本實用新型屬于日常用品領域，特別是涉及一種控制窗戶的電子設備。

背景技術：

如今大部分的家庭使用的仍然是需要人工開合的窗戶，可當人處于忙碌狀態(tài)或者是熟睡時，就無法自己去開合窗戶。人在熟睡時，夜間空氣突然降低或是突然起風，而人又無法去合上窗戶，往往會使人在夜間著涼感冒。又或者當人在室內忙碌于其他事務時，往往不會注意到室外下雨，此時若不及時合上窗戶，容易造成雨水從窗外飄進屋內，淋濕家用電器等物品。而如今市場上售賣的智能窗戶或是價格高昂、功能花哨而不實用，或是布線復雜、安裝不便。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是采用電子技術，根據室內外環(huán)境進行自動控制窗戶開合的基于CC2530的智能窗戶系統(tǒng)。

本實用新型是由室外帶有溫度、濕度和風力傳感器模塊的外部處理器、室內主處理器、按鍵電路和電機驅動電路構成；

外部處理器：芯片采用CC2530F256RHAR，其10、39腳為數(shù)字電源引腳，通過去耦電容與3.3V數(shù)字電源連接，28、27、24、29、21、31腳為模擬電源引腳，通過去耦電容與3.3V模擬電源連接，1、2、3、4腳為未使用的引腳，連接到公共接地端；25、26腳為射頻I/O引腳，要通過由分立的電感、電容構成的巴倫電路與射頻天線相連，32、33腳為數(shù)字I/O腳，與外部晶體振蕩器Y2相連，22、23腳為模擬I/O腳，與外部晶振Y1相連，40腳為數(shù)字電源引腳與C14去耦電容相連接到地端，30腳為模擬I/O腳，與外部精密偏置電阻R1相連接到地端，41腳為GND腳，接地面；溫度傳感器DS18B20芯片的1腳接地；2腳接上拉電阻R2且與CC2530F256RHAR的數(shù)字I/O腳8腳相連，3腳接3.3V電源；雨滴傳感器模塊X2的VCC腳與3.3V電源相連；數(shù)字輸出腳DOUT與外部處理器CC2530F256RHAR的數(shù)字I/O腳7腳相連；

其中風力傳感器模塊：LM393電壓比較器芯片U1的4腳為GND腳，接地；2腳為反相輸入腳，通過三個二極管D1、D2、D3接地，以及接上拉電阻R3，并與風力傳感器X1的模擬輸入/輸出腳（-）相連，3腳為同相輸入腳，與X1的模擬輸出腳（+）相連；8腳為電源引腳，與3.3V電源相連；1腳為數(shù)字比較結果輸出腳，接上拉電阻R4，且引出與外部處理器CC2530F256RHAR的數(shù)字I/O腳6腳相連；

室內主處理器：芯片采用CC2530F256RHAR，其10、39腳為數(shù)字電源引腳，通過去耦電容與3.3V數(shù)字電源連接；28、27、24、29、21、31腳為模擬電源引腳，通過去耦電容與3.3V模擬電源連接；1、2、3、4腳為未使用的引腳，連接到公共接地端；25、26腳為射頻I/O引腳，要通過由分立的電感、電容構成的巴倫電路與射頻天線相連，32、33腳為數(shù)字I/O腳，與外部晶體振蕩器Y2相連，22、23腳為模擬I/O腳，與外部晶振Y1相連，40腳為數(shù)字電源引腳與C14去耦電容相連接到地端，30腳為模擬I/O腳，與外部精密偏置電阻R1相連接到地端，41腳為GND腳，接地面；36腳與液晶顯示模塊LCD_OLED的6腳DC腳相連；37腳與LCD_OLED的5腳RESET腳相連；7腳與LCD_OLED的4腳SDA腳相連；8腳與LCD_OLED的3腳SCL腳相連；12～19腳分別與4*4按鍵電路X1的八根引出腳相連；發(fā)光二極管D1接上拉電阻R1，且與室內處理器芯片CC2530F256RHAR的數(shù)字I/O腳35腳相連；PNP型三極管Q1，發(fā)射極接3.3V電源，基極通過R3與室內處理器芯片CC2530F256RHAR的數(shù)字I/O腳34腳相連，集電極經過蜂鳴器B1，然后接地；室內處理器芯片CC2530F256RHAR通過射頻天線與外部處理器CC2530F256RHAR無線連接；

