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SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION工业与技术

.1672--5042-9314

DOI:

智能晾衣架设计

何永晟

(重庆人文科技学院重庆401524)

摘要:人们平日所用的晾衣架大多采用的是比较传统的方式,这对于如今长时间在外工作而不在家中的人

们而言有着很大的不便,比如:在天气突然变化时不能及时地将衣物收回,因此传统的晾衣机已经渐渐跟不

上时代的步伐。为解决此问题,该文对智能晾衣架进行研究,采用AT89S51单片机作为主控制器,利用直流

减速电动机实现晾衣架的移动。手动模式时,遥控器对晾衣架控制;自动模式时,利用DHT11传感器检测湿

度,智能感应天气湿度,当空气中相对湿度超过设定值时,系统发出脉冲给电机自动收回晾衣架。利用光敏

电阻检测光线变化,当光线到达设定值时,晾衣架自动收回,从而实现对晾衣架的智能控制。

关键词:智能晾衣架AT89S51DHT11光敏电阻

中图分类号:TB472;TP212;:A文章编号:1672-3791(2022)09(b)-0070-04

DesignofIntelligentClothesHanger

HEYongsheng

(ChongqingCollegeofHumanities,Science&Technology,Chongqing,401524China)

Abstract:Theclotheshangerweuseisstillinthetraditionalway,whichisveryinconvenientforpeoplewhowork

,theclothescannotbetakenback

intime,‐

lem,thispaperstudiestheintelligentclothesrack,usesAT89S51singlechipmicrocomputerasthemaincontroller,

,theremotecontrol‐

lercontrolstheclothesrack;Inautomaticmode,DHT11sensorisusedtodetecthumidityandintelligentlysense

,thesystemsendsapulsetothemotor

thelightreachesthesetvalue,theclothesrackautomaticallyretracts,soastorealizetheintelligentcontrolofthe

clothesrack.

KeyWords:Intelligentclothesrack;AT89S51;DHT11;Photosensitiveresistance

当前一些企业所生产的智能晾衣架大多数是装置转动实现晾衣架的伸出与收回功能,以此达到晾衣架

于阳台里面,然后整个系统依据当时外界环境中天气能够智能化晾晒衣服和其他物件的目的。晾晒杆根据

状况的变化,促使主控芯片对其周边辅助电路的控制伸缩性可分伸缩杆和定杆,根据晾晒杆的数量又可分

来驱动晾衣架完成垂直方向上的升降,从而实现晾衣为单杆和双杆[1]。

架的智能化。但该设计主要是利用DHT11温湿传感1智能晾衣架系统总体设计

器来采集外界环境天气中的雨水、温度变化情况,

利用5477光敏电阻来感应光线的变化情况,继而用该设计的晾衣架可固定于阳台外,其一大大节省

DHT11、5477光敏电阻、AT89S51单片机来驱使电机的了空间,其二可避免衣物上的滴水落入房中。该晾衣

基金项目:2019年重庆人文科技学院教学改革项目《民办高校实****实训)管理与基地建设研究》(项目编号:

