智慧晾衣架的模块化设计

唐向红

摘要：针对当前此类产品功能迭代缺乏、人机交互较弱、个性服务不足等痛点，提出了基于STM8的嵌入式处理器为核心，通过即插即用的模块化设计，更好地实现产品功能的迭代和升级，满足智能晾衣架的“私人订制”。并且应用物联网技术，对相关参数进行采集分析，进而实现系统部件故障检测及报警、人机语音交互、阿里云数据上报等功能，更好实现智慧晾衣架的“贴心服务”。

关键词：晾衣架;STM8;模块化;物联网技术;智能家居

中图分类号：TP23   文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）19-0100-02

Abstract： In view of the problems of lacking functional iteration， human-computer interaction and personalized service of current intelligent clothes rack， a ‘customized project integrates plug-and-play modular design which is based on embedded processor with STM8 as the core is proposed. The internet of things technology is applied to collect and analyze relevant parameters in order to realize system components fault detection and alarm， human-computer voice interaction， Aliyun data reporting and some other functions to better achieve the goal of intimate service.

Key words： clothes rack; stm8; modular; internet of things technology; smart home

1 背景

隨着家庭住房条件的不断改善和现代高科技元素的创新应用，智能家居已成为人们追求美好家居生活的题中之义。智能晾衣架作为智能家居众多产品线中的一员，凭借其智能实用、功能强大的产品特色，既契合了年轻消费者追求便捷化、时尚化的消费需求，也满足了中老年消费者注重舒适化、人性化的消费体验，受到越来越多消费者的青睐，其市场份额呈现逐年上升之势。目前市场上的智能晾衣架功能创意层出不穷，其核心功能主要有：自动升降;集成照明;快速风干;智能烘干;光波杀菌;空气净化;远程遥控;联网控制等等，此外还有蓝牙音乐、电子灭蚊等附加功能。目前此类产品一旦进入批量生产，其功能就已固化，无法满足消费者想要增加或减少产品功能的个性化需求，“私人订制”更多只是停留在尺寸规格的订制，而不是产品功能的订制。为此，本设计把智能晾衣架的硬件产品统一到一个低成本核心硬件（STM8）平台，避免产生其他嵌入式硬件开发和维护，缩短产品的稳定周期。并且将功能设备进行模块化发展，消费者可自行挑选模块组件实现智能晾衣架的“私人订制”。

2 总体设计

为实现智慧晾衣架的“私人订制”，必须实现主控的接口规范化，同时扩展性要强，各模块组件既要结构独立，又能相互配合完成相关功能。在此基础上，通过物联网技术的运用，先期增加系统部件故障检测及报警、人机语音交互功能，并在后续产品开发中适时增加阿里云数据上报等功能。本方案以基于STM8的嵌入式处理器为核心，实现数据采集、处理与传输。通过主控板采集现场数据，例如电流信号、红外特征信号，通过WiFi将数据传送至服务器处理。STM8系列的单片机产品拥有高性能8位内核以及丰富的外设资源和接口，可以灵活连接各种功能模块，具备增强型堆栈指针操作、高级寻址模式和新增的指令，能够实现快速、安全的开发。

3 各模块的设计与实现

3.1 基础主模块

该模块主要由电源模块、处理器模块、遥控模块、升降电机驱动模块和照明驱动模块组成。电源模块采用220V电压进行供电;处理器模块用于接收信号、处理信号并发送相应控制指令;遥控模块用于接收来自无线遥控器发送的指令，并根据对应指令要求向处理器发送信息，执行相应操作;升降电机模块用于接受来自处理器的控制命令，对晾衣杆实现上升和下降控制;照明驱动模块用于环境照明。

3.2 扩展主模块

该模块由WiFi模块、语音模块、热释电传感器、超声波传感器、红外温度传感器和环境温湿度传感器组成。WiFi模块用于接收来自云端的指令，并将指令发送至处理器，执行相应操作，同时将传感器检测到的数据经由云端发送至手机用户端，进行数据显示;语音模块用于接受用户发出的语音信息，并将其转换为对应指令发送至处理器，从而进行相应操作;热释电传感器用于检测晾衣架下方是否有人，若有人则启动超声波传感进行测距，自动控制晾衣杆的升降高度;红外温度传感器用于测量和判断衣物的干湿情况;环境温湿度传感器用于测量空气的温度和湿度值。

3.3 扩展子模块集

4 操作流程

本设计方案备有三种控制形式：遥控器控制、语音控制、手机App控制。其中功能分配如下图2 所示，通过无线遥控器可以进行最基本的晾衣架控制：消毒、照明、风干、烘干、升降;语音控制除了基本控制外，还可以对灭蚊灯进行控制;手机App控制在语音控制的基础上，增设数据显示功能，相关数据尽在掌握。其中，遥控器控制和语音控制都属于本地控制，手机App控制属于远程控制。

如图3所示，遥控器控制操作流程：无线遥控器发射电磁波信号，基础主模块中的遥控模块接收后执行相关驱动，实现部分指定功能目标;

语音控制操作流程：用户发出语音指令，语音模块进行语音识别并与初始设定语音库匹配，识别成功后通过扩展主模块中语音模块执行相关驱动，实现部分指定功能目标;

手机App控制流程：用户在手机App上进行指令操作，指令信息上传至云端服务器，设备通过WiFi模块与服务器建立通信，接收到指令信息后通过基础主模块执行相应驱动;同样的，晾衣架傳感器采集的各方面数据也经由云端服务器发送至用户手机，实现全部功能目标。

5 结论

随着互联网、物联网、云计算等IT及通信技术的迅猛发展，基于大数据收集与存储的数据挖掘分析为提升产品的服务价值提供了强力支撑。本设计之智慧晾衣架是第一期产品设计的功能构建，未来该产品的升级目标是建立一个标准化的软硬件开发平台，打造一个真正智能化的服务管理平台。具体来说，是在该智能化的平台上实现晾衣架的运行、管理和服务。通过深层次的晾衣架数据挖掘和分析，从中提炼出更有商业价值的信息，并将其升华出来，结合软件化的服务、管理理念和制度，从而实现一个晾衣架全生命周期的服务和管理。

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【通联编辑：谢媛媛】