基于单片机的户外智能晾衣架的设计

文章编号：１００７—１４２３（２０１７）３０—００３７—０４　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉ　ｓｓｎ．１００７—１４２３．２０１７．３０．００８　基于单片机的户外智能晾衣架的设计　裴娅男　（山西大学商务学院信息学院，太原０３００３Ｉ）　摘要：　利用现有普通晾衣架的物理基础上加入单片机等相关硬件，实现一个具有自动功能的智能晾衣架，通过红外遥控操　作实现晾衣架的自动模式和手动模式。该系统以单片机ＳＴＣ８９Ｃ５２作为主控制芯片，结合辅助电路光敏电阻，信号　转换电路，雨滴检测电路，步进电机，ＬＥＤ指示灯电路和红外遥控信号接收电路进行硬件设计，以Ｃ语言为编程语言　在编程软件上进行的程序设计，实现软硬结合的智能化晾衣架。该系统的功能概括为：自动模式下可自动根据光照　的强度和雨滴检测状态进行智能控制收衣服操作，通过红外遥控器控制智能晾衣架的自动模式和手动模式。　关键词：　单片机；红外遥控；雨滴检测　０　引言　在电子信息发展的时代下，人们的生活水平不断　提高，这些的提高都主要表现在“衣食住行”四个方面，　本文所设计的新型户外智能晾衣架主要以ＳＴＣ８９Ｃ５２　单片机为核心　，由光敏电阻、红外遥控、信号转换、　ＬＥＤ指示灯、雨滴检测等模块组成，可以实现一个智能　化的光控和红外遥控遥控的智能晾衣架，以及自动模　式和手动模式的变化。　“衣”的首位可见其重要性，成千上万价格的高品质衣　服，随处可见的干洗店，都是对“衣”的爱护和重视，但　不是每个热爱穿着重视衣冠的人们每次把衣服拿去专　１　系统总体设计方案　根据现有的晾衣架结合单片机应用技术，本系统　要实现自动模式、手动模式以及通过红外遥控器进行　卖店清洗的，大部分都是自己清洗然后挂在阳台等地　方，等衣服晾干后进行收纳。但天气的多变，出门在外　的上班族往往无法第一时间赶回家收拾而导致衣服淋　湿，或者在外出差无法天黑后收拾衣服导致衣服在外　连挂好多天。这些外在因素经常会使得心爱的衣服受　到破损…。　手动模式和自动模式的切换。整个系统的结构构成：　系统供电部分，传感器数据采集部分，输出控制部分，　主控芯片处理部分，系统结构框图如图１所示。　当今市场上的晾衣架类型可概括为以下两种：一　种是普通不锈钢或者塑料拼接而成的的落地式晾衣　架，该晾衣架的形状千奇百怪，常见的有ｘ形状，筷子　排列形状等，利用转轴螺丝等组合起来就能使用，这使　得制造简单。它的优点是制作起来简单，安全实用，缺　点在于死板占用面积；另一种是电动式的晾衣杆，该款　式具有多种类型，但大部分都是依靠马达的转动带动　晾衣杆的上升下降，无法实现衣架的伸出与收回。　图１系统框架罔　现代计算机２０１７．１０下　囝　２系统硬件设计　２．１雨滴采集电路　雨滴采集电路采用的是雨滴采集传感器和电压比　较传感器为一体的雨滴传感器，系统接上电源，模块上　电源指示灯保持常亮表示模块可正常运行，面板上的　水滴变化情况能根据开关指示灯进行判断，如果输出管　ＤＯ输出高电平与此同时开关指示灯灭了，可以得出此　２．３光线采集电路　本系统的光照采集的电路应用中光敏电阻与一个　ＩＯＫ的现在串联，与电压比较器ＬＭ３９３的正输入端口　连接，滑动变阻器连接到电压比较器的负输入端口，当　光照强度变化后光敏电阻的阻值随着变化．则电压比　较器两端的电压就会发生变化，当电压大于滑动变阻　器的电压时单片机的Ｐ１．１口就会输出，ＬＥＤ就会亮　光线采集电路如图４所示：　时面板上没有水滴，如果ＤＯ输出管输出为低电平与　此同时开关指示灯点亮，可以得出此时面板上有水滴，　可直接将输出管ＤＯ与单片机的Ｉ／Ｏ口进行连接１　ｌ，该传　感的输出接口接到单片机上，雨滴采集电路如图２　所示：　ＶＣＣ　Ｐｏ．０　Ｐ０．１　ＰＯ．２　ＰｏＩ３　Ｐｏ．４　Ｐｏ．５　３８　３７　３６　３５　３４　ＧＮ　一’卜二　Ｉ　Ｉ　ＩＶＣＣ　图２雨滴采集电路　图４光线采集电路　２．２红外模块电路　本系统采用的红外接收头传感器为ＨＳ００３８，接收　头的内部具有信号调节放大和整形等功能，将接收到　的信号先进行整形滤波，再将其放大和相应的解调工　２．４电机驱动电路　本系统选择的是２８ＢＹＪ一４８步进电机Ｉ　Ｉ．所用电机　为一个脉冲转动３．７５度，设定一次转动３０度，在控制　时输入相应倍数的固定脉冲数量，同时通过改变输出　作后，再以单片机能读出的ｒｒＩ’Ｌ电平形式发送到到单　片机的Ｉ／Ｏ上。红外线的发送方采用ＮＥＣ标准方案集　成于一体的编码和解码遥控器　Ｉ，每一个按键都有对应　端给它的脉冲的频率来控制步进电机的转动速度。　ＵＬＮ２００３Ａ是为了让系统采用的电机能正常工作　的驱动芯片，它由７组晶体管阵列结合电阻网络以及　直接的数据码，编码器会进行分析按键那个按键按下　再作出相应的操作控制红外发射管进行发射。红外接　收电路如图３所示：　钳位二极管网络组合来构成，工作时带动能力强，能广　泛应用，它在驱动本系统用到的器件外的同时还能让　直流电机等器件工作。它能够承受高压强、大电流。　它是达林顿阵列的驱动器，达林顿晶体管放大倍数比　普通三极管高。当步进电机运行时，【六】为步进电机内　部结构繁琐，并且和它相连通的器件较多，因此较大的　扭力才能带动其工作，这就需要用到内部结构中的电　阻网络配合，达到最理想的驱动状态。步进电机驱动　模块和驱动芯片以及和单片机接连的示意图如图５　所示。　囝　现代计算机　ＵＬＮ２００３＾　２　１５｝＿　３　ｌ４　４　１５Ｉ２６　１Ｉ　７　１０　８　９　一　Ｐ５　３　Ｅ　５　上　“＊～　图５步进电机电路图　３　软件设计　本系统的主要流程图工作原理为．在系统上电后，　必须先把系统中每个模块初始化，才能使得整个系统　里的器件正常运行，包括步进电机的驱动，雨滴传感器　采集的初始化，红外遥控信号采集的初始化等等，在初　始化过后进入循环检测中，再循环检测时时刻刻检测　图６主程序流程图　４　结语　本文对基于ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的户外智能晾衣架　核心技术、整体框架以及详细内容给出了全面的分析，　判断红外的信号指示，并将信号的模式进行分析为自　动模式或者手动模式，然后根据不同模式下进行相应　的检测。在运行过程中，遥控器发出的命令为高级中　断，以此来确保用户想要在白天且不下雨的状况下可　以收回衣物，特别的在有光照时水滴的检测中断优先　级别高于光照检测中断，以此来确保在白天遇到下雨　并给出了户外晾衣架的硬件电路设计以及软件设计过　程，并且经过实验进行验证本次设计基本能够完成所　需功能。