18CRKXJJG09)。

作者简介:何永晟(1985—),男,本科,实验师,研究方向为电子信息控制。

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图1总体设计框图图2软件控制框图

架在系统功能实现上设有自动和手动两种模式[2]。

一,自动模式下,系统通过温湿传感器电路、光敏传感系统软件结构的设计主要采用的是模块化和结构

器电路等检测电路来感应外界环境天气中的空气湿化的设计,便于对系统程序的编译、调试,依据整个系

度、光线强弱,再根据所设定的温度限定值和光线限定统所要实现功能的要求应用的主要模块有初始化模

值系统,自动判定是否超过限定值以此来实现衣架的块、中断处理模块、温湿度检测模块、光线检测模块、报

伸张和缩回。具体过程为当天空中下雨或者将要下雨警模块以及数码管显示模块、射频接收模块和射频发

时,空气中的湿度值会急剧增长,此时系统自动判定湿射模块等,具体如图2所示。

度值超过限定值而报警收回衣架,反之则伸张,但当在2系统硬件电路设计

下雨时无论光线如何变化衣架都不会伸张。第二,手对系统总体设计之后,需要依据该设计在功能实

动模式下,需要人为地控制遥控器,可以自主地调节晾现上的要求对其硬件电路进行分步的设计,因此该章

衣架的升降。遥控器通过射频发射电路与晾衣架的射主要是介绍硬件电路的具体设计,主要包括了主控芯

频接收电路互通信号,从而实现晾衣架的收回与伸出。片、温湿度检测电路、光线检测电路、驱动电路、遥控电

总体设计框图如图1所示。路以及外围电路的设计。

该系统采用AT89S51单片机作为控制核心,

过DS18B20温度传感器采集环境中的温度,并通过其该系统采用AT89S51为主控芯片。

内部的AD实现模数转换,通过其输出管脚将带有温度单片机系统基础电路主要包括晶振电路、电源电

路和复位电路这3个部分[3]。然后在外围加上适宜的

数据的数字信号传送给AT89S51单片机,单片机得到

扩展部分所组成的工作系统称为最小系统。最小系统

数据后对数据进行解码,然后将得到的温度数值通过

包括了时钟电路和复位电路。时钟电路中一般是在

LCD1602液晶显示出来。与此同时,在AT89S51内部,

AT89S51的18脚和19脚中间连接一个石英晶体和连

单片机将采集温度与设定温度进行比较,当温度值低

接两个C30的电容从而组成自激振荡的工作电路;复

于设定温度值时,就要关闭蜂鸣器模块,并且打开加热

位电路主要是依靠上电自动复位和手动按键复位两种

模块的开关;否则将进行超温报警并且关闭加热系统

方式来完成系统的复位功能,其中在主控芯片工作的

开关。

过程中,上电复位与手动复位的区别主要在于上电复

位是自动完成复位功能,而手动复位是需要依靠按键

选用AT89S51单片机作为主控制电路。AT89S51

的按动来控制系统的复位。图3是单片机最小系统工

是一个低功耗、高性能CMOS8位高速单片机,片内硬作电路图。

件包括4kB的Flash的直接高速只读应用程序存储器、

8位高速微处理器、4个8位可编程只读I/O口以及1个DHT11作为智能晾衣架的主要数据采集处理模

目前国际上广泛通用的全双工的异步收发串行口、2块[3],它是一个利用较为简单的单总线进行收发的传

个可编程的16位定时器和计数器、5个中断向量等。感器,也就是利用模块的2号引脚端口来完成数据的

AT89S51采用的是ATMEL公司高密度、非易失性存储输入与输出的一个双向数据传输。由于DHT11的引

的技术制造,兼容标准MCS51指令系统和80C51引脚脚比较简单,因而有DHT11传感器与AT89S51单片机

结构,在很多嵌入式控制应用系统中得到大范围的应的连接也比较简单。其中AT89S51的21引脚连接传

用,而此单片机的结构正好满足该系统的需求。感器的2引脚即它的串行数据接口,则21脚主要作用

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VCCVCCVCCVCC

12239

(AD0)

34338

(AD1)

437

(AD2)

RESET536R9R10

(AD3)

+C16351K1K

(AD4)

10uF734

(AD5)

833M

(AD6)

932

RST(AD7)

1031Q3Q43V

(RXD)EA/VPP9012109012

1130

(TXD)ALE/PROG

R271229

(INT0)PSEN

10K1328

(INT1)(A15)

1427

(T0)(A14)

C221526

(T1)(A13)

1625

(WR)(A12)

1724

(RD)(A11)

301823

XTAL2(A10)

XTAL1(A9)

2021

GND(A8)

