基于單片機(jī)的智能衣柜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳金華，孫雪蕾，尹悅悅

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院鎮(zhèn)江分院，江蘇 鎮(zhèn)江 212016）

基于單片機(jī)的智能衣柜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳金華，孫雪蕾，尹悅悅

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院鎮(zhèn)江分院，江蘇 鎮(zhèn)江 212016）

設(shè)計(jì)出一種新型智能衣柜控制器，以AT89S52單片機(jī)為控制核心，實(shí)現(xiàn)了衣物的自動(dòng)存取和衣柜內(nèi)環(huán)境濕度檢測(cè)，濕度達(dá)到設(shè)定值自動(dòng)除濕。該系統(tǒng)主要由單片機(jī)、液晶顯示系統(tǒng)、按鍵、傳感器、機(jī)械手、直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)等組成，軟件的編寫(xiě)在Medwin V3.0環(huán)境下完成的。該智能衣柜存取衣物方便，成本低廉，實(shí)用性強(qiáng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

單片機(jī)；智能衣柜；控制系統(tǒng)

近年來(lái)，隨著科技的迅速發(fā)展和人們生活水平的提高，一個(gè)新概念“智能衣柜”越來(lái)越接近和融入人們的生活，智能衣柜相比傳統(tǒng)衣柜具有更強(qiáng)大的功能和“意識(shí)”，給人們生活帶來(lái)便利，提高了生活品質(zhì)。但是目前市場(chǎng)上的智能衣柜普遍存在價(jià)格昂貴，實(shí)用性不大，看的多用的少等缺點(diǎn)。本智能衣柜設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別和存取衣物，同時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境濕度，當(dāng)環(huán)境濕度達(dá)到設(shè)置的濕度參數(shù)時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)排濕，本設(shè)計(jì)成本低廉，控制方便實(shí)用，有很大的應(yīng)用前景。

1 智能衣柜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本智能衣柜控制系統(tǒng)包含三層衣柜，分別存放男裝（黑色）、女裝（白色）、童裝（黃色）。系統(tǒng)運(yùn)行后，衣柜可以自動(dòng)判別當(dāng)前選取衣服的種類，并根據(jù)設(shè)置將其存往對(duì)應(yīng)位置。衣物的搬運(yùn)由機(jī)械手完成，衣柜待存衣物入口為機(jī)械手一工位；衣柜第一層為機(jī)械手三工位(上方)左側(cè)2cm處；衣柜第二層為機(jī)械手三工位（上方）；衣柜第三層為機(jī)械手二工位(下方）。第一層默認(rèn)存儲(chǔ)男裝，第二層默認(rèn)存儲(chǔ)女裝、第三層默認(rèn)存儲(chǔ)童裝，此參數(shù)可通過(guò)按鍵修改。同時(shí)，系統(tǒng)的濕度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)衣柜內(nèi)的空氣濕度，當(dāng)空氣濕度達(dá)到設(shè)定值即進(jìn)行排濕。

1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本智能衣柜控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)、機(jī)械手、顯示系統(tǒng)、按鍵、排濕、門控等多個(gè)模塊組成。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。AT89S52單片機(jī)作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部件，按鍵、液晶顯示、A/D轉(zhuǎn)換器、機(jī)械手、交直流電機(jī)接到單片機(jī)的I/O口，濕度傳感器選用Honeywell公司生產(chǎn)的HIH-3610型，A/D轉(zhuǎn)換器選用ADC0809芯片，顯示屏選用TG12864液晶顯示屏，機(jī)械手選用亞龍公司開(kāi)發(fā)的YL-236機(jī)械手，直流電機(jī)選用型號(hào)為KM3448A，步進(jìn)電機(jī)選用型號(hào)為39BYG250-22。

（1）AT89S52單片機(jī)模塊。系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，AT89S52單片機(jī)是Atmel公司生產(chǎn)的一種低功耗，高性能的CMOS 8位微控制器，具有8K系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器，AT89S52單片機(jī)在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。

圖1 智能衣柜系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

（2）濕度傳感器與排濕模塊。濕度傳感器采集環(huán)境濕度，輸出與相對(duì)濕度呈比例關(guān)系的伏特級(jí)電壓信號(hào)，使用A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行AD采樣，將采集到的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出給單片機(jī)直接讀出并傳送到顯示模塊顯示，就可以得到衣柜內(nèi)的空氣濕度。系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前環(huán)境濕度，并根據(jù)濕度參數(shù)自動(dòng)進(jìn)入或退出排濕模式，排濕時(shí)直流電機(jī)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)排濕風(fēng)扇的工作。

（3）按鍵模塊。按鍵模塊選取矩陣鍵盤作為按鍵輸入，通過(guò)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)衣柜門的開(kāi)門、關(guān)門，3種不同衣物的擺放位置和環(huán)境濕度的參數(shù)設(shè)置等，其鍵盤布局如表1所示。

表1 智能衣柜按鍵指令

（4）顯示模塊。顯示模塊由128X64液晶屏顯示系統(tǒng)參數(shù)信息，該液晶顯示屏成本相對(duì)較低，在各類儀器及小型設(shè)備的顯示中應(yīng)用廣泛。

