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单片机开发

智能晾晒器单片机


基于传感器和单片机的智能室外晾晒器设计

对传统的室外晾晒器而言,都是一些较为原始的,不能随当时的天气情况和室外温度及时做出改变,如果遇到大雨或者大风,人们忘记或者没有时间收回衣物,就会使衣物淋湿或吹走。如遇到高温天气或者雾霾天气,也会对衣物造成一定的损伤。所以此类传统晾晒器对人们的依赖性很高,不便于人们的使用。随着人们生活水平的提高,生活中出现的智能家具越来越多,像全自动洗碗机、洗衣机,遥控灯光,各类声控系统等等已经进入寻常人家,人们越来越多的享受到智能家具带来的方便,而智能室外晾晒器也是在此时进入人们的眼中。基于此种情况,我们就要把握住市场动态,顺应时代的发展,推出一种新型智能的室外晾晒器,本文将详细介绍新的一种室外晾晒器的设计。

在现在的市面上已经有很多种智能室外晾晒器,通过对他们的比较,虽然种类繁多,但是他们的具体功能和适用类型相差很小,都是通过电路根据不同的天气情况和气温情况对晾晒器进行垂直的升降。本文设计将采用传感器和单片机等模块实现晾晒器的智能化,当室外阳光充足时,晾晒器将自动展开晾晒衣物,当温度过高或遭遇暴雨大风时,晾晒器将自动将衣物及时收回,防止衣物淋湿或暴晒,晾晒器的伸缩收放将由传感器和单片机控制,实现了自动化和智能化。该晾晒器将很好地减轻了人们的工作量,满足人们的日常需求,省时省力,方便快捷,同时由于是在室外安置,也节省出一大部分室内空间,让人们的生活更加舒适。

一、智能晾晒器的结构设计

因为我们对晾晒器的设计是从适用性的角度考虑,所以为了能够实现晾晒器能够更好地伸缩收放,我们在传统的晾晒器的基础上进行了一部分的改进,设计出可以自动伸缩的传动机构。晾晒器的架衣连杆依然采用了传统的菱形收缩结构,让菱形的一端固定,一端与活动基座连接,两侧均安装相应齿轮,满足晾晒器两侧同时伸缩的要求。该晾晒器的智能控制系统由阳台窗户开关,晒架旋转、平移机构,光照传感器,系统控制器,显示屏等组成。该系统的制动装置将由直流电机控制,而各类传感器将根据不同的情况通过电路展现出来不同的操作,像温度传感器和湿度传感器,将根据室外不同的温度和湿度,将数值实时的通过电路传送到单片机,单片机则通过预先设定的程序进行处理并作出相应判断,发出相关的控制指令到直流电机,由电机执行相应操作,实现晾晒器的自动控制。同时还要设计人工控制模式,以满足特殊条件下无法智能操控,在人工控制时,可通过语音对话让晾晒器进行相应操作模式,也可通过设置按钮进行收衣和晒衣指令,为了使该种晾晒器更加实用,在设计时特别设计了模式自动切换的功能,在一定时间内如果未收到人工指令,将会自动切换到自动模式,以应对人们忘记收回衣物。

二、智能晾晒器的控制单片机设计

此款智能晾晒器用STC89C51单片机当做控制系统的核心元件,采用光感传感器,温度传感器,湿度传感器等各式各样的传感器,实现实时测出室外的温度,湿度以及阳光的光照程度,以便及时作出判断,通过预先设定的系统程序来实现预想目标。在智能自动控制的模式下,可以实现晾晒器感知室外的天气情况来控制晾晒器的收放。利用光感传感器测试室外的阳光剧烈程度,将测试到的数据传送到单片机进行处理,当单片机完成了信息的处理将会给电机发出的指令,让电机控制机械手臂将衣物进行晾晒或者回收。湿度传感器和温度传感器的作用情况与其相同。在人工控制的模式下,人们只需在洗完衣物后,如用晾晒则可以语音控制或者通过按钮进行晾晒器的控制。同的,如果人们需要将衣物回收的话也可以通过语音控制或者通过按钮进行晾晒器的回收衣物。为了能更好地满足人们的需求,此种晾晒器能够实现自动切换人工模式和智能自动控制模式。同时为了能延长该种晾晒器的使用年限和节约能源,在人工控制的模式下,各类传感器将会暂时进入休眠状态,以此来节约能源,减少传感器的使用。

