基于ＳＴＭ３２ 的智能晾衣架的設計與實現

摘 要：針對目前市場上晾衣架結構復雜、功能簡單、智能化落后等問題，文章設計了一款基于 STM32的晾衣架系統。該系統由光散檢測模塊、雨滴檢測模塊、風干模塊、溫濕度傳感器模塊、紫外殺菌模塊電機驅動模塊組成。其采用 STM32 單片機進行總控制，通過檢測環境光強，在天明時將晾衣架轉移在屋外晾曬衣物，在天黑時將晾衣架轉移至屋內完成衣物的收回。當下雨時，在通過雨滴檢測模塊檢測到雨滴后，系統會自動將衣物轉移至室內。此外，該系統還可實現紫外殺菌和風干等功能。測試結果表明，該系統所有功能均能正常實現，可適用于商業生產。相較于傳統晾衣架，基于 STM32 的晾衣架系統具有結構精簡、操作簡單、結實耐用、性價比高等優點。

關鍵詞：晾衣架;單片機;光照;雨滴

中圖法分類號：TP331文獻標識碼：A

如今的晾衣架是一種集成了多種先進技術的智能家居產品，它具有晾衣、紫外殺菌、風干、光敏檢測、雨滴檢測等功能，使人們的生活更加便捷。在當前智能家居普及的背景下，晾衣架已成為人們生活中必不可少的一部分。本文旨在通過對晾衣架的設計與實現，探討如何打造一款功能齊全、性能穩定、使用方便的晾衣架系統，為用戶提供更好的生活體驗。

１ 功能預設

該系統需要實現的具體功能如下：

（１）天亮時晾衣架自動轉動至屋外，天黑時晾衣架自動轉動至屋內；

（２）突降雨水時晾衣架轉動至屋內，下雨天晾衣架不會轉動至屋外；

（３）夜晚紫外燈開啟并進行殺菌工作；

（４）下雨天（白天）風機工作，加速衣物的干燥，且夜晚風機停止工作，減少噪音；

（５）ＯＬＥＤ 顯示當前環境的溫度與濕度。

２ 總體設計方案

該系統以ＳＴＭ３２Ｆ１０３Ｃ８Ｔ６ 單片機為核心控制芯片，當環境光強或者天氣發生變化時，利用光敏檢測傳感器與雨滴檢測傳感器監測環境變化，紫外燈殺菌消毒，風機風干，并通過電機控制衣架轉動，天晴無雨／ 天黑時，將晾衣架轉動至屋外／ 屋內，晾曬／ 收回衣物。該系統樣機通過各種模塊監測晾衣架周圍的環境信息，按照預先設定的閾值和優先級，將晾衣架轉動到指定位置。該系統總體結構如圖１ 所示。

３ 硬件電路總原理

該系統硬件部分由ＳＴＭ３２ 單片機、光敏檢測模塊、雨滴檢測模塊、溫濕度傳感器模塊、風干模塊、紫外殺菌模塊、驅動電機模塊、ＯＬＥＤ 顯示模塊組成［１］ 。該實驗樣機的各個模塊都由ＳＴＭ３２ 核心控制板件控制。光敏檢測模塊檢測環境信息并處理后將結果反饋到ＳＴＭ３２單片機，然后由ＳＴＭ３２ 進一步處理信息，并將最終結果作用于驅動電機，以實現晾衣架的正常工作。雨滴檢測模塊工作時由雨滴檢測板傳遞信息（有雨滴或無雨滴）給監測小板，再將信息傳遞給單片機，由單片機來判斷晾衣架是否需要收回。風干模塊則是在陰雨天氣工作，模塊在接收到單片機輸出的信號后開始工作。溫濕度傳感器實時監測環境溫濕度，并在ＯＬＥＤ上顯示［２］ 。紫外殺菌模塊在夜晚對衣物進行殺菌，因為白天衣物被晾曬在屋外無需紫外殺菌模塊的輔助。ＯＬＥＤ 顯示屏顯示系統工作時的各種信息［３］ ，如溫度和濕度、光敏模塊的工作狀態、雨滴模塊的工作狀態等。該硬件系統的總電路圖如圖２ 所示。

