以更改系统内的时间日期信息，用户触摸显示屏幕“系统设置”所在显示区域时，显示屏幕显示系统设置选项页面，用户可以在系统设置选项页面更改控制窗户打开的所有传感器数据区间，也可以设置每天的开窗时间区间和开窗时长，用户触摸显示屏幕“系统设置”所在显示区域时，显示屏幕显示系统设置选项页面，系统设置选项页面分为“开窗参数设置”和“开窗时间设置”两部分，触摸“开窗参数设置”显示区域进入开窗参数设置页面，开窗参数设置页面分为“室内传感器设置”和“室外传感器设置”两部分，触摸“室内传感器设置”显示区域进入室内传感器设置页面，在室内传感器设置页面可以设置有害气体参数，用户可以通过触摸显示“+”、“-”的区域更改系统有害气体参数，显示屏幕显示有害气体参数设置的建议值。“室外传感器设置”部分与“室外传感器设置”操作相同，“开窗时间设置”与“开窗参数设置”操作相同。

所述设定值是由用户设定的区间范围，用户根据建议值范围设定设定值范围，设定值范围设定完毕后，这个数值就存储进单片机内了，例如设定光照强度的设定值，光敏电阻传感器工作时也检测到环境中的光照信息，光敏电阻传感器会将这个数据传送到单片机，单片机会将光敏电阻传入的数据与用户的设定值进行对比，如果光敏电阻传入的数据在“设定值”区间内，由单片机根据其传入的信息与单片机接收到的其他指令信息相互作用，来控制窗户的打开或者关闭。

当窗户处于关闭状态时，所述有害气体传感器检测到有害气体浓度高于设定值或者光敏电阻传感器、室外温湿度传感器、激光pm2.5传感器检测到的数据在用户设定的范围内时，系统打开窗户；当窗户处于打开状态时，激光反射光电开关输出的电平信号发生变化时，系统关闭窗户，报警喇叭发出持续警报。即激光反射光电开关一直输出低电平信号至单片机，窗户处于打开时，如果激光反射光电开关输出的电平信号由低电平转换为高电平，例如室外有物体或人通过开着的窗户进入室内、室内有物体或人通过开着的窗户进入室外，系统关闭窗户，报警喇叭发出持续警报。

以上所述是对本发明的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和增加，这些改进和增加也视为对本发明的保护。