基于單片機(jī)的智能晾衣控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

許克杰

摘要：為了進(jìn)一步優(yōu)化傳統(tǒng)的晾衣程序，相關(guān)學(xué)者結(jié)合當(dāng)前晾衣架系統(tǒng)的具體研究現(xiàn)狀，在單片機(jī)的基礎(chǔ)上，對智能晾衣控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化和設(shè)計，讓此系統(tǒng)操作變得更加簡單，節(jié)約了一定的占地空間。基于此，需要在硬件設(shè)計和軟件等角度出發(fā)，實現(xiàn)對單片機(jī)智能晾衣系統(tǒng)的優(yōu)化和設(shè)計。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);智能晾衣控制系統(tǒng);設(shè)計與實現(xiàn)

現(xiàn)如今，人們追求個性化和自動化的生活方式，并且對家裝的要求也越來越高。在此背景下，越來越多的人性化和智能化控制技術(shù)在家居設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。智能晾衣控制系統(tǒng)就是其中的一種，它在人們生活中的有效應(yīng)用，能夠優(yōu)化晾衣程序，節(jié)約一定的空間，從而進(jìn)一步提高人們的生活質(zhì)量。

一、智能晾衣控制系統(tǒng)研究的現(xiàn)狀

目前，人們在生活中普遍都是將衣物晾曬在陽臺內(nèi)部，或者是外部。這種傳統(tǒng)的晾曬衣物方式，一般會在陽臺內(nèi)天花板下，設(shè)置一些鋼筋掛鉤。大部分人習(xí)慣用一支撐桿將衣物支撐到晾衣桿，進(jìn)行晾曬。這種晾曬衣物的方式不僅費(fèi)時費(fèi)力，還會影響整體建筑結(jié)構(gòu)的美觀性。再加上，大部分家庭通常都是老人晾衣物，傳統(tǒng)的支撐收衣不僅費(fèi)神費(fèi)力，還非常容易扭傷老年人的筋胃，或是支撐不順扎傷到人體[1]。

隨后，出現(xiàn)了手搖晾衣架這種方式，手搖晾衣架改變了支撐晾衣架的傳統(tǒng)習(xí)慣，并且這種方式給眾多的家庭帶來了方便。但是，手搖晾衣架一般需要設(shè)置多個機(jī)械裝置以及支撐點，并且其需要多根網(wǎng)線布置，才能夠讓晾衣桿穩(wěn)定的上下和升降，這影響了陽臺的美觀性。同時，手搖晾衣架的升降每次都需要人工的轉(zhuǎn)換接頭，如果晾桿承載的衣物重量比較大，搖上去非常容易傷手。因此，需要在創(chuàng)新一以前的晾衣方式，基于單片機(jī)對智能晾衣控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計，實現(xiàn)對晾衣過程的自動化控制，改善人們的生活質(zhì)量。

二、基于單片機(jī)的智能晾衣控制系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)

（一）硬件設(shè)計

在對智能晾衣控制系統(tǒng)進(jìn)行時，要注意對單片機(jī)的選擇。一般情況下，設(shè)計人員會采用光照和雨滴兩個天氣信號，然后在此基礎(chǔ)上控制旋轉(zhuǎn)衣架。整個系統(tǒng)是利用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制的。當(dāng)天晴時，此系統(tǒng)可以將衣架轉(zhuǎn)出，對衣物進(jìn)行晾曬。在沒有陽光的時候，其就會自動轉(zhuǎn)到室內(nèi)，進(jìn)而防止衣服被淋濕，實現(xiàn)對整體晾衣流程的自動化控制。

1、整體設(shè)計圖

智能晾衣控制系統(tǒng)在實際的運(yùn)行中，設(shè)計人員要對其整體的設(shè)計圖進(jìn)行分析，主要利用光照傳感器以及雨滴傳感器，更有效地感知周圍的天氣情況，然后進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，進(jìn)而做出相應(yīng)的動作。在此過程中，設(shè)計人員需要設(shè)計出光照以及雨滴的閾值，主要是為了讓單片機(jī)有效控制衣架來回轉(zhuǎn)動，保證整體操作的智能化和自動化。

2、光照傳感器

要想在具體的設(shè)計中，實現(xiàn)對外部光照強(qiáng)度進(jìn)行準(zhǔn)確測量，保證智能晾衣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。設(shè)計人員要結(jié)合系統(tǒng)的具體情況，利用光敏電阻對光照進(jìn)行測量。在此過程中，會發(fā)現(xiàn)隨著光照的慢漸增強(qiáng)，光敏電阻會減小，在此時通過測量，能夠分析光敏電阻的電子變化范圍。如果是在光照強(qiáng)度很大的情況下，對光敏電阻進(jìn)行測量，就會發(fā)現(xiàn)其能夠達(dá)到幾百兆歐姆。在黑暗條件下，光敏電阻的阻值一般為幾兆歐姆。因此，為了加強(qiáng)對晾衣流程的有效控制，需要保證光敏電阻阻值和實際操作相匹配。