４ 測試結果

４．１ 光敏檢測模塊測試

通電后對晾衣架進行光敏檢測模塊測試。先在光照強度大于光敏檢測模塊閾值的環境中進行測試，發現電機正轉，代表晾衣架轉動到屋外；另在光照強度小于光敏檢測模塊閾值的環境中進行測試，用手指遮住光明電阻，發現電機反轉，代表晾衣架轉動到屋內。經過多次合理測試后，２ 種環境下的實驗結果各自一致，光敏檢測模塊功能正常。光敏檢測模塊測試記錄如表１ 所列。

４．２ 雨滴模塊測試

首先在無雨滴的環境中進行模擬測試，發現電機此時只受光敏檢測模塊的影響，電機在環境光照強度大于光敏檢測模塊閾值時正轉，代表晾衣架轉動到屋外；電機在環境光照強度小于光敏檢測模塊時反轉，代表晾衣架轉動到屋內。其次在有雨滴的環境中進行模擬測試，發現電機此時只受雨滴檢測模塊的影響。不管是在環境光照強度大于閾值或是小于閾值的情況下電機都只反轉，代表晾衣架轉動到屋內。經過多次合理測試后，４ 種環境下的實驗結果各自一致，雨滴檢測模塊功能正常。雨滴模塊測試記錄如表２ 所列。

４．３ 風干模塊測試

通電后對晾衣架進行風干模式測試，因為測試的是風干模式，所以在天氣干燥無雨的環境中就不用進行測試了，只用在天氣濕潤有雨的環境中測試。為了在晚上減少風機工作產生的噪聲，晚上風機應處于未工作狀態。在雨滴檢測模塊的傳感器上滴水，模擬有雨的環境，以測試風機在２ 種（環境光照強度大于閾值和環境光照強度小于閾值）情況下的工作狀態。經過多次合理測試后記錄其結果。風干模塊測試記錄如表３ 所列。

４．４ 溫濕度傳感器模塊測試

系統通電后對晾衣架進行溫濕度傳感器模塊的測試。溫濕度傳感器在正常工作后會監測外部環境溫度和濕度的變化。本次測試在記錄初始溫度后，用手掌握住溫濕度傳感器來模擬升溫過程，并每隔３０ ｓ記錄１ 次數據，記錄４ 次升溫數據后進行降溫測試。松開手掌等待溫濕度傳感器自然降溫并每隔６０ ｓ 記錄１ 次數據。經測試得出結論，溫濕度傳感器正常工作。溫濕度傳感器模塊測試記錄如表４所列。

５ 結束語

本文主要設計研究的是一款以ＳＴＭ３２ 為核心控制板件的晾衣架。這款晾衣架不僅能夠縮放脫落，還能根據天氣情況自動進行衣物的晾曬與收回工作，使用戶能夠更輕松地完成晾衣活動。此設計由于個人的能力有限，掌握的知識面還不夠完善與全面，還存在一定的不合理，在有些方面還有待改進。

參考文獻：

［１］ 張立勇，王文軍．基于物聯網的智能防雨晾衣架設計與試驗［Ｊ］．南方農機，２０２２，５３（３）：１９３?１９５＋１９８．

［２］ 段明忠．家用智能防雨晾衣架的設計［Ｊ］．武漢工程職業技術學院學報，２０２２，３４（１）：２７?２９＋３６．

［３］ 王文峰，高瑩瑩．基于ＺｉｇＢｅｅ 組網技術的智慧病房系統設計［Ｊ］．物聯網技術，２０２１（１１）：９３?９４．

作者簡介：

粟俊涵（１９９９—），本科，研究方向：電子信息工程。