智能晾衣架的设计与实现

遵义师范学院物理与电子科学学院 陈 鹏 李阳军

伴随智能家居的快速发展，设计了一款智能晾衣架。本设计采用STC86C52RC单片机作为主控核心，利用推杆电机伸缩性质，实现晾衣架的伸出与收回，系统主要组成：光敏传感器、雨滴检测模块、DHT11温湿度采集模块、红外模块、直流电机及紫外灯等，光敏传感器主要利用光敏电阻来检测光照强度，无线遥控接采用MYS-1818红外收端，在经过放大电路传送给单片机，DHT11温湿度模块检测环境温湿度变化，同时采用雨滴传感器和光敏传感器检测外部环境，超过上限值时推杆电机做出相应动作，系统处于手动模式下，可开启紫外灯进行杀菌处理及开启直流电机风干处理，该装置可通过按键操作及红外遥控操控，功能丰富，适用范围广。

随着社会的快速发展，智能家居市场迎来了繁荣发展，同时智能家居在我国市场占比较大，现在随处可见，该设计是为了解决原始操作的晾衣架。本新型晾衣架的功能在于可以伸出室外晾晒，对衣服进行烘干以及紫外线杀菌，操作方便。目前同类产品大部分位于室内晾晒并且操作比较麻烦，而本晾衣架可通过按键或红外遥控操作，可实现晾衣架自动伸展开来，操作便捷。在晾衣架工作状态处于智能模式下，当前温湿度若大于设定值、雨滴传感器判断有雨、光敏传感器检测光照强度、若其中一项大于设定值则会启动收回装置，其次可以启动手动开启紫外线、杀菌装置、烘干装置，对衣物进行烘干与杀菌处理。通过单片机采集数据判断阴雨天气，天若气灰暗，完成自动收衣的目的。晴天和雨天智能晾衣，高效的避免在阴雨时无人收衣的烦恼，衣架智能收回，避免将衣物处于室外。

1 系统总体设计

系统主要组成：STC89C52RC单片机、光敏传感器、按键模块、雨滴检测模块、DHT11温湿度采集模块、红外接收模块、伸缩电机、步进电机、LCD1602、紫外灯、直流电机。以单片机为控制核心和数据处理中心，温湿度传感器及光敏传感器、雨滴传感器采集外部环境数据，单片机控制LCD1602显示当前系统状态、温湿度状态等。通过单片机进行数据处理，判断环境状态、是否符合晾晒环境，若当前环境符合晾晒状态，单片机控制电机将衣物伸出晾晒，若不符合则收回衣物。也可手动控制晾衣架打开与关闭，开启紫外线杀菌和烘干风扇，进行衣物烘干及杀菌处理。

本设计系统原理框图如图1所示。

图1 设计系统原理框图

2 系统硬件设计

2.1 STC86C52RC单片机

采用STC89C52RC单片机作为核心主控芯片，STC89C52RC拥有通用I/O口32个，片上集成512字节RAM，是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的微处理器，该芯片功能强，应用广泛。单片机总控制电路如图2所示。

图2 单片机总控制电路图

2.2 红外遥控模块

红外遥控系统采用发射和接收两个部分。红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管，红外光经过调制的红外光波；红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器，以供后续电路进行解码等操作。

红外遥控发射芯片采用PPM编码方式，当发射器按键按下后，将发射一组108ms的编码脉冲。遥控编码脉冲由前导码8位用户码、8位用户码的反码、8位操作码以及8位操作码的反码组成。通过对用户码的检验，每个遥控器只能控制一个设备动作，这样可以有效地防止多个设备之间的干扰。

2.3 显示模块

人机交互主要是键盘处理和LCD1602液晶显示2个两部分。人机交互设计理念是人性化、便捷操作的必要操作，除了硬件上的设计基础，还需要对软件的灵活控制，因为显示时序均以时序建模的方式实现了控制驱动，大大简化了软件设计，软件只需要根据要求体现出拟显示的图像和位置。

初始化命令如下及流程图如图3所示。

图3 液晶流程图

显示内容为uchar code Init1[]=” mode “;

lcd延迟void LCDdelay(uint z)；

写入命令void write_com(uchar com)；

写数据void write_data(uchar date)；

初始化void Init1602()

2.4 推杆电机模块

推杆电机是一种新型的电动执行机构，主要由电机、推杆和控制装置等机构组成的一种新型直线执行机构，可以实现远距离控制、集中控制。伸缩电机在一定范围行程内作往返运动，可实现晾衣架的伸出与收回来对衣物进行晾晒，伸缩电机以12V直流永磁电机为动力源，把电机的旋转运动转化为直线往复运动。实物如图4所示。

图4 实物图

3 系统实现及测试

装置及各个模块已焊接完成，将程序导入装置并且调试完成。系统实物如图5所示。

图5 系统实物图

为保证系统正常运行，单片机通电后进行初始化及红外、雨滴、电机进行初始化操作，LCD1602显示当前状态信息，控制程序判断当前系统状态，控制主程序读取雨滴、温湿度、光照检测的数据并在LCD1602上显示，检测当前工作模式，通过红外接收遥控数据，若接收到红外数据为模式切换，则单片机进行工作模式的转换，若系统当前处于自动模式下，单片机采集温湿度、雨滴检测、光照强度检测、若当前有雨或者光线较暗、适度过高时回收回晾衣架，否则打开晾衣架，进行衣物晾晒，处于手动模式下，可通过红外遥控或者按键模块启动晾衣架的开启晾晒与衣物的收回，收回屋内，若衣物处于为晾干的话，可以手动打开紫外线杀菌和烘干装置来对衣物进行烘干操作。

此款晾衣架装置可根据当前环境湿度变化，天气状况变化而自动收回衣物及自动晾晒，可对衣物进行杀菌及烘干处理，其结构简单，操作方便，在使用过程中稳定好，能完成日常生活中晾衣所需，通过单片机与各类传感器的工作，能自动完成晾衣及收衣动作，人们在日常生活中使用简单，高效，方便。参考文献