基于单片机的智能晾衣架控制系统的设计与实现.docx
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1、基于单片机的智能晾衣架限制系统的设计及实现董阳通信工程专业通信1301班学号130250004指导老师李丽芬副教授摘要现在都市的生活越来越忙,很多人都没有时间和精力来管理一些细微环节上的东西,比如,在合适的阳光温度时间内晾晒衣服。针对这来问题我们起先了探讨,通过对智能晾衣架限制系统的设计及实现的不断探究,得到了比较好的设计思路。通过运用DHTll温湿度传感器、光敏电阻等元件,对环境的变更进行检测,然后再将测量数据传递给STC89C51单片机,单片机的核心板再对所测量的温湿度和光线的强弱进行判别,驱使电机进行正转或者反转,达到智能晾晒衣物的目的。在温湿度检测方面运用的是DHTIl传感器模块,该模
2、块将测量得到的数据及设定值进行对比,假如湿度超越过设定值,系统会默认回收晾衣架,发送脉冲信号来限制电机收回晾衣架。针对光照强度方面的检测我们选择运用光敏电阻,光照强度的变更会使电阻阻值产生相应的变更,单片机将变更后的阻值及设定值进行对比,假如超过设定值,则限制电机进行转动,使衣架收回,从而实现智能晾衣服的目的。关键词:智能STC89C51DHTllDesignandImplementationofIntelligentClothesHangerControlSystemBasedonSingleChipMicrocomputerAbstractNowthecitylifemoreandmore
3、busy,alotofpeopledonothavethetimeandenergytomanagesomeofthedetails,forexample,intheappropriatetemperatureofthesundryingclothes.Inordertosolvethisproblem,westartedtheresearch,throughtheintelligentclotheshangercontrolsystemdesignandimplementationofcontinuousresearch,getabetterdesignideas.ByusingtheDHT
4、11temperatureandhumiditysensor,photosensitiveresistanceandothercomponents,thechangeofenvironmentweredetected,andthenthemeasurementdataaretransmittedtotheSTC89C51microcontrollercoreboardmicrocontrollertomeasurethetemperatureandhumidityandlightintensitydiscrimination,motordrivenforwardorreverse,achiev
5、estheintelligentclothesdryingpurpose.UsedinthedetectionofthetemperatureandhumidityDHT11sensormodule,themodulewillbemeasureddataarecomparedwiththesetvalue,ifthehumidityisbeyondthesetvalue,thesystemwilldefaultrecoveryracks,sendpulsesignaltocontrolthemotorbackracks.Similarly,thephotosensitiveresistorfo
6、rdetectingthelightintensityofthelightintensity,thechangeswillcausetheresistancechange,willchangetheresistancecomparedwiththesetvalue,ifitexceedsthesetvalue,thencontrolthemotortorotate,theclotheshangertorecover,soastoachievethepurposeofintelligentclothes.Keywords:intelligentSTC89C51DHTll目录刖S1第1章绪论1第L