2 智能衣柜控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

（1）系統(tǒng)初始化。系統(tǒng)上電后，液晶顯示模塊初始顯示歡迎使用界面如圖2所示；衣柜門關(guān)閉，步進(jìn)電機(jī)右側(cè)復(fù)位至0cm處；排濕風(fēng)扇即直流電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；機(jī)械手復(fù)位至待存衣物入口上方。

圖2 歡迎使用界面

（2）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。系統(tǒng)初始化完成后，按下“確認(rèn)”鍵系統(tǒng)進(jìn)入信息顯示界面，如圖3所示。在信息顯示界面下，按下鍵盤模塊的“設(shè)置”鍵，則進(jìn)入設(shè)置界面，如圖4所示，此時(shí)可通過(guò)“←”和“→”按鍵來(lái)修改各層存放的衣服種類和濕度上限，被選中選項(xiàng)如圖4“男裝”反顯。通過(guò)“↑”和“↓”鍵來(lái)對(duì)選中選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置，衣物種類可在“男裝”“女裝”或“童裝”之間切換。濕度上限被選中后其參數(shù)可在0～90%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。系統(tǒng)上電后默認(rèn)濕度上限為30%。按下“確認(rèn)”鍵，確認(rèn)當(dāng)前設(shè)置內(nèi)容，系統(tǒng)回到信息顯示界面（如圖3所示）。另外，本系統(tǒng)具有自動(dòng)識(shí)別錯(cuò)誤的功能，若某兩層的衣服種類設(shè)置相同，按下確定鍵不能響應(yīng)，即須確保三層衣柜設(shè)置不同衣物種類。

圖3 信息顯示界面

圖4 設(shè)置界面

圖5 濕度顯示界面

在信息顯示界面下，按下“模式”鍵，則系統(tǒng)在以下兩種顯示模式中進(jìn)行切換。①正常模式：液晶顯示屏上電顯示，界面如圖3所示；②低功耗模式：液晶顯示屏斷電不顯示，但系統(tǒng)仍繼續(xù)工作。

系統(tǒng)中的濕度傳感器測(cè)試環(huán)境濕度，在信息顯示界面下按下“濕度”按鍵（不松開(kāi)），則顯示當(dāng)前濕度和濕度上限，如圖5所示。松開(kāi)“濕度”按鍵，則液晶顯示返回信息顯示界面。系統(tǒng)運(yùn)行中，若當(dāng)前濕度超過(guò)設(shè)置的濕度上限，直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)，排濕系統(tǒng)工作，反之若當(dāng)前濕度小于或等于設(shè)置濕度上限，則直流電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，排濕系統(tǒng)停止工作。

（3）系統(tǒng)工作過(guò)程。按下“開(kāi)門”鍵，步進(jìn)電機(jī)控制衣柜門移動(dòng)開(kāi)門，存衣時(shí)由人工將衣物放到待存衣物工位上，當(dāng)按下“存衣”鍵后，系統(tǒng)首先判斷當(dāng)前衣物種類，然后根據(jù)衣物種類控制機(jī)械手抓緊衣物，機(jī)械手搬運(yùn)衣物移動(dòng)至設(shè)置層，松開(kāi)衣物，衣物被放入對(duì)應(yīng)層。顯示界面中對(duì)應(yīng)衣物種類增加。如：當(dāng)前待存衣物入口為“童裝”，當(dāng)前設(shè)置參數(shù)為：男裝存儲(chǔ)在第一層、女裝存儲(chǔ)在第二層、童裝存儲(chǔ)在第三層，按下“存衣”鍵，機(jī)械手去待存衣物工位抓取衣物，衣柜門打開(kāi)，而后機(jī)械手移動(dòng)衣物至童裝層，松開(kāi)手抓。機(jī)械手復(fù)位至待存衣物入口。存取完畢，按下“關(guān)門”鍵，步進(jìn)電機(jī)工作，衣柜門關(guān)閉，童裝件數(shù)+1，系統(tǒng)按照衣物實(shí)際存儲(chǔ)位置更新顯示，如圖6所示。開(kāi)關(guān)門時(shí)液晶屏有動(dòng)畫(huà)演示，如圖7所示。

圖6 衣柜存儲(chǔ)衣物示意圖

圖7 衣柜門打開(kāi)動(dòng)畫(huà)示意圖

3 結(jié)語(yǔ)

文章采用AT89S52單片機(jī)為主控芯片設(shè)計(jì)出一種智能衣柜系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)衣物種類的識(shí)別和自動(dòng)存取，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)衣柜環(huán)境濕度，當(dāng)濕度達(dá)到設(shè)定值時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)排濕。該系統(tǒng)操作方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有一定的應(yīng)用前景。當(dāng)然，本系統(tǒng)在普適性上還有待于進(jìn)一步完善。

[1]陳旭.智能分揀式家居衣柜設(shè)計(jì)[J].河北農(nóng)機(jī)，2017，（6）：35.

[2]王智宇.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的智能家居研發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用與設(shè)計(jì)[J].信息通信，2017，（8）：133-134.

[3]陳金華.基于單片機(jī)的智能晾曬系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].鎮(zhèn)江高專學(xué)報(bào)，2016，29（1）：64-66.

陳金華（1980-），女，山東聊城人，碩士，講師，主要從事自動(dòng)控制系統(tǒng)及應(yīng)用研究工作。