《【系統(tǒng)設計論文】單片機的智能晾衣系統(tǒng)設計研究》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《【系統(tǒng)設計論文】單片機的智能晾衣系統(tǒng)設計研究(5頁珍藏版)》請在裝配圖網上搜索。
1、【系統(tǒng)設計論文】單片機的智能晾衣系統(tǒng)設計研究
摘要:在網絡信息技術的推動下,智能家居得到了廣泛應用,文章根據當前的市場動態(tài),針對基于單片機的智能晾衣系統(tǒng)設計展開論述,具體包括兩個方面的內容———硬件設計和軟件設計。
關鍵詞:單片機;智能晾衣系統(tǒng);硬件設計;軟件設計
引言
結合當前晾衣架系統(tǒng)研究發(fā)展現(xiàn)狀,本文設計了一種智能晾衣架系統(tǒng),可以幫助人們擺脫傳統(tǒng)繁瑣的晾衣程序。本次系統(tǒng)操作十分簡單,占地空間比較小,具有美觀實用的特點。本文主要從硬件設計和軟件設計兩個方面進行論述,為當前單片機的智能晾衣系統(tǒng)進一步優(yōu)化設計提供借鑒。
1
2、硬件設計
本次單片機采用了光照和雨滴兩個天氣信號,然后控制旋轉衣架。整個系統(tǒng)主要利用步進電機進行控制,在天晴的時候,可以把衣架轉出,進行衣物的晾曬;在沒有陽光或者在下雨的時候,就會自動轉到室內,防止衣服被淋濕。
1.1整體設計圖
本次整體設計圖如圖1所示,整個系統(tǒng)在實際運行過程中,利用光照傳感器和雨滴傳感器感知周圍的天氣,然后進行判斷,做出相應的動作。設計人員設計出光照和雨滴的閾值;單片機就會控制衣架來回轉動,從而實現(xiàn)智能控制。
1.2光照傳感器
為了對外部光照強度進行精準的測量,保證系統(tǒng)正常運行,在本次設計中,主
3、要利用光敏電阻測量光照,隨著光照逐漸的增強,光敏電阻逐漸減小,通過實際測量,可以分析光敏電阻的電子變化范圍。在光照強度增強到很大的情況下,光敏電阻就會達到幾百兆歐姆。在黑暗的條件下,光敏電阻的阻值為幾兆歐姆。為了實現(xiàn)最為理想控制效果,保證光敏電阻阻值與實際操作向匹配,本次設計采用10K電阻,作為上拉電阻。根據實際實驗的情況,在光照強度達到很大的條件下,光敏電阻值就非常小;在光照強度達到很小的條件下,就是周圍非常黑暗,光敏電阻值就會很大。電壓信號輸出以后,通過電容濾波,就會保證信號波形更加平滑,提升了單片機信號處理的速度,避免由于光照強度不穩(wěn)定導致系統(tǒng)出現(xiàn)誤判的問題,如圖2所示。
4、 1.3雨滴傳感器設計
這種傳感器又被稱為雨滴檢測傳感器,主要是為了是否下雨、對雨滴沖擊量、靜電電容量以及光亮變的進行精確的檢測,為系統(tǒng)做出下一步的動作提供幫助。在本次系統(tǒng)使用的雨滴傳感器中,一旦有雨滴滴落在檢測極板上,相應的電阻就會出現(xiàn)新的變化,傳感器就會對輸出的電壓進行檢測。在雨滴傳感器運行過程中,主要利用上拉10K電阻的方式,把電阻變化轉化成電壓變化,實現(xiàn)信號的調控。通過LED的指示說明,可以明確整個電路運行的基本情況。如圖3所示。
1.4衣架位置傳感器
本次設計主要采用紅外傳感器對衣架的具體位置進行判斷,在衣架運動到紅外傳感器范圍內,紅外
5、傳感器就會發(fā)出信號,單片機就會讀取衣架的具體位置。為了保證信號能夠正常運行,本次設計在室內和室外分別安裝一個紅外檢測傳感器。在衣架位于室內時,為了保證位置在相應的范圍內,紅外傳感器就對衣架的位置進行判斷,防止出現(xiàn)移動過度或者不到位的問題。
1.5STM32控制器
STM32控制器性能很強,可以投入少量的成本,屬于一種低耗能的單片機。本次設計主要采用STM32F103C8T6單片機。在STM32系列單片機運用過程中,主要采用集成AD模塊,通過控制器運行,就能實現(xiàn)AD轉化和音頻數據編碼,對紅外發(fā)射電路進行控制。
1.6步進電機驅動電路設計
6、
本次系統(tǒng)步進電機主要采用ULN2003驅動,具有耐高壓和高性能的特點,主要由NPN復合晶體管組成,芯片運行原理圖如圖4所示。在單片機運行過程中,主要利用IO控制輸出驅動,進行信號輸入。ULN2003輸出的信號就會傳輸到步進電機的引腳上。如圖5所示。
1.7液晶顯示屏
本次設計主要采用Nokia5110液晶,具有很高的性價比,接口簡單便利,效果好,穩(wěn)定性比較強。
2軟件設計
本次軟件設計主要采用C語言。根據只能晾衣系統(tǒng)的要求,單片機會自動采集光照和雨滴兩個天氣信號,通過步進電機衣架的旋轉,在天氣晴朗沒有下雨的條件下,系統(tǒng)就會把
7、衣架轉到室外,進行衣物的晾曬;在沒有陽光、下雨的條件或者天黑的條件下,系統(tǒng)就會把衣架轉到室內,防止被雨淋濕。
2.1系統(tǒng)整體分析
如遇下雨天氣,系統(tǒng)動作會進行轉移到室內的操作;如遇未下雨陽光充足的天氣,則將進行轉移到室外的操作。系統(tǒng)會根據天氣情況,做出相應的動作,為人們提供便利,減少了人為的操作。
2.2軟件算法
經過系統(tǒng)初始化、外設初始化計算以后,設計人員主要根據陽光與雨滴設計相應的閾值,從而進一步分析光照強度和雨滴強度,讓系統(tǒng)做出判斷,是否出去晾曬。在陽光強度沒有達到要求、下雨以及天黑等條件下,系統(tǒng)不會晾曬衣物。但是根據系統(tǒng)實
8、際運行的情況,需要進行定期的檢查,防止被東西卡住。算法流程圖如圖6所示。
2.3軟件容錯處理
本次系統(tǒng)主要采用時間累計的方式,對系統(tǒng)故障進行判斷,根據實際實驗的結果,衣架從而完成整個移動動作的時間大概為20秒,一旦累計時間超出了設計的時間(30秒),證明衣架位置傳感器沒有檢測到衣架的位置,說明出現(xiàn)了故障,需要維護人員及時調整。
3結束語
綜上所述,通過對單片機智能晾衣系統(tǒng)的設計分析,系統(tǒng)會根據外面的天氣情況做出轉移到室內和轉移到室外的動作,真正實現(xiàn)了無人操作,滿足智能家居的設計要求。為了滿足實際使用的要求,在未來設計中,還可以增加前后伸縮和上下伸縮的設計,不斷完善現(xiàn)有系統(tǒng)性能,為客戶提供更加便利的服務。
參考文獻:
[1]李時默.基于52單片機的智能晾衣架系統(tǒng)設計[J].計算機產品與流通,2019(09):120.
[2]史記征,梁晶.基于51單片機的智能晾衣架系統(tǒng)設計[J].電子測試,2019(11):37-38.
[3]張士偉.基于單片機的智能晾衣架控制系統(tǒng)設計[J].價值工程,2019,38(03):125-127.