多功能智能晾衣架系統

鄧天金 王昭武

摘要

智能晾衣系統是以AT89C52為主控芯片，通過按鍵控制，由狀態監測模塊，即光敏電阻、雨滴檢測模塊實時反饋環境光線強度及天氣信息給主控芯片，再由主控芯片操作A4988驅動芯片控制步進電機正反轉，從而使傳動裝置控制滑動絲桿伸縮，所有系統狀態都通過LCD1602液晶屏實時顯示。通過對系統的調試，達到了預期效果，各項性能指標均正確、可靠。

【關鍵詞】智能晾衣系統 AT89C52 步進電機傳動裝置 絲桿伸縮

隨著科技智能化的快速發展，智能設備也隨之蓬勃發展。目前，傳統的晾衣架已經滿足不了生活節奏快速的人們，許多上班族基本都是早出晚歸，對于變化多端的天氣，他們的晾曬衣物可能遭受惡劣天氣的影響，使原本己經晾干的衣物被淋濕或受潮或暴曬，導致他們的生活秩序受到影響。

因此，本設計基于現存問題，設計一種智能化晾衣系統，該系統通過按鍵控制，由主控芯片、傳感器、步進電機、傳動裝置、滑動絲桿等硬件組成，使晾曬衣物在受到惡劣天氣影響時自動縮回，良好天氣自動伸出。從而極大的方便了人們的生活。

1 智能晾衣系統的結構和功能

1.1 智能晾衣系統的結構

該智能晾衣系統伸縮結構采用如圖1所示的滑動絲桿套件組，包括絲桿、軸承、軸承座、聯軸器、轉接塊，相比于用菱形架構成的晾衣架，此結構優勢在于：不需要復雜的傳動結構，直接將42步進電機與滑動絲桿一端的連接器連接即可控制其伸縮，并且滑動絲桿相對于菱形架較便宜，其作用和效果相差不大，達到物美價廉的效果。

1.2 智能晾衣系統的功能

智能晾衣系統的功能如下：

（1）天氣晴朗時，如果晾有衣服，使用者可以通過UP按鍵，使晾衣架自動伸出。待衣物晾干時，使用者可以通過BACK按鍵，使晾衣架自動縮回。

（2）天氣下雨時，雨滴檢測模塊監測到有雨水，報警系統即蜂鳴器將會發出滴滴滴的響聲，主控芯片檢測到此時雨滴信號，控制步進電機反轉，使晾衣架自動縮回，避免衣物被淋濕。

（3）天氣溫度過高或光線強度很強時，

圖2：智能晾衣系統硬件設計總體框圖為了避免衣物被暴曬導致衣物損壞，此時監測模塊即光敏電阻阻值達到預設的閾值，將向主控芯片發出信號，主控芯片將控制步進電機反轉，將晾衣架自動縮回。

當到達夜晚時，由于光線強度變弱，光敏電阻檢測到此信號，進而主控芯片控制步進電機反轉，也可將晾衣架自動縮回。此外，該晾衣系統還配有LCD 1602液晶顯示屏，能夠實時顯示系統的狀態。

2 智能晾衣系統硬件設計

智能晾衣系統硬件設計總體框圖如圖2所示，其包括主控芯片AT89C52、按鍵、光敏電阻、雨滴檢測模塊、A4988步進電機驅動芯片、42步進電機、1602液晶顯示屏、傳動裝置等。通過狀態監測單元，將環境實時狀態信號反饋給單片機，單片機經過信號處理，作出相應的決策即控制電機的正反轉，

并將狀態實時顯示在液晶顯示屏上。

2.1 單片機與A4988驅動芯片的電路設計

A4988是一款完全的微步電動機驅動器，帶有內置轉換器，易于操作。該產品可在全、半、1/4、1/8及1/16步進模式時操作雙極步進電動機，輸出驅動性能可達35V及±1A。轉換器是A4988易于實施的關鍵。只要在“步進”輸入中輸入一個脈沖，即可驅動電動機產生微步。無須進行相位順序表、高頻率控制行或復雜的界面編程。因此，操作非常便捷。A4988與單片機的電路連接如圖3所示。

2.2 狀態監測模塊電路設計

狀態監測模塊分為兩個部分即光敏電阻模塊和雨滴檢測模塊。光敏電阻模塊對環境光線敏感，一般用來檢測周圍環境的光線強度，觸發單片機，其使用寬電壓LM393比較器，模塊在環境光線亮度達不到設定的閾值時，DO端輸出高電平，當外界環境光線亮度超過設定閾值時，DO端輸出低電平。系統采用兩塊光敏電阻模塊分別檢測光線亮度強和弱，分別代表：光線亮度過強時，會導致損傷衣物，讓衣架自動縮回;光線強度弱時，例如夜幕降臨，讓衣架自動縮回。雨滴檢測模塊電路原理圖如圖4所示，接上5V電源電源燈亮，感應探頭上沒有水滴時，DO輸出高電平，開關指示燈滅，滴上一滴水，DO輸出低電平，開關指示燈亮。將DO數字輸出連接到單片機便可以檢測是否有雨。

3 軟件流程

系統程序總體流程圖如圖5所示。

4 結束語

智能晾衣系統設計過程包括硬件系統、電路設計、軟件編程和后期的整體調試，最終完成預期的功能，能夠有效的對晾曬衣物進行智能化管理，極大的方便了人們的生活，并且制作成本低，具有一定的市場推廣價值。

參考文獻

[1]孫紹翔，周連佺，臧曙光，莫亦飛，屈曉龍.基于單片機和傳感器的智能晾衣架系統設計[J].機械工程師，2013（09）.

[2]付麟杰，商春雪，李斌，楊昆，羅毅，董興華，李秋瑾.具有環境感知功能的智能晾衣架[J].物聯網技術，2017（04）.

[3]李素云，覃若寶.基于多傳感器的智能晾衣架設計[J].山東工業技術，2016（03）.

[4]林舜杰.晾衣架智能控制的研究與實現[J].電子技術與軟件工程，2016（13）.

[5]徐艷.一種晾衣架控制系統設計[J].輕工科技，2018（04）.