基于ＳＴＭ３２ 的智能晾衣架的设计与实现

摘 要：针对目前市场上晾衣架结构复杂、功能简单、智能化落后等问题，文章设计了一款基于 STM32的晾衣架系统。该系统由光散检测模块、雨滴检测模块、风干模块、温湿度传感器模块、紫外杀菌模块电机驱动模块组成。其采用 STM32 单片机进行总控制，通过检测环境光强，在天明时将晾衣架转移在屋外晾晒衣物，在天黑时将晾衣架转移至屋内完成衣物的收回。当下雨时，在通过雨滴检测模块检测到雨滴后，系统会自动将衣物转移至室内。此外，该系统还可实现紫外杀菌和风干等功能。测试结果表明，该系统所有功能均能正常实现，可适用于商业生产。相较于传统晾衣架，基于 STM32 的晾衣架系统具有结构精简、操作简单、结实耐用、性价比高等优点。

关键词：晾衣架;单片机;光照;雨滴

中图法分类号：TP331文献标识码：A

如今的晾衣架是一种集成了多种先进技术的智能家居产品，它具有晾衣、紫外杀菌、风干、光敏检测、雨滴检测等功能，使人们的生活更加便捷。在当前智能家居普及的背景下，晾衣架已成为人们生活中必不可少的一部分。本文旨在通过对晾衣架的设计与实现，探讨如何打造一款功能齐全、性能稳定、使用方便的晾衣架系统，为用户提供更好的生活体验。

１ 功能预设

该系统需要实现的具体功能如下：

（１）天亮时晾衣架自动转动至屋外，天黑时晾衣架自动转动至屋内；

（２）突降雨水时晾衣架转动至屋内，下雨天晾衣架不会转动至屋外；

（３）夜晚紫外灯开启并进行杀菌工作；

（４）下雨天（白天）风机工作，加速衣物的干燥，且夜晚风机停止工作，减少噪音；

（５）ＯＬＥＤ 显示当前环境的温度与湿度。

２ 总体设计方案

该系统以ＳＴＭ３２Ｆ１０３Ｃ８Ｔ６ 单片机为核心控制芯片，当环境光强或者天气发生变化时，利用光敏检测传感器与雨滴检测传感器监测环境变化，紫外灯杀菌消毒，风机风干，并通过电机控制衣架转动，天晴无雨／ 天黑时，将晾衣架转动至屋外／ 屋内，晾晒／ 收回衣物。该系统样机通过各种模块监测晾衣架周围的环境信息，按照预先设定的阈值和优先级，将晾衣架转动到指定位置。该系统总体结构如图１ 所示。

３ 硬件电路总原理

该系统硬件部分由ＳＴＭ３２ 单片机、光敏检测模块、雨滴检测模块、温湿度传感器模块、风干模块、紫外杀菌模块、驱动电机模块、ＯＬＥＤ 显示模块组成［１］ 。该实验样机的各个模块都由ＳＴＭ３２ 核心控制板件控制。光敏检测模块检测环境信息并处理后将结果反馈到ＳＴＭ３２单片机，然后由ＳＴＭ３２ 进一步处理信息，并将最终结果作用于驱动电机，以实现晾衣架的正常工作。雨滴检测模块工作时由雨滴检测板传递信息（有雨滴或无雨滴）给监测小板，再将信息传递给单片机，由单片机来判断晾衣架是否需要收回。风干模块则是在阴雨天气工作，模块在接收到单片机输出的信号后开始工作。温湿度传感器实时监測环境温湿度，并在ＯＬＥＤ上显示［２］ 。紫外杀菌模块在夜晚对衣物进行杀菌，因为白天衣物被晾晒在屋外无需紫外杀菌模块的辅助。ＯＬＥＤ 显示屏显示系统工作时的各种信息［３］ ，如温度和湿度、光敏模块的工作状态、雨滴模块的工作状态等。该硬件系统的总电路图如图２ 所示。

４ 测试结果

４．１ 光敏检测模块测试

通电后对晾衣架进行光敏检测模块测试。先在光照强度大于光敏检测模块阈值的环境中进行测试，发现电机正转，代表晾衣架转动到屋外；另在光照强度小于光敏检测模块阈值的环境中进行测试，用手指遮住光明电阻，发现电机反转，代表晾衣架转动到屋内。经过多次合理测试后，２ 种环境下的实验结果各自一致，光敏检测模块功能正常。光敏检测模块测试记录如表１ 所列。

４．２ 雨滴模块测试

首先在无雨滴的环境中进行模拟测试，发现电机此时只受光敏检测模块的影响，电机在环境光照强度大于光敏检测模块阈值时正转，代表晾衣架转动到屋外；电机在环境光照强度小于光敏检测模块时反转，代表晾衣架转动到屋内。其次在有雨滴的环境中进行模拟测试，发现电机此时只受雨滴检测模块的影响。不管是在环境光照强度大于阈值或是小于阈值的情况下电机都只反转，代表晾衣架转动到屋内。经过多次合理测试后，４ 种环境下的实验结果各自一致，雨滴检测模块功能正常。雨滴模块测试记录如表２ 所列。

４．３ 风干模块测试

通电后对晾衣架进行风干模式测试，因为测试的是风干模式，所以在天气干燥无雨的环境中就不用进行测试了，只用在天气湿润有雨的环境中测试。为了在晚上减少风机工作产生的噪声，晚上风机应处于未工作状态。在雨滴检测模块的传感器上滴水，模拟有雨的环境，以测试风机在２ 种（环境光照强度大于阈值和环境光照强度小于阈值）情况下的工作状态。经过多次合理测试后记录其结果。风干模块测试记录如表３ 所列。

４．４ 温湿度传感器模块测试

系统通电后对晾衣架进行温湿度传感器模块的测试。温湿度传感器在正常工作后会监测外部环境温度和湿度的变化。本次测试在记录初始温度后，用手掌握住温湿度传感器来模拟升温过程，并每隔３０ ｓ记录１ 次数据，记录４ 次升温数据后进行降温测试。松开手掌等待温湿度传感器自然降温并每隔６０ ｓ 记录１ 次数据。经测试得出结论，温湿度传感器正常工作。温湿度传感器模块测试记录如表４所列。

５ 结束语

本文主要设计研究的是一款以ＳＴＭ３２ 为核心控制板件的晾衣架。这款晾衣架不仅能够缩放脱落，还能根据天气情况自动进行衣物的晾晒与收回工作，使用户能够更轻松地完成晾衣活动。此设计由于个人的能力有限，掌握的知识面还不够完善与全面，还存在一定的不合理，在有些方面还有待改进。

参考文献：

［１］ 张立勇，王文军．基于物联网的智能防雨晾衣架设计与试验［Ｊ］．南方农机，２０２２，５３（３）：１９３?１９５＋１９８．

［２］ 段明忠．家用智能防雨晾衣架的设计［Ｊ］．武汉工程职业技术学院学报，２０２２，３４（１）：２７?２９＋３６．

［３］ 王文峰，高莹莹．基于ＺｉｇＢｅｅ 组网技术的智慧病房系统设计［Ｊ］．物联网技术，２０２１（１１）：９３?９４．

作者简介：

粟俊涵（１９９９—），本科，研究方向：电子信息工程。