如，可以應(yīng)用10K電阻，將其作為上拉電阻，然后結(jié)合據(jù)實際的實驗情況，對光敏電阻值進(jìn)行有效控制。此外，電壓信號在輸出后，一般會通過電容濾波，這個時候信號波形更為了平滑，能夠提高單片機(jī)信號處理的速度，減少光照強(qiáng)度不穩(wěn)定等因素，對系統(tǒng)的誤判。

3、雨滴傳感器的設(shè)計

雨滴傳感器的主要功能作用是檢測是否要下雨，或者是雨量的大小。一般情況下雨滴傳感器的種類包括：（1）結(jié)合雨滴沖擊能量的變化情況，進(jìn)行相關(guān)的檢測;（2）應(yīng)用靜電的電容量變化，完成檢測;（3）利用光亮的變化，實現(xiàn)對外部環(huán)境的檢測。

4、衣架位置傳感器

在對此部分內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計時，通過會采用紅外傳感器，判斷衣架的具體位置。當(dāng)衣架運(yùn)動到紅外傳感器的范圍內(nèi)，紅外傳感器在此時就會發(fā)出信號，單片機(jī)在這個時候會讀取衣架的具體位置。因此，要想進(jìn)一步保證信號的穩(wěn)定運(yùn)行，需要在室內(nèi)和室外安裝紅外檢測傳感器，及時了解外界的變化情況。如果衣架位于室內(nèi)時，紅外傳感需要對衣架的位置進(jìn)行判斷，主要為了避免出現(xiàn)移動過度等情況。

5、STM32控制器

由于STM32控制器本身的性能比較強(qiáng)，所以在對其進(jìn)行設(shè)計時可以投入少量的成本。再加上其屬于一種低耗能的單片機(jī)，加強(qiáng)其在智能晾衣控制系統(tǒng)設(shè)計中的有效應(yīng)用，能夠降低能耗。同時，在STM32系列的單片機(jī)運(yùn)用中，一般會應(yīng)用集成AD模塊，主要是通過對控制器運(yùn)行的控制，實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)化以及音頻數(shù)據(jù)編碼，進(jìn)行保證紅外發(fā)射電路的有效性。

（二）軟件設(shè)計

1、分析系統(tǒng)整體情況

一般情況下，如果遇到下雨天氣，智能晾衣控制系統(tǒng)的動作會進(jìn)行轉(zhuǎn)移到室內(nèi)的操作。如果是陽光充足的天氣，其就會進(jìn)行轉(zhuǎn)移到室外的操作。由此可見，系統(tǒng)能夠根據(jù)天氣的情況，在此基礎(chǔ)上做出相應(yīng)的動作，從而的減少人為的操作，簡化晾衣的流程。

2、軟件容錯處理

設(shè)計人員主要采用時間累計的方式，對智能晾衣控制系統(tǒng)在運(yùn)行中的故障進(jìn)行判斷，結(jié)合具體的實驗結(jié)果，保證衣架能夠完成整個移動動作，控制其時間大概為20秒。如果一旦累計時間超出了所設(shè)計的時間，也就說證明衣架的位置傳感器并沒有檢測到衣架的位置。這就需要對此系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)[2]。

3、軟件算法

通過系統(tǒng)初始化和外設(shè)初始化的基本計算后，相關(guān)的設(shè)計人員可以結(jié)合陽光與雨滴等內(nèi)容，設(shè)計閾值，實現(xiàn)對光照強(qiáng)度和雨滴強(qiáng)度的分析，在此基礎(chǔ)上讓系統(tǒng)做出更加準(zhǔn)確地判斷，檢查其是否需要出去進(jìn)行晾曬。當(dāng)陽光強(qiáng)度沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時，或者是在下雨和天黑等條件下，系統(tǒng)并不會自動晾曬衣物。需要注意的是，要結(jié)合系統(tǒng)的實際運(yùn)行情況，定期對其進(jìn)行全面檢查，避免其被東西卡住。

結(jié)束語

總而言之，要想進(jìn)一步改善當(dāng)前人們的生活質(zhì)量，實現(xiàn)生活方式的個性化和智能化，需要重視對智能晾衣控制系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化，科學(xué)選擇單片機(jī)。同時，還需要結(jié)合市場的需求，優(yōu)化衣架的結(jié)構(gòu)和工作方式，從而進(jìn)一步完善當(dāng)前的智能晾衣控制系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張士偉.基于單片機(jī)的智能晾衣架控制系統(tǒng)設(shè)計[J].價值工程，2019，38（3）：131-133.

[2]李時默.基于52單片機(jī)的智能晾衣架系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機(jī)產(chǎn)品與流通，2019，（9）：120-120.