与传统相比，本文设计的户外智能晾衣架具　有如下优点：当处于白天并且没有下雨的状态下晾衣　杆会自动旋转到晾衣服状态，当夜晚或者检测到下雨　时进行自动收衣服动作；利用红外遥控器上的按钮进　行控制衣服的收衣和晾衣服操作，一个收衣服按钮一　个晾衣服按钮；通过红外遥控器进行手动模式和自动　的情况时，晾衣杆能收回。其中电机驱动部分电机使　用单双八拍工作方式：有四个相位Ａ、Ｂ、ｃ、Ｄ，通过移　位转换、定义数组、每组分别赋值、最后取值的办法来　赋值，来实现一步步的转动。主程序流程图如图６　所示：　模式的切换。此款智能晾衣架结构简单、设计合理、维　护方便。　参考文献：　【１１车喜龙．基于ＺｉｇＢｅｅ的智能家居系统终端控制器的研究与设计【Ｄ】．西安：长安大学，２０１　３．　［２】郭天祥．新概念５ｌ单片机ｃ语言教程一入门、提高、开发、拓展【Ｍ】．北京：电子工业出版社，２００９，３５—５５　【３】许晓东．家居智能化生活真精彩【Ｍ．消费日报，２０１４，０２—２６（Ｂ０１）．　ｆ４】郑晓霞．基于ＡＴ８９Ｓ５１单片机实验开发系统设计【Ｄ】．内蒙古：内蒙古大学，２００９．　【５阔连俭，臧曙光，莫亦飞，屈晓龙．基于单片机和传感器的智能晾衣架系统设计［Ｊ１．制造业信息化．２０１３　作者简介：　裴娅男（１９８５一），女，山西太原人，教师，硕士，研究方向为信号与信息处理　收稿日期：２０１７—０９—０７　修稿日期：２０１７—１０—２０　（下转第４５页）　现代计算机２ｏ１７．１０下　＠　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｌｉｎｉｃａｌ　Ｐａｔｈ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ＰｌａｔｆＯｒｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＳａａＳ　ＭｏｄｅＩ　ＷＵ　Ｐｅｉ－ｓｈａｎ　，ＬＩ　Ｌｉ－ｙａｎｇ　，ＬＵ　Ｗｅｉ—ｈｏｎｇ　，ＦＥＮＧ　Ｈａｉ—ｙａｎ　（１．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｃｅｎｔｅｒ；２．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｍｏｔｈｅｒ＆Ｃｈｉｌｄｒｅｎ　Ｈｏｓｐｉｔａ１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｃｌｉｎｉｃａｌ　ｐａｔｈｗａｙ　ｉｓ　ｆｏｃｕｓｅｄ　ｏｎ　ｓｏｍｅ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｄｉｓｅａｓｅ　ａｎｄ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ　ａ　ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｔｈａｔ　ｉｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｉｍｅ　ｔｈｅ　ｐａｔｉｅｎｔ　ｖｉｓｉｔｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｊｅｃｔ，ｔｈｅ　ｏｒｄｅｒ　ａｎｄ　ｔｉｍｅ　ｌｉｍｉｔｓ　ｆｏｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｔｏ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｍａｎａｇｅ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｎ　ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ　ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｒｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｄｉｃａｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈ－　ｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ　ｔｒｅｎｄｓ　ｉｎ　ｏｕｒ　ｃｏｕｎｔｒｙ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ，ｓｕｍｍａｒｉｅｓ　ｔｈｅ　ｉｍｂａｌａｎｃｅ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｓ　ｍｅｄｉｃａｌ　ｉｆｏｒｍａｔｎｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｓｓｅｎ－　ｔｉｌ　ａｔｒｅｎｄｓ　ｏｆ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｈｏｓｐｉｔａｌ　ｉｆｏｒｍａｔｎｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ＳａａＳ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｓｅｒｖｉｃｅ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｉｄｅａｓ，ｅｓ－　ｔａｂｌｉｓｈｅｓ　ａ　ｐａｔｉｅｎｔ—ｃｅｎｔｅｒｅｄ，ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ—ｂａｓｅｄ　ｃｌｉｎｉｃａｌ　ｐａｔｈｗａｙ　ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ，ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｎｅｅｄｓ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉ—ｔｅｎａｎｔ　