專利名稱：基于單片機的防風雨門窗自動控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及自動控制系統，尤其涉及一種基于單片機的防風雨門窗自動控制系統。
背景技術：
隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，人居環境和生活空間日益受到關注和重視，作為一個相對獨立、完整的建筑原件，門窗系統在整個建筑物中的作用和地位得到了顯著的提高。居家門窗基本上都是人工啟閉，沒有設置自動控制裝置，對于人員出門在外或夜間時，若遇天氣驟變，狂風暴雨來臨，經常被風吹雨潑的一片狼藉。隨著科學技術的發展，門窗的自動控制技術也應運而生，自動門以其方便、安全、節能以及低噪音等特點使其應用越來越廣泛。據《中國多功能智能門窗產業研究及市場預測報告》研究和預測，國內的多功能智能門窗的需求量將逐年遞增。目前，多功能智能門窗習慣采用微波或紅外感應的自動門控制系統，它是針對人員移動時作出的反應。但對于因天氣變化而自動啟閉的門窗自動控制系統則還沒有出現過。若能夠設計一款既實用又便捷、既能自動控制又經濟實惠的氣候變化型門窗自動控制系統，可以解決人們的后顧之憂，出門在外或夜間睡覺時不用擔心天氣變化而門窗沒關的問題。
發明內容為了克服現有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種檢測準確、運算速度快、體積小、質量輕、成本低廉的基于單片機的防風雨門窗自動控制系統。為達到上述目的，本實用新型的技術方案為:一種基于單片機的防風雨門窗自動控制系統包括風雨檢測與·發射電路、接收電路、驅動電路、以及控制門窗開啟或者開閉的執行電機，所述風雨檢測與發射電路和接收電路無線連接，接收電路與驅動電路電連接，驅動電路與執行電機電連接，所述風雨檢測與發射電路包括風速檢測電路、雨水檢測電路、發射控制電路、編碼器和無線發射器，所述風速檢測電路與雨水檢測電路分別與發射控制電路的輸入端電連接，發射控制電路的輸出端與編碼器輸入端電連接，編碼器的輸出端與無線發射器電連接；所述接收電路包括無線接收器、解碼器、接收控制電路，該無線接收器與解碼器電連接，解碼器與接收控制電路電連接。采用此種電路連接方式，使得本系統的測量簡易，運算速度快、體積小而且價格低廉。所述風速檢測電路包括三杯式風杯組的風速傳感器，該風速傳感器與發射控制電路的輸入端電連接。三杯式風杯組的風速傳感器，測量風速準確，而且價格低廉。降低了整個防風雨門窗自動控制系統的成本。所述雨水檢測電路包括雨水檢測板和開關三極管，雨水檢測板一端與開關三極管的基極電連接，另一端與開關三極管的集電極電連接，該開關三極管的發射極接地，且開關三極管的集電極還與發射控制電路的輸入端電連接。所述發射控制電路包括STC15F104E單片機，該STC15F104E單片機的輸入端分別與雨水檢測電路與風速檢測電路的輸出端電連接，該STC15F104E單片機的輸出端與編碼器的輸入端電連接。STC15F104E單片機是以傳統的8051單片機為基礎，經過技術改進和資源擴展而成的，可以省去傳統單片機的復位電路、外部晶振電路，因此占用電路板面積非常小，且具有片內資源豐富、運算速度快、價格低等優點。同時STC15F104E單片機下載程序不需要編程器燒寫，可以通過串口直接下載。所述無線發射器采用內置的微帶印刷天線。采用內置的微帶印刷天線，使無線發射器的體積較小。所述無線發射器為無線射頻發射器。采用無線射頻發射器，其信號收發不受外物遮擋的影響，即凡在系統覆蓋范圍內，不論任何方位或者角度，均能穿墻越壁，接收準確可靠。即使在開放環境中，覆蓋范圍也可達到方圓100米。另外無線射頻發射器的耗電量也比較低。 所述解碼器為PT2272解碼器。所述接收控制電路包括PIC16F54單片機，該PIC16F54單片機的輸入端與解碼器的輸出端電連接，PIC16F54單片機的輸出端與驅動電路的輸入端電連接。