一种基于FPGA的智能窗系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的智能窗系统，包括智能手机、太阳能供电板、ESP8266无线wifi模块、FPGA控制器、驱动电路、步进电机、显示模块、光强传感模块、温湿度传感模块、雨滴传感模块、风速传感模块以及烟雾传感模块；智能手机与ESP8266无线wifi模块通过互联网无线连接；ESP8266无线wifi模块的串口端与FPGA控制器的串口端连接；太阳能供电板的输出端与FPGA控制器的输入供电端连接；驱动电路的输入端与FPGA的输出端连接；驱动电路的输出端与步进电机的输入端连接；FPGA控制器的输出端依次连接有显示模块、光强传感模块、温湿度传感模块、雨滴传感模块、风速传感模块以及烟雾传感模块。本发明专利技术系统运行稳定，可靠性高，具有很好的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的智能窗系统
本专利技术属于智能识别传感以及远程无线控制
，尤其适用于现代住宅的智能窗户设计领域。
技术介绍
随着工业和科技的日趋发展，人类对环境的破坏越来越大。节能减排，已经成为人们日常生活的主题。在我们社会的总能耗中，有很大的一部分来自于建筑的能耗。在建筑的围护结构中，各部件的传热系数数据相比较而言，窗的热损耗占建筑总损耗的24%。窗户不仅仅是建筑物的重要组成部分，承担采光、通风、围护、观景等重要功能，也直接影响着建筑室内的环境。科技的发展，时代的进步，促使这人们追求这更高的生活品质，渴望更加智能环保的生活，比如出门在外，突然下午，没法回家关窗，再比如天气晴朗，人在外地，没法开窗通风，这些都促使人们利用科技，开发出便捷环保的智能窗，节能窗。随着物联网技术的不断发展，无线传感技术不断取得进步，已经在很多重要的领域中发挥着不可替代的作用。利用物联网技术，改进现代窗户系统的设计也有着重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为现有智能窗系统设计提供参考。提供一种基于FPGA的智能窗系统，通过多种传感器来检测室内的信息，并根据检测的信息自动地调节窗户开关以及窗帘的降落，与此同时，室内的温湿度信息、室内的光强信息、室外的风速信息、降雨信息可以通过无线wifi传输的方式显示在远处的智能手机上，智能手机也可以通过远程对窗户进行调控，从而实现了智能化。实现本专利技术目的的具体技术方案是：一种基于FPGA的智能窗系统，特点是：该系统包括智能手机、太阳能供电板、ESP8266无线wifi模块、FPGA控制器、驱动电路、步进电机、显示模块、光强传感模块、温湿度传感模块、雨滴传感模块、风速传感模块以及烟雾传感模块；所述智能手机与ESP8266无线wifi模块通过互联网无线连接；所述ESP8266无线wifi模块的串口端与FPGA控制器的串口端连接；所述太阳能供电板的输出端与FPGA控制器的输入供电端连接；所述驱动电路的输入端与FPGA对应的输出管脚连接；所述驱动电路的输出端与步进电机的输入端连接；所述FPGA控制器的输出端对应端口上依次连接有显示模块、光强传感模块、温湿度传感模块、雨滴传感模块、风速传感模块以及烟雾传感模块。本专利技术中所述的FPGA控制器采用的是赛灵思公司的7系列FPGA控制器AX7035；所述太阳能板供电板采用的是单晶硅太阳能板，长为30厘米，宽25厘米，且内置稳压模块。所述智能手机采用安卓系统或者IOS系统；所述无线wifi模块采用的是乐鑫公司的ESP8266；所述驱动电路采用的是双L9110s桥两路电机驱动模块；所述显示模块采用的是TFT液晶电容屏显示模块；所述光强传感模块的型号是LIGHT-1750光照度变送器模块；所述温湿度传感模块的型号为SHT11模块；所述雨滴传感模块的型号为YS-JDQ模块；所述风速传感模块的型号为KM53B86风速变送器模块；所述烟雾传感器的型号为MS5110模块；所述FPGA控制器内设置有显示模块、光强传感模块、温湿度传感模块、雨滴传感模块、风速传感模块以及烟雾传感模块的控制程序；所述驱动电路有两个输出控制端，第一个输出控制端与第一步进电机连接，第二个输出控制端与第二步进电机连接；第一步进电机控制窗户的移动，第二步进电机控制窗帘的升降；所述光强传感模块用于检测室内的光照强度；所述温湿度传感模块用于检测室内的温度和空气湿度；所述雨滴传感模块用于测量室外是否出现降雨情况；所述风速传感模块用于检测室外的风速状态；所述烟雾传感模块用于检测室内是否出现火灾情况；所述显示模块，置于室内，实时显示室内的光照强度，温湿度，烟雾浓度，室外的风速等级以及雨水情况；所述智能手机可以是安卓系统，也可以是苹果系统。本专利技术的优点是：1、本专利技术的功能齐全，集成度高，可靠性好，安全度高。2、本专利技术将物联网远程控制技术和传感技术相结合，具有很高的智能化水平。