ｃｌｉｎｉｃａｌ　ｐａｔｈｗａｙ　ｍａｎａｇｅ－　ｍｅｎｔ　ｐｌａｔｆｏｒｍ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：　ＳａａＳ；Ｃｌｉｎｉｃａｌ　Ｐａｔｈｗａｙ；Ｒｅｇｉｏｎａｌ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｃａｒｅ；ＳＯＡ；ＨＩＳ；Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｕｎｉｏｎ　（上接第３９页）　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｏｕｔｄｏｏｒ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｄｒｙｉｎｇ　Ｈａｎｇｅｒ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　５１　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｃｈｉｐ　Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　ＰＥＩ　Ｙａ—ｎａｎ　（Ｉｆｏｒｎｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｈｏｏｌ，Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｓｈａｎｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉｙｕａｎ　０３００３　１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｕｓｅｓ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｏｒｄｉｎａｒｙ　ｄｒｙｉｎｇ　ｒａｃｋｓ　ｔｏ　ｊｏｉｎ　ｔｈｅ　ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｈａｒｄｗａｒｅ，ａｃｈｉｅｖｅｓ　ａｎ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｄｒｙｉｎｇ　ｒａｃｋ，ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｒｅｍｏｔｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｒａｃｋｓ　ｏｆ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｍｏｄｅ　ａｎｄ　ｍａｎｕａｌ　ｍｏｄｅ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｓｅｓ　ｔｈｅ　ＳＴＣ８９Ｃ５２　ｓｉｎｇｌｅ　ｃｈｉｐ　ａｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｈｉｐ，ｃｏｍｂｉｎｅｓ　ｔｈｅ　ａｕｘｉｌｉａｒｙ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｒｅｓｉｓｔｏｒ，ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ，ｔｈｅ　ｒａｉｎｄｒｏｐ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ，ｔｈｅ　ｓｔｅｐｐｉｎｇ　ｍｏｔｏｒ，ｔｈｅ　ＬＥＤ　ｉｎｄｉｃａｔｏｒ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｒｅｍｏｔｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｔｏ　ｃａｌ／ｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　Ｃ　ｌａｎｇｕａｇｅ　ａｓ　ｔｈｅ　ｐａｒｅｎｔ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｌａｎｇｕａｇｅ．Ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅ　ｓｙｓｔｔｅｍ　ｉｓ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｓ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｍｏｄｅ　Ｃａｎ　ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｃｏｎ—　ｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｃｌｏｔｈｅｓ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　ｌｉｇｈｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒａｉｎｄｒｏｐｓ．Ｔｈｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｍｏｄｅ　ａｎｄ　ｍａｎｕａｌ　ｍｏｄｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｌ—　ｌｉｇｅｎｔ　ｄｒｙｉｎｇ　ｒａｃｋ　ａｌｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｉｆｒａｒｎｅｄ　ｒｅｍｏｔｅ　ｃｏｎｔｒｏ１．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：　Ｓｉｎｇｌｅ—Ｃｈｉｐ；Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ；Ｒａｉｎ　Ｄｒｏｐ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　现代计算机２０１７．１０下