智慧晾衣架的模塊化設計

唐向紅

摘要：針對當前此類產品功能迭代缺乏、人機交互較弱、個性服務不足等痛點，提出了基于STM8的嵌入式處理器為核心，通過即插即用的模塊化設計，更好地實現(xiàn)產品功能的迭代和升級，滿足智能晾衣架的“私人訂制”。并且應用物聯(lián)網(wǎng)技術，對相關參數(shù)進行采集分析，進而實現(xiàn)系統(tǒng)部件故障檢測及報警、人機語音交互、阿里云數(shù)據(jù)上報等功能，更好實現(xiàn)智慧晾衣架的“貼心服務”。

關鍵詞：晾衣架;STM8;模塊化;物聯(lián)網(wǎng)技術;智能家居

中圖分類號：TP23? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）19-0100-02

Abstract： In view of the problems of lacking functional iteration， human-computer interaction and personalized service of current intelligent clothes rack， a ‘customized project integrates plug-and-play modular design which is based on embedded processor with STM8 as the core is proposed. The internet of things technology is applied to collect and analyze relevant parameters in order to realize system components fault detection and alarm， human-computer voice interaction， Aliyun data reporting and some other functions to better achieve the goal of intimate service.

Key words： clothes rack; stm8; modular; internet of things technology; smart home

1 背景

隨著家庭住房條件的不斷改善和現(xiàn)代高科技元素的創(chuàng)新應用，智能家居已成為人們追求美好家居生活的題中之義。智能晾衣架作為智能家居眾多產品線中的一員，憑借其智能實用、功能強大的產品特色，既契合了年輕消費者追求便捷化、時尚化的消費需求，也滿足了中老年消費者注重舒適化、人性化的消費體驗，受到越來越多消費者的青睞，其市場份額呈現(xiàn)逐年上升之勢。目前市場上的智能晾衣架功能創(chuàng)意層出不窮，其核心功能主要有：自動升降;集成照明;快速風干;智能烘干;光波殺菌;空氣凈化;遠程遙控;聯(lián)網(wǎng)控制等等，此外還有藍牙音樂、電子滅蚊等附加功能。目前此類產品一旦進入批量生產，其功能就已固化，無法滿足消費者想要增加或減少產品功能的個性化需求，“私人訂制”更多只是停留在尺寸規(guī)格的訂制，而不是產品功能的訂制。為此，本設計把智能晾衣架的硬件產品統(tǒng)一到一個低成本核心硬件（STM8）平臺，避免產生其他嵌入式硬件開發(fā)和維護，縮短產品的穩(wěn)定周期。并且將功能設備進行模塊化發(fā)展，消費者可自行挑選模塊組件實現(xiàn)智能晾衣架的“私人訂制”。

2 總體設計

為實現(xiàn)智慧晾衣架的“私人訂制”，必須實現(xiàn)主控的接口規(guī)范化，同時擴展性要強，各模塊組件既要結構獨立，又能相互配合完成相關功能。在此基礎上，通過物聯(lián)網(wǎng)技術的運用，先期增加系統(tǒng)部件故障檢測及報警、人機語音交互功能，并在后續(xù)產品開發(fā)中適時增加阿里云數(shù)據(jù)上報等功能。本方案以基于STM8的嵌入式處理器為核心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理與傳輸。通過主控板采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，例如電流信號、紅外特征信號，通過WiFi將數(shù)據(jù)傳送至服務器處理。STM8系列的單片機產品擁有高性能8位內核以及豐富的外設資源和接口，可以靈活連接各種功能模塊，具備增強型堆棧指針操作、高級尋址模式和新增的指令，能夠實現(xiàn)快速、安全的開發(fā)。

3 各模塊的設計與實現(xiàn)

3.1 基礎主模塊

該模塊主要由電源模塊、處理器模塊、遙控模塊、升降電機驅動模塊和照明驅動模塊組成。電源模塊采用220V電壓進行供電;處理器模塊用于接收信號、處理信號并發(fā)送相應控制指令;遙控模塊用于接收來自無線遙控器發(fā)送的指令，并根據(jù)對應指令要求向處理器發(fā)送信息，執(zhí)行相應操作;升降電機模塊用于接受來自處理器的控制命令，對晾衣桿實現(xiàn)上升和下降控制;照明驅動模塊用于環(huán)境照明。

3.2 擴展主模塊

該模塊由WiFi模塊、語音模塊、熱釋電傳感器、超聲波傳感器、紅外溫度傳感器和環(huán)境溫濕度傳感器組成。WiFi模塊用于接收來自云端的指令，并將指令發(fā)送至處理器，執(zhí)行相應操作，同時將傳感器檢測到的數(shù)據(jù)經(jīng)由云端發(fā)送至手機用戶端，進行數(shù)據(jù)顯示;語音模塊用于接受用戶發(fā)出的語音信息，并將其轉換為對應指令發(fā)送至處理器，從而進行相應操作;熱釋電傳感器用于檢測晾衣架下方是否有人，若有人則啟動超聲波傳感進行測距，自動控制晾衣桿的升降高度;紅外溫度傳感器用于測量和判斷衣物的干濕情況;環(huán)境溫濕度傳感器用于測量空氣的溫度和濕度值。

3.3 擴展子模塊集

4 操作流程

本設計方案備有三種控制形式：遙控器控制、語音控制、手機App控制。其中功能分配如下圖2 所示，通過無線遙控器可以進行最基本的晾衣架控制：消毒、照明、風干、烘干、升降;語音控制除了基本控制外，還可以對滅蚊燈進行控制;手機App控制在語音控制的基礎上，增設數(shù)據(jù)顯示功能，相關數(shù)據(jù)盡在掌握。其中，遙控器控制和語音控制都屬于本地控制，手機App控制屬于遠程控制。

如圖3所示，遙控器控制操作流程：無線遙控器發(fā)射電磁波信號，基礎主模塊中的遙控模塊接收后執(zhí)行相關驅動，實現(xiàn)部分指定功能目標;

語音控制操作流程：用戶發(fā)出語音指令，語音模塊進行語音識別并與初始設定語音庫匹配，識別成功后通過擴展主模塊中語音模塊執(zhí)行相關驅動，實現(xiàn)部分指定功能目標;

手機App控制流程：用戶在手機App上進行指令操作，指令信息上傳至云端服務器，設備通過WiFi模塊與服務器建立通信，接收到指令信息后通過基礎主模塊執(zhí)行相應驅動;同樣的，晾衣架傳感器采集的各方面數(shù)據(jù)也經(jīng)由云端服務器發(fā)送至用戶手機，實現(xiàn)全部功能目標。

5 結論

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等IT及通信技術的迅猛發(fā)展，基于大數(shù)據(jù)收集與存儲的數(shù)據(jù)挖掘分析為提升產品的服務價值提供了強力支撐。本設計之智慧晾衣架是第一期產品設計的功能構建，未來該產品的升級目標是建立一個標準化的軟硬件開發(fā)平臺，打造一個真正智能化的服務管理平臺。具體來說，是在該智能化的平臺上實現(xiàn)晾衣架的運行、管理和服務。通過深層次的晾衣架數(shù)據(jù)挖掘和分析，從中提煉出更有商業(yè)價值的信息，并將其升華出來，結合軟件化的服務、管理理念和制度，從而實現(xiàn)一個晾衣架全生命周期的服務和管理。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】