7、l节选题背景1第L2节探讨方法及目的2第L3节探讨意义3第2章系统总体设计3第2.1节总系统设计框图3第2.2节系统组成概述4第2.3节限制系统核心选择4第2.4节湿度检测模块选择4第2.5节遥控电路设计5第2.6节遥控放射模块参数5第2.7节光强检测模块选择5第2.8节电机模块选择6第2.9节系统设计要求6第3章限制系统硬件设计7第3.1节单片机的介绍及其工作系统设计7第3.2节温湿度传感器电路10第3.3节光敏检测电路13第3.4节直流电机驱动电路14第4章限制系统设计16第4.1节程序流程图16第4.2节程序设计错误!未定义书签。第4.3节系统初始化17第4.4节温湿度检测19第5章系统
8、整体调试21第5.1节系统仿真演示22第5.2节硬件实物的焊接24结论27附录28参考文献29致谢30前言科技是第一生产力科技的进步推动着人类生活的进步,人们对生活也起先不断的追求智能化,这种形式促使各国也在家具智能方面起先了深化的探讨。人工智能化的产生以及运用使人们对家电、照明、窗帘管理限制和防盗报警等智能化方面的探讨更进了一步,促使人们生活向全面人工智能化也更近了一步。但是,在各项人工智能的家具中针对晾衣工具这个方面的探讨我国并没有得到很大中的重视和探讨,甚至可以用没有什么变更来形容,所以其市场探讨价值很高,特别利于我们开发探讨。现在在我国大多数一般用户生活中,很少会存在能够随着外界环境变
9、更而硬件自身够功进行变更的智能晾衣架,从而达到自动收缩或者伸展晾衣架的目的。常见的一般晾衣架在实际生活活中并不是很人性化帮助人们生活便利,并且很多常见的问题不能够解决。例如,我们工作不在家时,突然下起雨,在外面晾洗的衣服不能够刚好回收而导致重洗;晚上因为加班不能够回家,晾晒的衣服也不能够刚好回收造成损失,并且在酷热夏日,我们因为工作繁忙的缘由通常会导致把洗好的衣物晾晒在室外一成天,而不能刚好收回。假设我们不在家,但是在夏天的正午时候不能够把衣物回收到屋子里,导致衣物暴晒,这样的现象在我们平常的生活中最为常见,所以一般的晾衣架对我们的衣物损害极大。虽然在国际上有很多大的厂家对智能晾衣架有肯定的探
10、讨,但是他们所探讨量产的智能晾衣架大都是半智能化的,用户只能经过电路按键等限制方式使衣物达到垂直升降晾晒衣服的目的。基于这一现状我的设计思路是运用DHTll温湿度传感器和光传感器来检测室外的天气温度和光照的状况,然后得到当下天气信息,这些信息再由传感器传输到单片机,单片机再通过脉冲信号使电机进行转动,进而达到智能晒衣物的目的。第1章绪论第Ll节选题背景科技是第一生产力科技的进步推动着人类生活的进步,人们对生活也起先不断的追求智能化,这种形式促使各国也在家具智能方面起先了深化的探讨。人工智能化的产生以及运用使人们对家电、照明、窗帘管理限制和防盗报警等智能化方面的探讨更近了一步,促使人们向全面人工
11、智能化也更近了一步。但是,在各项人工智能的家具中针对晾衣工具这个方面的探讨我国并没有得到很大中的重视和探讨,甚至可以用没有什么变更来形容,因此智能晾衣架也有很大发展空间,其市场探讨价值很高,并且慢慢的这种生活模式将会吸引社会的很大关注。第L2节探讨方法及目的1.2.1探讨目的现在在我国大多数一般用户生活中,很少会存在能够随着外界环境变更而硬件自身够功进行变更的智能晾衣架,从而达到自动收缩或者伸展晾衣架的目的。常见的一般晾衣架在实际生活活中并不是很人性化帮助人们生活便利,并且很多常见的问题不能够解决。例如,我们工作不在家时,突然下起雨,在外面晾洗的衣服不能够刚好回收而导致重洗;晚上因为加班不能够