C23

89C51/C52

VCCVCC

30

图3单片机最小系统工作电路图图4驱动电路原理图

图5光线检测电路原理图

是发和收串行数据也就是数据端口。通常会在其2脚态;当外界环境光线强度低于设定值时,晾衣架即实物

与1脚(电源端)之间串接上一个5K的上拉电阻,这是中的电机将反转以此模拟说明此时晾衣架为收回状

因为DHT11的数据收集范围电路小于20m。它的1脚态,最为关键的设计是当天气情况处于下雨时,那么无

和4脚分别是电源端和接地端则直接接上电源和地便论光线是否强晾衣架都不会伸出。而系统对于光线强

可,而DHT11传感器的3脚一般是处于悬空状态即可。弱的判定是依据光敏电阻的特性来完成的,具体工作

:如果此时当地光线较为暗时,那么5477光敏

因为该设计是利用电机的正转与反转来模拟晾衣电阻的电阻值增大,三极管(9013型)的基极电压降

架的伸出与收回,所以驱动部分采用两个5V继电器低,这时三极管工作于截止区,发射极电平被上拉电阻

的吸合状态变化来操纵电机的正转与反转方向,以此拉低,故输出信号为低电平;反之,如果外界环境天气

来间接呈现实现晾衣架伸出与收回功能的过程,其中光线较亮时,故而输出信号为高电平。光线检测电路

两个5V的继电器都是通过三极管9012型[3]三个极的的原理图如图5所示。

导通与截止状态的变化来驱动继电器的吸与合,

达到电机的正转或是反转。驱动电路的电路图如图4由于此设计需实现手动模式和自动模式两种模式

所示。下的功能,因此在硬件电路设计中设有遥控电路,且遥

当该系统在自动模式下,依据此设计对其功能上路所组成,在该设计中采用的是SC2262芯片和SC2272

的要求,则光线检测电路需要实现的功能具体有:当外芯片来完成发射和接收功能。

界环境光线强度超过系统的设定值时,晾衣架也就是遥控电路设计部分采用23A、12V的蓄电池来为

实物中电机将正转来模拟说明此时晾衣架为伸出状整个遥控电路供电,当控制系统为手动模式还是自动

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模式的切换按键按下之后,

始工作,然后电池开始为SC2262模块和发射模块提供当线路接通电源后系统自动进入自动模式,则此

电源,与此同时发射模块将发射出信号,而之所以会选时DHT11自动检测空气中的湿度与温度以及光敏自

择如此的设计方式是为了保障电池能够用得较为动检测光线强度,而后通过单片机来驱动晾衣架的伸

长久。出与缩回;当遥控电路上自动与手动模式切换按键按

无线解码电路由SC2272芯片作为解码器[4],主要下后,系统便转换为手动控制晾衣架伸缩模式下,此时

作用是接收红外无线信号,将光信号解析成电信号,并通过遥控电路的伸出与缩回控制按键来实现晾衣架伸

传送给单片机。SC2272模块的连接方式比较简单,直缩,这两种模式下当限位开关闭合时,则表明晾衣架已

经到达所设定位置,此时晾衣架便不再继续转动。

接与单片机相连接便可以了,并且它对信号的传输距

离也很理想能够到达600m,但是由于AT89S51单片机4结语

的电磁干扰比较大,因此工作过程中接收模块会受到此次设计所利用的系统能够成功地实现设计要

单片机的时钟干扰,导致信号传输的距离下降,范围会求,即衣架在手动模式下需要人为地控制衣架的伸缩,

缩到200m以内,由于家中距离是完全在这个范围之在自动模式下,系统中单片机通过温湿传感器和光敏

内的,所以在接收模块上选择了SC2272模块。传感器自动采集空气湿度与光线亮度值,进而输出相

接收模块SC2272在处于工作过程时输出脉冲的应脉冲,来驱动电机的正反转来实现对晾衣架的智能

通常上均为高电平脉冲,所以在接收电路的设计中于伸缩,避免衣物的淋湿并进行及时的晾晒。

随着研究的深入,笔者发现该设计利用无线遥控

输出端都接上了NPN(9013)型的三极管,以便把输出

方式还存在着一定的不足,需要不断地完善和改进,这

端所输出的高电平转换为低电平,如此方便单片机在

样可以让它的功能得到更大的强化。例如:在主控制

工作过程中可以最大程度地、更好地去识别电平的

芯片硬件电路中加入语音控制电路可以实现语音对晾

变化。

衣架的控制,还可在遥控电路中加入蓝牙控制系统等

3系统软件设计周边各辅助电路可实现蓝牙控制衣架伸缩。而在此次

对于硬件方面的设计基本利用的都是模块,因而设计中由于笔者知识有限,因此仅仅设计了利用遥控

在该系统软件设计方面主要利用的是将系统编程划分方式来控制衣架,具体实现过程为:在外界环境天气处

成为若干小模块的方式和顺序、循环、选择结构的方式于下雨状态时,居民按下收回晾衣架按钮,则收回信号

来进行设计的,一是便于程序的编写和编译,二是方便发射至接收模块上,系统将脉冲信号传至电机从而驱

对系统的测试和检查。在程序中设定了1ms的中断,动电机的收回;那么当外界环境天气处于晴天时,居民

并且在程序中设置了一个用于各模块切换的标志位按下伸出晾衣架按钮,则伸出信号发射至接收模块上,

flag,将中断设置成了1个5ms的循环[5]。系统将脉冲信号传至电机从而驱动电机伸出,且缩回

当线路接通电源后系统自动进入自动模式,则此或是伸出到达系统所设定的限位处则电机停止转动,

时DHT11自动检测空气中的湿度与温度以及光敏自从而达到晾衣架的手动控制功能。

动检测光线强度,而后通过单片机来驱动晾衣架的伸参考文献

出与缩回;当遥控电路上自动与手动模式切换按键按[1][D].杭州:

下后,系统便转换为手动控制晾衣架伸缩模式下,此时浙江理工大学,2021.

通过遥控电路的伸出与缩回控制按键来实现晾衣架伸[2]史记征,

缩;这两种模式下当限位开关闭合时,则表明晾衣架已计[J].电子测试,2019(11):37-38.

经到达所设定位置,此时晾衣便不再继续转动。[3]

[J].计算机与数字工程,2021,49(1):55-

适合晾晒衣物的相对湿度为40%~0%,DHT11湿58,147.

度传感器的相对湿度的测量范围是20%~80%,非常适[4]张斌,马永斌,邱秀荣,

合对晾晒衣物湿度的测量[6]。该系统采用的是DHT11计与实现[J].微处理机,2020,41(3):48-50.

传感器,是一款对湿度和温度极为敏感的传感器,在设[5]袁根红,曾勇,

计过程中希望当前空气湿度超过80%时,晾衣架能自[J].科技创新导报,2019,16(18):105-106.

动收回,若未达80%时则伸出,为此它能自动感受当前[6]杨曾健,杨颖,岳梦攒,

湿度值进而于数码管上显示出与之相对应的湿度值。[J].仪表技术,2022(1):30-32.

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