按鍵電路：按鍵開關的P0-0至P0-7腳與室內處理器芯片CC2530F256RHAR的P0-0至P0-7腳連接；

電機驅動電路：高電壓大電流八達林頓晶體管陣列ULN2803芯片的輸入引腳8腳與室內處理器芯片CC2530F256RHAR的數(shù)字I/O腳6腳相連；輸出引腳11腳與直流電機J1的2腳相連；9腳GND腳接地；10腳CM腳接12V電源；直流電機J1的1腳接12V電壓；2腳與ULN2803的輸出引腳11腳相連；舵機J2的1腳接地；2腳接6V電壓；3腳與室內處理器芯片CC2530F256RHAR的數(shù)字I/O腳5腳相連。

本實用新型可以實現(xiàn)系統(tǒng)根據天氣狀況自動無線控制多扇窗戶的開合以及可以通過打開窗框裝卸窗框內部的電機使窗戶在智能模式和手動開合模式間切換，故而其具有布線少、安裝簡易、經濟實惠的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本實用新型各檢測模塊的電路連接圖；

圖2是本實用新型風力檢測電路的電路圖；

圖3是本實用新型室內主處理器電路圖；

圖4是本實用新型按鍵電路的電路連接圖；

圖5是本實用新型電機驅動電路的電路連接圖；

圖6是本實用新型窗框上安裝舵機控制開和鎖機構和電機控制開和關機構結構示意圖；

圖7是本實用新型舵機控制開和鎖機構結構示意圖；

圖8是本實用新型舵機控制開和鎖機構安裝在窗戶上的結構示意圖；

圖9是本實用新型電機控制開和關機構中T型支架俯視圖。

具體實施方式

本實用新型是由室外帶有溫度、濕度和風力傳感器模塊的外部處理器、室內主處理器、按鍵電路和電機驅動電路構成；

外部處理器：芯片采用CC2530F256RHAR，其10、39腳為數(shù)字電源引腳，通過去耦電容與3.3V數(shù)字電源連接，為引腳供電；28、27、24、29、21、31腳為模擬電源引腳，通過去耦電容與3.3V模擬電源連接，為模擬電路供電；1、2、3、4腳為未使用的引腳，連接到公共接地端；25、26腳為射頻I/O引腳，要通過由分立的電感、電容（C9、C10、L2、C11、C12、L1、C13）構成的巴倫電路與射頻天線相連，（SMA代表天線接頭），以達到輸入輸出匹配；32、33腳為數(shù)字I/O腳，與外部晶體振蕩器Y2相連，該晶振用于要求非常低的睡眠電流消耗和精確喚醒時間的應用；22、23腳為模擬I/O腳，與外部晶振Y1相連，用于芯片正常工作；40腳為數(shù)字電源引腳，是1.8V片上穩(wěn)壓器引腳，與C14去耦電容相連接到地端來獲得穩(wěn)定運行效果；30腳為模擬I/O腳，與外部精密偏置電阻R1相連接到地端以提高芯片內部電壓精度；41腳為GND腳，接地面；溫度傳感器DS18B20芯片的1腳接地；2腳接上拉電阻R2且與CC2530F256RHAR的數(shù)字I/O腳8腳相連，以輸入溫度數(shù)據；3腳接3.3V電源；雨滴傳感器模塊X2的VCC腳與3.3V電源相連，數(shù)字輸出腳DOUT與外部處理器CC2530F256RHAR的數(shù)字I/O腳7腳相連，以輸入雨滴數(shù)據；

其中風力傳感器模塊：LM393電壓比較器芯片U1的4腳為GND腳，接地；2腳為反相輸入腳，通過三個二極管D1、D2、D3接地，以及接上拉電阻R3，以使反相輸入電壓維持恒定（約為三個二極管的導通電壓之和），并且與風力傳感器X1的模擬輸入/輸出腳（-）相連，以使U1的反相輸入電壓成為X1的偏置電壓，3腳為同相輸入腳，與X1的模擬輸出腳（+）相連；8腳為電源引腳，與3.3V電源相連；1腳為數(shù)字比較結果輸出腳，接上拉電阻R4，且引出與外部處理器CC2530F256RHAR的數(shù)字I/O腳6腳相連；以輸入風力數(shù)據。

