基于多傳感器的智能晾衣架設(shè)計(jì)

李素云,覃若寶（賀州學(xué)院,廣西　賀州　542899）

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基于多傳感器的智能晾衣架設(shè)計(jì)

李素云,覃若寶
（賀州學(xué)院,廣西賀州542899）

摘 要:為了實(shí)現(xiàn)衣物的自動(dòng)晾曬，本文利用單片機(jī)AT89C52以及溫濕度傳感器DHT11和光照傳感器TSL2561設(shè)計(jì)了一款基于多傳感器的智能晾衣架。該晾衣架能夠根據(jù)環(huán)境的變化自動(dòng)地進(jìn)行衣物的晾曬，從而提高了家居的舒適性與便利性。

關(guān)鍵詞：傳感器；晾衣機(jī)；單片機(jī)

1　引言

隨著科技的進(jìn)步，智能家居受到了越來越廣泛地應(yīng)用與關(guān)注。其中，智能晾衣架是智能家居的一部分，其能夠在家中無人的情況下，自動(dòng)地在夜晚或者雨天收回晾曬的衣物，并在晴天進(jìn)行衣物的晾曬，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)晾曬衣物的功能。本文利用單片機(jī)AT89C52[1]以及溫濕度傳感器DHT11和光照傳感器TSL2561[2]設(shè)計(jì)了一款基于多傳感器的智能晾衣架。該晾衣架能夠根據(jù)環(huán)境的變化自動(dòng)地進(jìn)行衣物的晾曬，從而提高了家居的舒適性與便利性。

2　總體設(shè)計(jì)

基于多傳感器的智能晾衣架具有自動(dòng)控制模式和人工操作模式這兩種工作方式。在自動(dòng)控制模式中，基于多傳感器的智能晾衣架根據(jù)實(shí)時(shí)采集的外部環(huán)境信息來對晾衣架的伸縮進(jìn)行智能控制。如果當(dāng)前是光照條件比較好的晴天時(shí)，智能晾衣架的驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)帶動(dòng)晾衣架進(jìn)行伸展，而當(dāng)晾衣架完全伸展時(shí)，單片機(jī)會(huì)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)出停止指令以停止晾衣架的伸展。如果當(dāng)前是下雨天或者天黑時(shí)，智能晾衣架會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)晾衣架進(jìn)行收縮，而當(dāng)晾衣架完全收回時(shí)，單片機(jī)會(huì)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)出停止指令以停止晾衣架的收縮。

在人工操作模式中，人們通過按下“伸展”或者“收縮”按鍵來控制衣架的狀態(tài)，此外，如果按鍵在一段時(shí)間內(nèi)沒有被觸發(fā)，其會(huì)自動(dòng)地把當(dāng)前的工作模式設(shè)為自動(dòng)控制模式。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能，本文采用了如圖1所示的晾衣架結(jié)構(gòu)。從圖1中可見，該晾衣架是由菱形連桿、導(dǎo)軌、活動(dòng)基座、接近開關(guān)、圓齒輪、電機(jī)、錐齒輪、單片機(jī)等構(gòu)成。其使用電機(jī)來帶動(dòng)錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)圓齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)晾衣架的伸縮。

3　硬件設(shè)計(jì)

在基于多傳感器的智能晾衣架的設(shè)計(jì)中，電機(jī)采用的額定功率和電壓分別為60W和DC 24V的直流電機(jī)，單片機(jī)采用ATMEL公司的AT89C52。由于直流電機(jī)和AT89C52的工作電壓分別為24V和5V，因此，供電電源需要提供兩種直流電壓。為了實(shí)現(xiàn)24V和5V直流電源，使用一個(gè)變壓器和整流橋把AC 220V轉(zhuǎn)換為DC 24V，同時(shí)使用一個(gè)電壓變換電路把DC 24V轉(zhuǎn)換為DC 5V。