所述編碼器為PT2260-R4編碼器。所述無線接收器為無線射頻接收器。本實用新型采用以上電路控制系統，利用風速檢測電路和雨水檢測電路分別對風速和雨水進行實時監測，并將檢測的結果反饋給發射控制電路，利用發射控制電路發出開關門窗的指令，該開關門窗的指令經編碼器編碼后，傳遞給無線發射器，無線發射器將信號傳遞給無線接收器，解碼器將無線接收器接收到的信號解碼后傳遞給接收控制電路，接收控制電路給驅動電路發出信號，驅動電路驅動執行電機正傳或翻轉，從而實現對門窗的關閉。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明:


圖1為本實用新型的防風雨門窗自動控制系統的原理框圖；圖2為本實用新型的防風雨門窗自動控制系統的風雨檢測與發射電路的電路示意圖；圖3為本實用新型的防風雨門窗自動控制系統的接收電路、驅動電路以及執行電機的電路不意圖。
具體實施方式
如
圖1-3之一所示，本實用新型一種基于單片機的防風雨門窗自動控制系統包括風雨檢測與發射電路1、接收電路2、驅動電路3、以及控制門窗開啟或者開閉的執行電機4，所述風雨檢測與發射電路I和接收電路2無線連接，接收電路2與驅動電路3電連接，驅動電路3與執行電機電4連接，[0024]所述風雨檢測與發射電路I包括風速檢測電路11、雨水檢測電路12、發射控制電路13、編碼器14和無線發射器15，所述風速檢測電路11與雨水檢測電路12分別與發射控制電路13的輸入端電連接，發射控制電路13的輸出端與編碼器14輸入端電連接，編碼器14的輸出端與無線發射器15電連接；所述接收電路2包括無線接收器21、解碼器22、接收控制電路23，該無線接收器21與解碼器22電連接，解碼器22與接收控制電路23電連接。采用此種電路連接方式，使得本系統的測量簡易，運算速度快、體積小而且價格低廉。所述風速檢測電路11包括三杯式風杯組的風速傳感器，該風速傳感器與發射控制電路13的輸入端電連接。三杯式風杯組的風速傳感器，測量風速準確，而且價格低廉。降低了整個防風雨門窗自動控制系統的成本。所述雨水檢測電路13包括雨水檢測板和開關三極管，雨水檢測板一端與開關三極管的基極電連接，另一端與開關三極管的集電極電連接，該開關三極管的發射極接地，且開關三極管的集電極還與發射控制電路的輸入端電連接。所述發射控制電路13包括STC15F104E單片機，該STC15F104E單片機的輸入端分別與雨水檢測電路12與風速檢測電路11的輸出端電連接，該STC15F104E單片機的輸出端與編碼器14的輸入端電連接。STC15F104E單片機是以傳統的8051單片機為基礎，經過技術改進和資源擴展而成的，可以省去傳統單片機的復位電路、外部晶振電路，因此占用電路板面積非常小，且具有片內資源豐富、運算速度快、價格低等優點。同時STC15F104E單片機下載程序不需要編程器燒寫，可以通過串口直接下載。所述無線發射器15采用內置的微帶印刷天線。采用內置的微帶印刷天線，使無線發射器的體積較小。所述無線發射器15為無線射頻發射器。采用無線射頻發射器，其信號收發不受外物遮擋的影響，即凡在系統覆蓋范圍內，`不論任何方位或者角度，均能穿墻越壁，接收準確可靠。即使在開放環境中，覆蓋范圍也可達到方圓100米。另外無線射頻發射器的耗電量也比較低。所述解碼器22為PT2272解碼器。所述接收控制電路23包括PIC16F54單片機，該PIC16F54單片機的輸入端與解碼器的輸出端電連接，PIC16F54單片機的輸出端與驅動電路的輸入端電連接。所述編碼器14為PT2260-R4編碼器。所述無線接收器21為無線射頻接收器。如圖2所示，通過風速檢測電路11對室外的風流大小進行檢查，風速檢測電路11是采用三杯式風杯組作為風速傳感器，其內置光電耦合電路。當風杯隨風旋轉時，帶動遮光板旋轉，每遮擋一次，風速檢測電路Ii內部的光電I禹合電路就輸出一個階躍脈沖信號。