12、回家,晾晒的衣服也不能够刚好回收造成损失,并且在酷热夏日,我们因为工作繁忙的缘由通常会导致把洗好的衣物晾晒在室外一成天,而不能刚好收回。假设我们不在家,但是在夏天的正午时候不能够把衣物回收到屋子里,导致衣物暴晒,这样的现象在我们平常的生活中最为常见,所以一般的晾衣架对我们的衣物损害极大。虽然在国际上有很多大的厂家对智能晾衣架有肯定的探讨,但是他们所探讨量产的智能晾衣架大都是半智能化的,用户只能经过电路按键等限制方式使衣物达到垂直升降晾晒衣服的目的,但是这样的设计并不能完备的晾晒衣服并且让其对衣服无损伤,通过用单片机为核心的设计可以很好解决这个问题。整个系统的工作过程为,单片机经过DHTIl温湿
13、传感器来获得当下天气状况,当室外的温度或湿度为系统设定数值的时候,单片机会发送信号驱使电动机进行转动,来完成智能晾晒衣服目的。另外,在转动的过程中当传动杆接触到位置开关时,电机就会中止转动;在雨过天晴的时候阳光会比较足够,此时间敏电阻会因为光照变更的缘由使自身阻值产生变更,并将其变更信息发送给单片机,单片机在程序的指引下对光照强度进行推断,然后发送脉冲信号给电机,使电机进行转动进而实现智能晾衣。1.2.2探讨方法(1)文献法。由于本探讨将会触及到很多单片机方面的绘图以及变成等方面的学问和技术,为了能够更好的完成探讨,所以须要对大量的期刊杂志等书籍进行阅读、整理和分析。这样做能够快速而且有效的获
14、得大量对本探讨由有利的信息和材料,因此成为探讨方法不行缺少的部分。(2)视察法。合理的视察对探讨有很大的帮助,这种探讨方法具有很强的目的性和支配性,在试验中往往能达到意想不到的效果,从而开拓人们的思路,招致新的发觉,因此也成为探讨方法不行缺少的部分。第L3节探讨意义依据现阶段的晾衣架开发状况,本设计方法能够把人们从原始的晾衣操作方法中解脱出来,实现智能生活化。这种智能晾衣架除了人工智能外还有其他的优点,例如占地面积相对其他的晾衣架而言较小,并且它的操作方法也特殊简洁,能够通过遥控来实现人工伸展和收回,它的外观也有很高的美观性。相对其他晾衣架而言这种设计方式的晾衣架大大避开了那些操作麻烦方面的问
15、题。它的工作方式是,各个相应的检测模块在获得到这个时候的温湿度或者光的强度后会把自己获得的东西发送给单片机,单片机会发送相对应的信号来驱使电动机进行转动,实现晾衣服的功能。第2章系统总体设计第2.1节总系统设计框图本设计运用STC89C51单片机,同时再通过温湿度传感器和光敏电阻等装置来协作来检测外界的环境变更,把他们自己获得的信息发送给单片机,再使单片机来驱使电机转动,完成智能晾衣功能,对于智能晾衣架的总体设计框图如图2.1所系统总体限制框图示:图2.1系统总体限制框图第2.2节系统组成概述系统主要由:限制系统核心、湿度检测模块、光强检测模块、电机驱动模块、直流电机、拨码开关模块和显示模块。
16、限制系统核心作为系统的限制核心和数据处理中心;湿度检测模块用来采集环境湿度信号;光强检测模块用来采集环境光强信号;电机驱动模块用来功率放大驱动电机正反转,进而带动晾衣架做伸出或缩回运动;拨码开关模块是用来设置系统工作模式,并在手动工作模式下,设置晾衣架的伸出或缩回;显示模块用来显示湿度数据、光强状况、晾衣架状态等内容。第2.3节限制系统核心选择方案一:采纳STC89C51作为系统的限制器。STC89C51是一种性能好、功耗低的8位结构的微处理器,其内部配置了系统可编程的8K的FIaSh存储器3。该芯片性能稳定、抗干扰实力强;并且能够敏捷的编程和设计,在很多的工业限制现场和嵌入式系统中都可以特别
17、有效的担当限制任务。方案二:采纳FPGA作为系统的主限制器。FPGA的功能特别强大,对于很多具有困难逻辑功能的限制系统均可作为系统的核心;并且开发的系统具有较小的体积、极高的集成度、极强的稳定性、丰富的硬件资源、扩展易实现、处理速度快,通常用于限制功能困难、限制要求较高的限制系统中,但该限制器价格很高、编程较单片机困难很多。本系统逻辑功能简洁,仅仅须要读取传感器和拨码开关信号、限制电机、限制显示屏,对限制器的数据处理实力要求不是很高,STC89C51单片机完全能达到限制要求,从性价比方面考虑选择方案O第2.4节湿度检测模块选择方案一:采纳DHTIl传感器采集湿度,该传感器集测温、测湿度为一体,
