基于單片機(jī)控制的智能晾衣架控制系統(tǒng)的設(shè)計

摘要：文章主要介紹了一種智能晾衣架系統(tǒng)。它是一種能自動識別晴天、陰雨和夜晚，自動計算太陽光線角度，并根據(jù)太陽光線旋轉(zhuǎn)，使衣物接收到最大太陽光線的新型智能晾衣架。它具有下雨提示功能。當(dāng)室外有雨點時，衣架能自動收回，同時還具有防止衣物暴曬功能。當(dāng)炎熱夏季陽光過強(qiáng)時，衣架自動收回，保護(hù)衣物。

0 引言

面對多變的天氣，家庭主婦們每天晾曬衣物的時候都感到很困惑，到底是放室內(nèi)還是放室外呢?因為要上班，可能更多的家庭會選擇把衣物放在室內(nèi)陽臺晾曬，隨之帶來的問題就是衣物晾曬程度不一，空間受到限制。如果碰到陰天或雨天，衣服要好多天才會晾干。現(xiàn)在市面上出現(xiàn)了很多智能晾衣架，大多數(shù)都是放在室內(nèi)，主要解決了操作方便和空間的問題，但是仍然不能達(dá)到晾曬衣物均勻的目的。本設(shè)計中的智能晾衣架安裝在陽臺外面，根據(jù)光照傳感器和濕度傳感器的參數(shù)來決定衣架的收與放，無論天氣什么情況，它能很好的使衣物均勻晾干且具有下雨提示功能。

1 組成

本課題研究的智能晾衣架系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心，通過濕度傳感器和光照傳感器檢測天氣情況。濕度傳感器與光照傳感器分別安裝在衣架的兩側(cè)，用來檢測天氣的變化情況;衣架頂端與前端安裝太陽能電池板，可以充分吸收太陽能。本文所研究的控制系統(tǒng)主要有單片機(jī)、光照傳感器、濕度傳感器、位置傳感器組成。

1.1 單片機(jī)

本控制系統(tǒng)的核心控制元件采用AT89C52，具有簡單的編程和外圍電路，價格便宜且可靠性高。它是一個低電壓、高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kb字節(jié)的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元。

1.2 光照傳感器

本設(shè)計中的光照傳感器采用光敏電阻。當(dāng)時間不同，光照強(qiáng)度也不同時，光敏電阻的阻值會跟隨變化。光照強(qiáng)度越強(qiáng)，光敏電阻反而越小;光照強(qiáng)度越弱，光敏電阻反而越大。當(dāng)天氣晴朗時，衣架受到太陽光不同程度的照射，將引起光敏電阻的變化，此變化產(chǎn)生的模擬信號將通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的數(shù)字信號，最后通過單片機(jī)AT89C52進(jìn)行處理后通過液晶屏直接顯示出來。本設(shè)計電路結(jié)構(gòu)簡單、成本相對較低且實用性較強(qiáng)。

1.3 濕度傳感器

本設(shè)計中的濕度傳感器采用濕敏電阻。該濕度傳感器主要具有濕度檢測、信號轉(zhuǎn)換、伸縮等功能。首先，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻值將發(fā)生變化，利用這一特性即可測量出濕度;其次，測量出的濕度信號將通過單片機(jī)AT89C52進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換與輸送;最后將轉(zhuǎn)換的信號傳送給單相異步電動機(jī)伸縮系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)大氣的濕度來控制電動機(jī)帶動車輪向室內(nèi)。當(dāng)室外下雨時，濕度傳感器檢測到環(huán)境濕度增大，不適合衣物晾曬，向單片機(jī)傳送“下雨”信號，單片機(jī)收到信號后，發(fā)出相應(yīng)的指令控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，將衣架收回。

1.4 位置傳感器

本設(shè)計中位置傳感器能感受被測物的位置并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。其主要功能是：位置手動伸開、收回按鈕可以人為地控制晾衣架的伸縮。當(dāng)晾衣架伸開到位后，太陽能發(fā)電裝置打開，衣架收回完畢后關(guān)閉。

2 工作原理

當(dāng)天氣晴朗時，光照傳感器吸收到太陽光的能量，將晴天信號傳送給單片機(jī)，單片機(jī)將采集到的光照信號傳送給單相異步電動機(jī)，促使電動機(jī)正轉(zhuǎn)，衣架跟隨電動機(jī)正轉(zhuǎn)而伸展開來，此時衣架上的衣服將直接接受到太陽光的照射而慢慢晾干。當(dāng)室外下雨時，濕度傳感器接收到一定的濕度，將濕度信號傳送給單片機(jī)，單片機(jī)將采集到的濕度信號傳送給單相異步電動機(jī)，促使電動機(jī)反轉(zhuǎn)，衣架跟隨電動機(jī)反轉(zhuǎn)而收縮，此時衣架上的衣服將被藏在衣架里面而不被雨淋。

3 關(guān)鍵問題

本項目采用理論分析、仿真實驗、實驗環(huán)境下單元模塊研發(fā)、綜合模塊研發(fā)等方法。通過理論分析和研究設(shè)計出一套可行方案。將任務(wù)分配為幾個單元模塊，每組完成單元模塊在實驗環(huán)境下的設(shè)計工作，在此過程中為節(jié)省成本可先進(jìn)行仿真實驗。各單元模塊達(dá)到相應(yīng)性能后再進(jìn)行綜合模塊的研發(fā)，使得在實驗環(huán)境下能完成預(yù)設(shè)定功能。通過強(qiáng)化終端所處的各種實際環(huán)境，模擬終端在實際工作中工作情況，以確保終端長期穩(wěn)定性、測量準(zhǔn)確性和執(zhí)行可靠性。在現(xiàn)場采用各種惡劣環(huán)境和突發(fā)狀況試驗?zāi)M各種工況，與室內(nèi)的理論研究成果進(jìn)行對比，最后在實際工程中驗證其可行性并指導(dǎo)實際工程設(shè)計、施工。

4 結(jié)束語

本課題研究的智能晾衣架，利用陽光以及風(fēng)力晾干，既可以快速地把衣服晾干，又可避免在陽臺內(nèi)風(fēng)干時對居室的影響，還可以對衣物消毒殺菌，有益于用戶的身體健康，并有一些人性化的設(shè)計，可以在衣服干后將衣物收回，也可在下雨或傍晚陽光微弱時將衣服收回。該衣架屬于新興產(chǎn)品，實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)、產(chǎn)品投入市場后，每套衣架的價格約在1500元左右，隨著產(chǎn)能逐年提高和電子元器件價格的下降，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)將逐年提升。