三、晾晒器的硬件电路设计

3.1系统供电电源设计

在此晾晒器的供电电源选用时,我们选择了额定电压为DC24V,额定功率为60W的微型直流电机,而单片机我们采用高效率的STC89C51单片机当做系统控制的核心控制器。由于两者均需要供电,但所需电压不同,所以我们采用了两路的供电电源,其中一路为微型直流电机提供电压,此路采用变压器变压,将高电压变为低电压并通过整流桥的整流,进行一系列的操作使电压达到24V的直流电压。另一路则直接通过设计单片机所需电压直接设计电路即可。该电源电路通过一个变压器和一个电压变化电路实现了直流电机和单片机的供电,而并没采用两个变压器分别向直流电机和单片机进行供电的方案,目的是节约成本,同时节能环保,能够体现出绿色智能家具的设计理念,同时还能减少变压器对单片机造成的电磁干扰,能保证所有电源能正常工作。

3.2数据采集电路设计

在数据采集电路中选用TSL2561型号的光感传感器,用它作为光线剧烈程度的的收集芯片,同时选用DHT11的温湿度传感器作为温度和湿度的采集芯片。DH11温湿度传感器使用了较为先进的单总线技术,既可以传递数据,又能够记录时间,同时它还是数字传感器,无需添加A/D转换电路,接口又是标准接口,使用起来方便快捷,能够节省很多电路上的成本。而TSL2561型号的光感传感器传输速度快,消耗低,也可以将光照强度转化为数字型号进行传输,无需添加A/D转换电路。

3.3电机驱动电路设计

电机驱动电路将采用L298N驱动芯片驱动微型直流电机,该芯片集成了续流保护电路,光电隔离电路,滤波电路。性能突出,性价比高,适合在此电路中使用。

3.4按键电路设计

作为人工模式的重要组成部分,按键电路的重要性不容忽视,此晾晒器的按键电路设计了三个按键,分别是开关键、晒衣按键、收衣按键。由于按键较少,所以可以采用独立式按键结构,该结构在每一个按键接一根输入线,通过检测每根输入线的电平状态判断出是哪个按键被按下,进而进行操作。

3.5位置控制电路设计

位置控制电路主要设置在晾晒器的伸出臂上,当晾晒器完全伸出时,衣架活动基座运动到最下端,安装在最下端的两个接近开关将相应的动作信号传递给单片机,从而使电机停止运动,当晾晒器开始收缩时,安装在最上端的两个接近开关也将相应的动作信号传递给单片机,以此控制电机停止运动。

3.6显示屏设计

在晾晒器的显示屏选择中液晶显示LCD采用12864,这种显示屏适用于各种仪器,并且成本较低,在显示屏显示过程中可以看到实时的天气情况,光线强度以及温湿度数据,同时还会显示当前晾晒器所处的状态,方便人们根据情况进行操作。

四、晾晒器单片机程序设计

晾晒器的系统软件是整个晾晒器的核心和大脑,它控制着晾晒器所有操作的稳定进行,同时也决定着晾晒器的正常进行,在此晾晒器中采用“模块化”方法。此方法优点在于在单个功能调配完毕后,可以实现模块共享,并不需要所有模块进行复杂的修改,本程序的主要模块分为手动晾晒和智能自动晾晒两个主要部分。

总结

本晾晒器的设计以单片机为主要核心,利用光感传感器、温度传感器、湿度传感器等对室外情况进行实时的监控,将检测到的数据利用单片机进行处理分析,并最终传递到电机进行最后的操作。从而实现晾晒器的自动控制,自助管理。同时此晾晒器能够自动化控制晾晒,满足智能家具的要求,也满足人们当代生活的需要,而此晾晒器的人工控制方式和智能控制方式让人们对晾晒器的掌控更能方便快捷,操作系统简单易懂,适用于各类人群,所选材料绿色环保,造价低廉,具有一定的发展前景,方便人们的生活,此设计能够让人们体验到智能家具给我们带来的方便和实用,展现出科技给人们带来的舒适,智能改变生活。

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