18、输出为数字量信号,数字量信号以经内部校准。传感器采纳专业的集成数字传感器技术,其具有极高的稳定性和极强的牢靠性。传感器内部设置了一个感温元件和一个感湿元件,输出为总线形式,可干脆及单片机相连。该传感器不仅性能特别优越,价格也特别低廉,在很多低成本限制系统中被应用。方案二:采纳HR202电阻型湿度传感器,HR202湿敏电阻其核心感湿元件是一种新型的高分子材料,该材料具有很宽的感湿范围,并且常见稳定有效,可广泛的应用在仓库、大棚等须要检测、限制湿度的系统中,但该传感器不能干脆通过直流驱动,采集信号要通过A/D转换,因此电路设计较为困难。综合考虑性能和读取方式,DHTll虽然编程较为困难,但其外围电
19、路简洁,可通过单片机I/O口干脆读取,所以选择方案一作为系统的湿度检测模块。第2.5节遥控电路设计对于遥控方面所采纳的模块是SC2262和SC2272,它们用于遥控和接收,其中遥控电路图如图2.2所示:图2.2遥控电路遥控器设计部分将运用12V电池对其进行供电,当按下按键后电池的正极才能够使其芯片和放射模块的电源端相互连通并发出信号,之所以有这样设计是为了能够更好地确保电池的耐用。其中接收部分的电路图如2.3接收电路所示:图2.3接收电路接收电路输出端经过NPN三极管9013将输出的高电平转变成低电平,这样的设计便利了单片机能够更好的识别低电平变动。第2.6节遥控放射模块参数1、通讯方式:调幅
20、AM2、工作频率:315MHZ/433MHZ3、频率稳定度:75KHZ4、放射功率:500MW5、静态电流:0.IUA6、放射电流:350MA7、工作电压:DC312V第2.7节光强检测模块选择方案一:采纳光敏电阻采集光强。光敏电阻的阻值受环境光强影响,随光强不同,阻值也会随之而变更。通过将电阻值转化成电压信号、再经电压比较器比较得到电平信号,得知外部环境光照的强弱1。光敏电阻价格极为便宜,只需简洁的处理电路即可达到系统的要求。方案二:采纳GY-30采集光强。GY-30是一款数字光强检测模块,采纳ROHM原装BH单片机可以干脆读取,不须要开发人员进行标定。该方案电路简洁、可以采集精确的光照强度
21、,但编程特别困难。综合考虑,系统中只要对光的强弱做作一个区分,并不须要采集出精确的数值,从程序编写的难以程度上考虑,选择方案一作为系统光强检测模块。第2.8节电机模块选择方案一:利用L298N芯片驱动电机,该芯片是专用的电机驱动芯片。每个L298中配置了两个H桥电路,可能够对两个小型直流电机进行正反转运行限制。芯片的使能端干脆接在逻辑电压的高、低上,能够实现电机的转动和停止;也能够将单片机输出PWM接在芯片的使能端上,通过变更PwM的占空比来对电机转速进行调整,用来须要调整转速的系统中。L298具有很强的驱动实力,在其可以驱动电压范围内,可以供应的最大驱动电流是2A。L298还具有过热爱护和电
22、流反馈检测功能,是一种平安、牢靠的电机驱动方案。方案二:利用限制继电器组成电机驱动模块,通过四个继电器组成来实现电机的正反转限制,并通过触点动作速度实现电机调速。这种实现方式电路简洁,但是继电器的响应时间较长,并且常见的开通、关断会造成继电器的寿命降低,牢靠性较低。综合考虑,为增加系统的牢靠性、提高性能,电机驱动模块选择方案一作为系统的电机驱动模块。第2.9节系统设计要求在智能晾衣架的探讨设计中,应达到以下几点要求:(1)简洁性:智能晾衣架是为现在生活节奏快的上班一族设计,因此本设计必需操作简洁,因为劳碌一天的上班族是不情愿在这些小事上花费精力。而且本设计就是为了解决生活小事,若是操作繁杂,这
23、就及我们的初衷恰恰相反的,所以此设计必需操作简洁。(2)经济性:本设计拥有着大量的潜在市场,是能够在家庭中应用的。所以必须要设计合理。设计合理中经济性尤为重要,而且我们设计的是智能晾衣架,作为一个晾衣架本身功能来说,就确定了本设计的产品价格就不能太高。并且,任何人都宠爱性价比高的产品。所以我们的设计应当追求物美价廉。这就要求我们不仅要技术先进,经济上也要更加合理。(3)好用性:本设计是工具,因此我们设计应当多考虑一些好用功能,不能设计那些不好用的功能。本设计针对的是常常在露天晾晒衣物的人群设计,所以在设计过程中也会做一些调整,添加好用的功能,削减冗杂而不必要的功能。(4)平安、牢靠性:因为智能
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