溫濕度傳感器DHT11不僅具有標(biāo)準(zhǔn)接口還支持單總線技術(shù)，便于系統(tǒng)的集成，同時(shí)其能夠直接地把溫濕度變成數(shù)字信號，避免了A/D芯片的使用，減低了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度；光照傳感器TSL2561除了具有功耗低、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)外，還能夠把光強(qiáng)直接地變成數(shù)字信號，避免了A/D芯片的使用，減低了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度。因此基于多傳感器的智能晾衣架使用了溫濕度傳感器DHT11和光照傳感器TSL2561。

根據(jù)總體設(shè)計(jì)，基于多傳感器的智能晾衣架只需要三個(gè)控制按鍵：“伸展”鍵、“收縮”鍵、“開關(guān)”鍵。由于控制按鍵較少，因此，每個(gè)控制按鍵對應(yīng)著一根輸入線，單片機(jī)AT89C52通過檢測輸入線的電平變化來判斷控制按鍵是否被按下。

在晾衣架伸縮的過程中，其完全伸展和收回的狀態(tài)都是由四個(gè)接近開關(guān)來進(jìn)行檢測。在其完全伸展的狀態(tài)下，活動(dòng)基座位于最下端，此時(shí)，接近開關(guān)3、4會(huì)向單片機(jī)AT89C52發(fā)出相應(yīng)的信號，而單片機(jī)AT89C52則會(huì)向電機(jī)發(fā)送停止工作的指令；在其完全收縮的狀態(tài)下，活動(dòng)基座位于最上端，此時(shí)，接近開關(guān)1、2會(huì)向單片機(jī)AT89C52發(fā)出相應(yīng)的信號，而單片機(jī)AT89C52則會(huì)向電機(jī)發(fā)送停止工作的指令。

4　軟件設(shè)計(jì)

智能晾衣架的控制軟件由若干個(gè)子程序和一個(gè)主控程序組成。子程序被用于處理按鍵的消抖、系統(tǒng)的復(fù)位、電機(jī)的轉(zhuǎn)向等。主控程序首先判斷當(dāng)前的工作模式，如果是人工操作模式，單片機(jī)AT89C52等待接收“收縮”鍵或“伸展”鍵發(fā)出的指令，一旦收到相應(yīng)按鍵發(fā)出的指令，其就會(huì)向電機(jī)發(fā)出反轉(zhuǎn)或正傳的指令，并在衣架伸縮到位后，根據(jù)接近開關(guān)信號，來向電機(jī)發(fā)出停止工作的指令。如果是自動(dòng)控制模式，單片機(jī)AT89C52每隔一段時(shí)間采集溫濕度傳感器DHT11和光照傳感器TSL2561中的數(shù)值，并依據(jù)采集到的數(shù)據(jù)來進(jìn)行后續(xù)的控制。當(dāng)光照強(qiáng)度大于預(yù)設(shè)值并且濕度小于預(yù)定值時(shí)，單片機(jī)AT89C52首先判斷當(dāng)前晾衣架的狀態(tài)，如果是伸展?fàn)顟B(tài)，則休眠一段時(shí)間，否則的話，則控制晾衣架伸展，進(jìn)行衣服的晾曬。當(dāng)光照強(qiáng)度小于預(yù)設(shè)值或者濕度大于預(yù)定值時(shí)，單片機(jī)AT89C52首先判斷當(dāng)前晾衣架的狀態(tài)，如果是收縮狀態(tài)，則休眠一段時(shí)間，否則的話，則控制晾衣架收回，從而實(shí)現(xiàn)雨天和夜晚時(shí)的自動(dòng)收衣。

參考文獻(xiàn)：

[1]FENG-Yang.Design of Temperature Control System Based on AT89C52[J].Journal of Weinan Teachers University,2011.

[2]Yang M,Yang P,Shi W.Light Intensity Sensor Node Based on TSL2561[J].Microcontrollers & Embedded Systems,2010.

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.112