雨水檢測電路12采用雨水檢測板和開關三極管組成。當有雨滴落在兩個導電片上時，將使兩導電片接通，使開關三極管導通，輸出低電平信號。發射控制電路13是以單片機STC15F104E為核心，單片機STC15F104E內部的計數器，通過計算風速檢測電路產生的脈沖數，來實現對風速的實時測量，并與單片機STC15F104E內風速閾值做比較，當超過風速閾值時，單片機STC15F104E發出關閉門窗的指令；[0038]同時發射控制電路13的單片機STC15F104E還根據雨水檢測電路12產生的開關信號來判斷是否下雨，一旦下雨，也會形成關閉門窗的指令；當檢測到停止下雨，而且風速低于單片機STC15F104E內的風速閾值30分鐘后，單片機STC15F104E才會發出打開門窗的指令。單片機STC15F104E發出的關閉或者打開門窗的指令，經編碼器PT2260-R4編碼后，通過無線發射器15的433MHz射頻振蕩電路調制，放大形成射頻無線電波發送出去。如圖3所示，接收電路2由無線接收器21、解碼器PT2272、接收控制電路23組成，無線接收器21將從無線發射器15發出的載有信息的無線電波，進行接收和放大處理后，送到解碼器PT2272的14腳，當解碼器PT2272接收到信號后，經過比較核對后，當其地址碼與編碼器PT2260 —致時，相應的數據腳輸出高電平，即17腳(VT端)輸出端(常低)解碼有效變成高電平(瞬態)，否則17腳輸出為低電平。接收控制電路23以單片機PIC16F54為核心，其將來自解碼器PT2272的信息送到單片機PIC16F54進行處理后，由12腳和13腳輸出高電平信號，去控制后續的驅動電路，驅動電路控制執行電機的正/反轉。單片機PIC16F54具有9位程序計數器(Program Counter, PC),可以對512 x12程序存儲空間進行尋址。當接收端信號電平發生跳變時，產生一個比較器中斷，利用中斷服務程序可以實現解碼操作。程序中有一個脈沖計數變量用來記錄位碼，在確認收到相應位碼后，觸發有效。Microchip Technology的PIC16F54是一種低成本、高性能、8位、全靜態和基于閃存的CMOS單片機，其性能大大高于同等價位的其他產品。它所裝備的特殊功能降低了系統成本和所需功耗。·具備上電復位(POR)和器件復位定時器(DRT)使其不再需要外部復位電路。PIC16F54采用晶·體諧振振蕩器。驅動電路3由開關三極管和繼電器組成，由來自單片機PIC16F54的高電平觸發信號加在驅動電路3的開關三極管的基極，使該三極管導通，繼電器通電吸合，從而使執行機構電動機4通電運轉，關閉門窗或開啟門窗。二極管VD用于在繼電器斷電時作為放電通道以保護開關三極管。本風雨檢測系統采用單片機STC15F104E為核心，使得該檢測系統具有測量簡易、運算速度快、價格低等優點。為了更好的理解本實用新型，下面再詳述下風雨檢測與發射電路I的運作過程:風速檢測電路11是采用三杯式風杯組作為風速傳感器，其內置光電耦合電路。當風杯隨風旋轉時，帶動遮光板旋轉，每遮擋一次，風速檢測電路11內部的光電耦合電路就輸出一個階躍脈沖信號。該階躍脈沖信號傳遞給單片機STC15F104E的P3.5角，通過單片機STC15F104E內部的計數器即可實現對階躍脈沖信號的計數，從而實現對風速的實時測量。一般測量到的風速超過風速閾值時，單片機STC15F104E就會發出關閉門窗的指令；另外，當有雨滴落在雨水檢測板上時，將使雨水檢測板導電接通，使Ql因基極得到一個高電平而導通，從而給單片機STC15F104E的P3.4發送低電平信號。雨滴檢測信號和風速檢測信號分別送到STC15F104E的P3.4和P3.5腳。(I)當雨滴落在雨水檢測板上時，相當于給P3.4腳施加一個低電平信號，經單片機STC15F104E處理后由P3.1輸出一個低電平，使Q3觸發導通，進而激發無線發射器發射一個驅動信號，關閉門窗。(2)當測量到的風速超過風速閾值時，單片機STC15F104E將從P3.1輸出一個低電平，使Q3觸發導通，進而觸發無線發射器發射一個驅動信號，關閉門窗。(3)門窗關閉后，單片機STC15F104E繼續掃描，如果在30分鐘內，P3.4沒有低電平輸入，同時P3.5在規定時間內脈沖數達不到要求時，P3.0將輸出低電平，使Q2觸發導通，進而觸發無線發射 器發射一個驅動信號，開啟門窗。