室內主處理器：芯片采用CC2530F256RHAR，其10、39腳為數(shù)字電源引腳，通過去耦電容與3.3V數(shù)字電源連接,為引腳供電；28、27、24、29、21、31腳為模擬電源引腳，通過去耦電容與3.3V模擬電源連接,為模擬電路供電；1、2、3、4腳為未使用的引腳，連接到公共接地端；25、26腳為射頻I/O引腳，要通過由分立的電感、電容（C9、C10、L2、C11、C12、L1、C13）構成的巴倫電路與射頻天線相連（SMA代表天線接頭），以達到輸入輸出匹配；32、33腳為數(shù)字I/O腳，與外部32.768kHz晶體振蕩器Y2相連，該晶振用于要求非常低的睡眠電流消耗和精確喚醒時間的應用；22、23腳為模擬I/O腳，與外部32MHz晶振Y1相連，用于芯片正常工作；40腳為數(shù)字電源引腳，是1.8V片上穩(wěn)壓器引腳，與C14去耦電容相連接到地端來獲得穩(wěn)定運行效果；30腳為模擬I/O腳，與外部精密偏置電阻R1相連接到地端以提高芯片內部電壓精度；41腳為GND腳，接地面；36腳與液晶顯示模塊LCD_OLED的6腳DC腳相連；37腳與LCD_OLED的5腳RESET腳相連；7腳與LCD_OLED的4腳SDA腳相連；8腳與LCD_OLED的3腳SCL腳相連；12～19腳分別與4*4按鍵電路X1的八根引出腳相連；

發(fā)光二極管D1接上拉電阻R1，且與CC2530F256RHAR的數(shù)字I/O腳35腳相連；

PNP型三極管Q1，發(fā)射極接3.3V電源，基極通過R3與CC2530F256RHAR的數(shù)字I/O腳34腳相連，集電極經過蜂鳴器B1，然后接地；室內處理器芯片CC2530F256RHAR通過射頻天線與外部處理器CC2530F256RHAR無線連接。

按鍵電路：按鍵開關的P0-0至P0-7腳與室內處理器芯片CC2530F256RHAR的P0-0至P0-7腳連接。

電機驅動電路：高電壓大電流八達林頓晶體管陣列ULN2803芯片的輸入引腳8腳與圖3中CC2530F256RHAR的數(shù)字I/O腳6腳相連；輸出引腳11腳與直流電機J1的2腳相連；9腳GND腳接地；10腳CM腳接12V電源；

直流電機J1的1腳接12V電壓；2腳與ULN2803的輸出引腳11腳相連；

舵機J2的1腳接地；2腳接6V電壓；3腳與圖3中CC2530F256RHAR的數(shù)字I/O腳5腳相連。

本實用新型機械部分有兩部分構成，一部分是負責開合窗戶的電機控制開和關機構，另一部分是負責上鎖和開鎖的舵機控制開和鎖機構。

電機控制開和關機構是由直流電機和直流電機1控制的T型支架2構成，在T型支架2前端是一個支架頭12，并且電機控制開和關機構安裝在窗框內部，在直流電機1的驅動下，T型支架2會轉動，這樣支架頭12會隨著轉動，當支架頭12的長徑部分置于窗戶與窗框之間時，將窗戶和窗框支開，這樣就將窗戶打開。

舵機控制開和鎖機構：主動錐齒輪5與傳動錐齒輪4嚙合，主動錐齒輪5有電機帶動，主動錐齒輪5的軸固定在窗戶內側壁9上，帶動主動錐齒輪5的電機與直流電機1同步運動，傳動錐齒輪4上固定插有鎖鉤撥臂6，鎖鉤臂6穿過窗戶外側壁11上的撥臂槽10，在鎖鉤撥臂6前端是與之成直角的撥鉤7，撥鉤7端部為撥卡8，撥卡8對應窗框上的窗戶開關13。

由于兩個電機是同步運動，所以，在電機控制開和關機構在打開窗戶的同時，舵機控制開和鎖機構已經將窗戶開關13打開。

下面對本實用新型做詳細的描述：

本實用新型包括微處理器CC2530（其中微處理器至少有兩個，一個是作為Zigbee組網中的協(xié)調節(jié)點，另一個是作為Zigbee組網中的終端節(jié)點，協(xié)調節(jié)點微處理器（負責采集外部天氣狀況信息）可通過自組建的Zigbee網絡傳遞信息給各終端節(jié)點微處理器，進而可同時控制多扇窗戶的開合；）、溫度檢測電路、雨滴檢測電路、風力檢測系統(tǒng)、電機驅動電路、按鍵電路、聲光提示電路和液晶顯示模塊，其特征在于，所述微處理器分為協(xié)調節(jié)點微處理器和終端節(jié)點微處理器，前者安置于室外且分別連接溫度檢測電路、風力檢測電路和雨滴檢測電路，后者安置于室內且分別連接電機驅動電路、按鍵電路、聲光提示電路和液晶顯示模塊，電機驅動電路包括直流電機和舵機，直流電機通過帶動窗戶窗框內部下層一個T型支架的轉動來控制窗戶的開合，舵機通過帶動窗戶窗框內部上層側緣齒輪的轉動來控制窗戶的上鎖、開鎖。

協(xié)調節(jié)點微處理器（負責采集外部天氣狀況信息）可通過自組建的Zigbee網絡傳遞信息給各終端節(jié)點微處理器，進而可同時控制多扇窗戶的開合。

