全自动晾晒系统的研究与设计

王鸣　刘成杰　方日

摘要：为了解决人们对于生活琐事的烦恼，更加有效地在生活中帮助人们，设计了一种基于单片机和传感器的智能系统。当晾晒时，可以通过测量风速的传感器进行探测，当风速大于设定值时，自动将衣物收回；遇上阴天，光敏传感器进行探测，若光线强度低于设定值时，自动收回衣物；在烟雾传感器检测其灰尘浓度高于设定值后，自动收回衣物；当空气湿度大于设定值，也会自动收回衣物；另外添加有一个控制模块，即用户想自主的收回衣物，可以自行在一定距离范围内控制系统，将衣物收回。同时有显示屏可以显示各参数。

关键词：单片机平台；传感器；红外传感器；步进电机

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）13-0242-02

1 概述

目前就国内外的研究状况来看，大都是光敏感应的自动化晾晒系统，而且就市场来说，使用的人群还很少。针对这种情况，特创造性地提出此自动化晾晒系统。该系统覆盖有传感器，检测外界环境，出现异常会启动传感器触发电机转动，然后收回晾晒在外面的衣物，达到自动化收衣服的目的。另外，也包含控制模块，用户可以通过指令来操作系统将衣物收回。此系统由单片机、一系列传感器、电机和若干模块来组成。而如上所述的智能家居具有广阔的市场前景。

2 设计方案

由于本项目设计中晾晒系统包含了很多的传感器，所以在设计时考虑将功能划分后进行模块化设计。将每个传感器分为一个模块先分别进行实现，即将烟雾传感器、光照传感器、温湿度传感器、红外控制模块和风俗传感器分别实现，最后再进行组合。项目的目标是通过传感器对外界环境的感应，判断外界是否适合晾晒，进而判断晾晒系统的运作。而人与系统的交互则是通过红外控制模块来实现。

2.1 风速模块

YGC-FX 风向传感器（变送器）内部采用精密角度传感器，并选用低惯性轻金属风向标响应风向，动态特性好。该产品具有量程大、线性好、精度高、无死点、抗雷击能力强、观测方便、稳定可靠等优点，可广泛用于气象、海洋、环境、机场、港口、实验室、工农业及交通等领域。

2.2温湿度模块

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与卓越的长期稳定性。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储存在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，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为 4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。

2.3光感模块

光照度传感器，具有线性度好、 防水性能好 、可靠性高、 结构美观、安装使用方便、抗干扰能力强等特点，可用于各类工厂车间、净化间、医院、实验室、办公楼、机场、车站、博物馆、体育馆等需要检测和控制室内光线明暗的场合。

BH1750FVI 是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路。这种集成电路可以根据收集的光线强度数据来调整液晶或者键盘背景灯的亮度。利用它的高分辨率可以探测较大范围的光强度变化。

2.4 烟雾传感器

MQ135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（SnO 2）。当传感器所处环境中存在污染气体时传感器的电导率随空气中污染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。MQ135传感器对氨气、硫化物、苯系蒸汽的灵敏度高，对烟雾和其它有害的监测也很理想。这种传感器可检测多种有害气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。

2.5 红外控制模块

模块参数：本模块外置石英晶振工作电压为3V-5V稳定版特别适合电池供电的环境，配本店遥控器距离最长可达8米，板子尺寸15*30mm，板上带LED状态指示灯，板子带3mm固定螺丝孔方便安装，同时接收头部分提供三种不同的安装方式以方便使用。

模块接口：VCC供电正极3.3-5V，GND供电负极，OUT输出5V高低逻辑电平信号，OD功率驱动输出脚（此脚为MOS管开漏输出方式，可以吸收20V1A以内的负载，并与OUT脚动作保持同步）。

2.6 单片机开发板

单片机开发板如图1所示。

2.7 总结

最后将几个模块进行硬件上的物理连接以及软件上的整合。

3 设计实现

实现被晾晒的衣物在该系统下，能够自动的在外界不利于晾晒的情况下收回。首先，当晾晒时，有大风，可以通过相应的测量风速的传感器进行探测，当风速大于某一值时，系统接受传感器发出的信号，自动将衣物收回；第二，遇上阴天，光敏传感器接受信号，若光线强度低于某一值时，自动收回衣物；第三，城市施工造成的大量灰尘，在检测灰尘的传感器检测其灰尘浓度高于某一值后，自动收回衣物；第四，对空气湿度的监测，当空气湿度大于某一值，不利于户外晾衣时，也会自动收回衣物；另外添加有一个控制模块，即用户想自主的收回衣物，不想继续晾晒，可以自行在一定距离范围内控制系统，将衣物收回。整个过程由系统自主智能控制。

4 创新特色

全自动晾晒系统是由五个传感器，一个步进电机 ，一个单片机和一辆小车模型组成的。五个传感器分别是红外遥控传感器，风速传感器，温湿度传感器，烟雾传感器和光照传感器。它是由五个传感器收集外部的信息，进而把信息给单片机，单片机控制步进电机的运动，步进电机的运动就是小车的运动，我们的衣架其实就是小车。我们在程序上设定了与的结构，五个传感器收集外界的信息后单片机就开始判定条件。五个条件都满足小车就会向前运动一定的距离，衣服就晾出去了。五个条件只要一个条件不满足，如果在晾出去的状态下小车向后运动一段距离；如果在没有晾出去的状态下小车就会静止在原地。

5 结束语

针对现代人工作繁忙，无暇顾及家庭琐事，以致晾晒的衣物经常出现被雨淋湿，被风吹走以及来不及回收等情况，小组创新性地提出该针对下雨、刮风、雾霾和光照等情况下具有自动回收和晾晒的智能型自动晾衣系统，该项目方案明确，可行性高，具有一定的创新性和应用性，相应的也具有较为广阔的市场前景，所以成立该项目也就具有了一定的实际意义。但是在整体的器材组合上在未来仍需要简化来更为的方便人们生活，使其成为一种简易的装置。同时，由于本项目主要的驱动核心是一个步进电机，因此，利用这一点，除了可以完成晾晒之外，也可以用电机驱动其他事物，例如：我们用此来设计一个自动窗户，或者往年的智能花盆也可以实现。

参考文献：

[1] 李群芳.单片微型计算机与接口技术[M].4版. 北京：电子工业出版社，2012.

[2] 周杏鹏.传感器与检测技术[M]. 北京：清华大学出版社，2010.

[3] 林占江.电子测量技术[M].3版.北京：电子工业出版社，2012.