權利要求1.基于單片機的防風雨門窗自動控制系統，其特征在于:其包括風雨檢測與發射電路、接收電路、驅動電路、以及控制門窗開啟或者開閉的執行電機，所述風雨檢測與發射電路和接收電路無線連接，接收電路與驅動電路電連接，驅動電路與執行電機電連接， 所述風雨檢測與發射電路包括風速檢測電路、雨水檢測電路、發射控制電路、編碼器和無線發射器，所述風速檢測電路與雨水檢測電路分別與發射控制電路的輸入端電連接，發射控制電路的輸出端與編碼器輸入端電連接，編碼器的輸出端與無線發射器電連接； 所述接收電路包括無線接收器、解碼器、接收控制電路，該無線接收器與解碼器電連接，解碼器與接收控制電路電連接。
2.根據權利要求1所述的基于單片機的防風雨門窗自動控制系統，其特征在于:所述風速檢測電路包括三杯式風杯組的風速傳感器，該風速傳感器與發射控制電路的輸入端電連接。
3.根據權利要求1所述的基于單片機的防風雨門窗自動控制系統，其特征在于:所述雨水檢測電路包括雨水檢測板和開關三極管，雨水檢測板一端與開關三極管的基極電連接，另一端與開關三極管的集電極電連接，該開關三極管的發射極接地，且開關三極管的集電極還與發射控制電路的輸入端電連接。
4.根據權利要 求1所述的基于單片機的防風雨門窗自動控制系統，其特征在于:所述發射控制電路包括STC15F104E單片機，該STC15F104E單片機的輸入端分別與雨水檢測電路與風速檢測電路的輸出端電連接，該STC15F104E單片機的輸出端與編碼器的輸入端電連接。
5.根據權利要求1所述的基于單片機的防風雨門窗自動控制系統，其特征在于:所述無線發射器采用內置的微帶印刷天線。
6.根據權利要求1所述的基于單片機的防風雨門窗自動控制系統，其特征在于:所述無線發射器為無線射頻發射器。
7.根據權利要求1所述的基于單片機的防風雨門窗自動控制系統，其特征在于:所述解碼器為PT2272解碼器。
8.根據權利要求1所述的基于單片機的防風雨門窗自動控制系統，其特征在于:所述接收控制電路包括PIC16F54單片機，該PIC16F54單片機的輸入端與解碼器的輸出端電連接，PIC16F54單片機的輸出端與驅動電路的輸入端電連接。
9.根據權利要求1所述的基于單片機的防風雨門窗自動控制系統，其特征在于:所述編碼器為PT2260-R4編碼器。
10.根據權利要求1所述的基于單片機的防風雨門窗自動控制系統，其特征在于:所述無線接收器為無線射頻接收器。
專利摘要本實用新型公開一種基于單片機的防風雨門窗自動控制系統，其包括風雨檢測與發射電路、接收電路、驅動電路、以及控制門窗開啟或者開閉的執行電機，所述風雨檢測與發射電路和接收電路無線連接，接收電路與驅動電路電連接，驅動電路與執行電機電連接，所述風雨檢測與發射電路包括風速檢測電路、雨水檢測電路、發射控制電路、編碼器和無線發射器，所述風速檢測電路與雨水檢測電路分別與發射控制電路的輸入端電連接，發射控制電路的輸出端與編碼器輸入端電連接，編碼器的輸出端與無線發射器電連接；所述接收電路包括無線接收器、解碼器、接收控制電路，該無線接收器與解碼器電連接，解碼器與接收控制電路電連接。本系統的測量簡易、體積小、價格低廉。
文檔編號E05F15/20GK203145690SQ201320156490
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月1日 優先權日2013年4月1日
發明者林蘋華 申請人:漳州職業技術學院