直流電機安裝于窗戶窗框的內部下層鏤空區(qū)域，直流電機與一個T型支架相連，該T型支架同樣置于窗框內部下層鏤空區(qū)域，T型支架頭與窗戶窗框邊緣相接觸，從而便于帶動窗戶開合，而且窗戶窗框下部可打開從而可以自由裝卸該直流電機與T型支架。

舵機安裝于窗戶窗框的內部上層側緣鏤空區(qū)域，舵機安裝齒輪型頭部與窗戶窗框內部上層側緣處的齒輪嚙合，同時該齒輪能帶動窗戶上鎖、開鎖從而實現(xiàn)舵機控制窗戶的上鎖、開鎖，而且窗戶窗框上部側緣可打開從而可以自由裝卸該舵機。

本實用新型優(yōu)先考慮降雨情況，其次是溫度，最后是風力大小。

可通過與終端節(jié)點相連的按鍵電路來設置協(xié)調節(jié)點中存儲的溫度和風力大小的警報閾值，并通過液晶顯示模塊顯示當前閾值大小。

所述微處理器采用CC2530芯片，溫度檢測電路采用DS18B20芯片，雨滴檢測電路采用HL-83檢測模塊，風力檢測電路中采用芯片型號為LM393，電機驅動電路中直流電機型號為BIG-DM3429，其驅動芯片為ULN2803，舵機型號為SG90。

協(xié)調節(jié)點安置于室外且分別連接溫度檢測電路、風力檢測電路和雨滴檢測電路，終端節(jié)點安置于室內且分別連接電機驅動電路、按鍵電路、聲光提示電路和液晶顯示模塊；

電機驅動電路包括直流電機和舵機，直流電機安裝于窗戶窗框的內部下層鏤空區(qū)域，直流電機與一個T型支架相連，該T型支架同樣置于窗框內部下層鏤空區(qū)域，T型支架頭與窗戶窗框邊緣相接觸，從而便于帶動窗戶開合，而且窗戶窗框下部可打開從而可以自由裝卸該直流電機與T型支架；

舵機安裝于窗戶窗框的內部上層側緣鏤空區(qū)域，舵機安裝齒輪型頭部與窗戶窗框內部上層側緣處的齒輪嚙合，同時該齒輪能帶動窗戶上鎖、開鎖從而實現(xiàn)舵機控制窗戶的上鎖、開鎖，而且窗戶窗框上部側緣可打開從而可以自由裝卸該舵機。

所述微處理器采用CC2530芯片，溫度檢測電路采用DS18B20芯片，雨滴檢測電路采用HL-83檢測模塊，風力檢測電路中采用芯片型號為LM393，電機驅動電路中直流電機型號為BIG-DM3429，其驅動芯片為ULN2803，舵機型號為SG90。

本實用新型的整體功能實現(xiàn)過程如下：

室外的協(xié)調節(jié)點處理器利用雨滴傳感器檢測外界環(huán)境是否下雨，當檢測到下雨時，通過Zigbee網絡發(fā)送信息給室內終端節(jié)點處理器，終端節(jié)點處理器隨即點亮二極管提示燈以及開啟蜂鳴器警報，并檢測窗戶開合狀態(tài)，繼而控制直流電機和舵機，使窗戶處于關閉狀態(tài)；當協(xié)調節(jié)點處理器檢測到未下雨時，對溫度傳感器采集的溫度值進行范圍判斷，當溫度高于設定的溫度上限值時，通過Zigbee網絡發(fā)送信息給室內終端節(jié)點處理器，終端節(jié)點處理器隨即點亮二極管提示燈，并檢測窗戶的開合狀態(tài)，繼而控制直流電機和舵機，使窗戶處于打開狀態(tài)；當?shù)陀谙孪拗禃r，使窗戶處于閉合狀態(tài)；當在上下限范圍內時，協(xié)調節(jié)點處理器對風速傳感器采集到的風速數(shù)據進行判斷，當高于風速閾值時，通過Zigbee網絡發(fā)送信息給室內終端節(jié)點處理器，終端節(jié)點處理器隨即點亮二極管提示燈，使窗戶處于閉合狀態(tài)；當?shù)陀陲L速閾值時，使窗戶處于閉合狀態(tài)；

用戶可通過與終端節(jié)點相連的按鍵電路來設置協(xié)調節(jié)點中存儲的溫度和風力大小的警報閾值，液晶顯示模塊會顯示當前閾值大?。?/p>

用戶還可打開窗框裝卸窗框內部的電機使窗戶在智能模式和手動開合模式間切換。

對于本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本實用新型內。