3、本专利技术能够做到实时检测且不易受外部因素影响，抗干扰能力强，检测精度高。附图说明图1为本专利技术系统结构框架图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术进行详细描述。实施例1参阅图1，本实施例包括智能手机、太阳能供电板、ESP8266无线wifi模块、FPGA控制器、驱动电路、步进电机、显示模块、光强传感模块、温湿度传感模块、雨滴传感模块、风速传感模块以及烟雾传感模块；所述智能手机与ESP8266无线wifi模块通过互联网无线连接；所述ESP8266无线wifi模块的串口端与FPGA控制器的串口端连接；所述太阳能供电板的输出端与FPGA控制器的输入供电端连接；所述驱动电路的输入端与FPGA对应的输出管脚连接；所述驱动电路的输出端与步进电机的输入端连接；所述FPGA控制器的输出端对应端口上依次连接有显示模块、光强传感模块、温湿度传感模块、雨滴传感模块、风速传感模块以及烟雾传感模块。将太阳能供电板置于室外屋顶，且光照充足的地方。将FPGA控制器置于室内，显示模块置于室内总控制室，显示模块置于室内墙壁上，光照强度传感模块置于室内墙壁，紧挨着显示模块，温湿度传感模块置于室内，雨滴传感器置于室外，贴在住宅的外墙壁上，风速传感器置于室外空旷地带，烟雾传感器置于室内屋顶。ESP8266无线wifi模块与FPGA的串口连接，并且ESP8266无线wifi模块与室内的无线网连接，置于FPGA控制器旁边。步进电机1和步进电机2置于室内。S1：首先，太阳能供电板给系统上电，各个模块处于正常的供电状态。S2：接着，显示模块将显示温湿度传感模块采集到的室内的温湿度，光强传感器采集的室内光照强度，显示室内的烟雾浓度，室外的风速以及是否室外有雨水情况。S3：随后ESP8266无线wifi模块连接到室内的无线互联网。S4：然后各个传感模块将采集的信息送入FPGA控制器，通过串口通信的方式传入ESP8266无线wifi模块，并将采集的信息通过互联网传送给智能手机终端。S5：若室外有下雨情况，就会被雨滴传感模块采集到，将信息送入FPGA控制器，从而促使驱动电路工作，驱动步进电机1，关闭窗户。S6：若室外的风速超过设定的阈值，相应的信息送入FPGA控制器，从而促使驱动电路工作，驱动步进电机1，关闭窗户。S7：若室内的温度或者湿度超过设定的阈值，并且雨滴传感器未检测到下雨情况，同时风速传感模块检测室外风速在设定阈值范围之内，那么FPGA就会促使驱动电路工作，驱动步进电机1，打开窗户，从而降温降湿，直到恢复设定的阈值温度和湿度，才会再次关闭窗户。S8：若光强传感模块检测到室内的光照强度低于设定的阈值，那么FPGA控制器就会促使驱动电路工作，驱动步进电机2，使其打开窗帘，直到光强在设定范围之内。若光强传感模块检测到室内的光照强度高于设定的阈值，那么FPGA控制器就会促使驱动电路工作，驱动步进电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的智能窗系统，其特征在于，该系统包括智能手机、太阳能供电板、ESP8266无线wifi模块、FPGA控制器、驱动电路、步进电机、显示模块、光强传感模块、温湿度传感模块、雨滴传感模块、风速传感模块以及烟雾传感模块；所述智能手机与ESP8266无线wifi模块通过互联网无线连接；所述ESP8266无线wifi模块的串口端与FPGA控制器的串口端连接；所述太阳能供电板的输出端与FPGA控制器的输入供电端连接；所述驱动电路的输入端与FPGA对应的输出管脚连接；所述驱动电路的输出端与步进电机的输入端连接；所述FPGA控制器的输出端对应端口上依次连接有显示模块、光强传感模块、温湿度传感模块、雨滴传感模块、风速传感模块以及烟雾传感模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的智能窗系统，其特征在于，该系统包括智能手机、太阳能供电板、ESP8266无线wifi模块、FPGA控制器、驱动电路、步进电机、显示模块、光强传感模块、温湿度传感模块、雨滴传感模块、风速传感模块以及烟雾传感模块；所述智能手机与ESP8266无线wifi模块通过互联网无线连接；所述ESP8266无线wifi模块的串口端与FPGA控制器的串口端连接；所述太阳能供电板的输出端与FPGA控制器的输入供电端连接；所述驱动电路的输入端与FPGA对应的输出管脚连接；所述驱动电路的输出端与步进电机的输入端连接；所述FPGA控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张润曦，周洲，石春琦，刘元，朱晓剑，甘亮羽，李延中，翁冰，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31