《嵌入式系統工程訓練》課程設計報告

安徽大學

《嵌入式系統工程訓練》課程設計報告

2019 年 7月

基於單片機的的智能晾衣系統設計

摘  要 

隨着社會經濟水平的發展，現在人們的生活追求個性化、自動化，追求快節奏，追求充滿樂趣的生活方式，家裝要求的檔次越來越高，生活家居人性化、智能化的要求使智能控制技術在智能家居電子產品中得到了廣泛應用，伴隨着智能家居的快速發展，晾衣工具的智能化發展明顯落後與其他家用器具智能化發展之後，現在己經引起社會的很大關注。本論文為了把握市場動態，順應時代主題，設計並實現了智能晾衣架系統。  採用單片機進行採集光照、DHT11温濕度傳感器採集外部空氣濕度兩，並通過單片機控制旋轉衣架，旋轉衣架通過步進電機進行調節，當外部天晴，且無雨時，將衣架轉出，晾曬衣物；當下雨或者沒有陽光時，轉回室內，防止被雨打濕，或者天已黑。其中光照傳感器採用光敏電阻，濕度採用DHT11，控制硬件採用步進電機，按鍵電路設定手動自動模式，L602液晶顯示感測量和設定值，及工作狀態。通過設計和實驗調試完成了基於單片機的智能晾衣系統。

目  錄 

一 .引言...........................................4

1.1 課題研究背景與意義 ........................4 

1.2 本設計的發展現狀 ..........................4

1.3研究方法..................................5

1.4研究內容.................................5

二．智能晾衣系統的硬件設計........................... 5

2.1設計要求.......................................5

2.2 整體設計框圖 ...................................6

2.3系統組成概述  .................................6

2.4系統設計要求 ..................................7

2.5光強採集模塊...................................7

2.6液晶顯示模塊.................................8

2.7驅動模塊.......................................9

2.8顯示模塊.......................................10

三．基於單片機的的智能晾衣系統的軟件設計..............11

3.1 系統分析 .......................................11

3.2 STC89C52RC單片機介紹...........................12

3.3 程序設計 .......................................14

3.4 軟件算法 ....................................14

四．實驗調試...................................... 16

五．結論與展望.....................................18

六．心得...........................................18

參考文獻...........................................20

一、引言

1.1研究背景與意義 

基於現在晾衣架發展現狀，本設計開發了一種能幫助人們擺脱原始操作的智能晾衣架。本新型晾衣架主要特點在於：可以伸縮，操作簡單，佔地面積小，美觀實屍構優點。同類產品雖有可收縮式的，但屬組裝而成，操作比較麻煩，而本晾才架只需按下打開按鍵，衣架杆即可自動伸展開來。同時晾衣架能識別晴雨天氣一自動完成收衣服功能的目的。晴雨智能晾衣架能有效地避免在下雨時，衣服無人收起而被雨淋濕;或在天色變晚時，衣架能自動收回，避免衣服在外面過夜

1.2智能晾衣架的發展現狀

在中國各大中城市以及農村普遍是將衣物晾曬於陽台內部或外部，而傳統的晾曬衣物方式是陽台內天花板下設置有鋼筋掛鈎，鈎卜通常是掛有竹杆或其它杆體。人們通常習慣於用一支撐杆將衣物支撐到晾衣杆晾曬，這樣晾曬衣物費時費力，而且佈置鋼筋及竹杆與當今現代化建築結構的陽台也不搭配、有失雅觀。另外，家庭通常大都是老人晾衣物，因此，傳統的支撐曬衣、收衣不僅是費神費力，而目.容易扭傷筋胃·或支撐不順扎傷人體。正因傳統晾曬衣方式有眾多的不便，後出現手搖晾衣架，手搖晾衣架改變了支撐晾衣架的傳統習慣，同時也給眾多家庭帶來了更多的方便。但手搖晾衣架需設置多個機械裝置和支撐點，同時需多根網線佈置來帶動其晾衣杆上下升降。由幾支撐點及多根網線的佈置，手搖式晾衣架給原本漂亮的陽台增添了不美的因素。其次，手搖晾衣架的升降每次都要人工轉換接頭，目.需要人力搖動慢慢將杆升降，若晾杆承載的衣物重量過大，搖上去既費力又容易傷手。因此，手搖晾衣架雖然改變傳統支撐晾衣的不便，但沒有徹底改變費神費力的根本狀態。人們期望着一種更方便更美觀的新型晾衣架的出現。

1.3 研究方法

（1）文獻法。由於本研究將會觸及到很多單片機方面的繪圖以及變成等方面的知識和技術，為了能夠更好的完成研究，所以需要對大量的期刊雜誌等書籍進行瀏覽、整理和分析。這樣做能夠快速而且有效的獲得大量對本研究由有利的信息和材料，因此成為研究方法不可缺少的部分。

（2）觀察法。合理的觀察對研究有很大的幫助，這種研究方法具有很強的目的性和計劃性，在實驗中往往能達到意想不到的效果，從而開闢人們的思路，招致新的發現，因此也成為研究方法不可缺少的部分。

1.4 研究內容

基於單片機的的智能晾衣系統設計，需要採用單片機作為控制中心，實現自動晾衣的功能，並根據具體情況進行相應的調整，具體性能和指標如下： 

（1）智能晾衣杆全自動工作，可實現無人操控  

（2）晾衣杆只有兩個位置，伸出去，縮回來     

（3）具有手動模式，可以直接強制伸縮晾衣架   

（4）光敏傳感器：天黑時候將衣服收回來，天亮時候或者陽光猛烈的時候伸出去晾曬 

（5）濕度檢查：通過DHT11温濕度傳感器採集當前空氣温濕度，如果濕度較大，將衣服收回來   

（6）液晶顯示：可以直接顯示當前信息和狀態  

（7）供電：5V電源供給單片機、電機

（8）紅外遙控器可以直接進行控制晾衣架進行工作

二、智能晾衣系統的硬件設計 

採用單片機進行採集光照、雨滴兩個外部天氣信號，並通過單片機控制旋轉衣架，旋轉衣架通過步進電機進行調節，當外部天晴，且無雨時，將衣架轉出，晾曬衣物；當下雨或者沒有陽光時，轉回室內，防止被雨打濕，或者天已黑。

2.1 設計要求

（1）構建一個型號為STC89C52的單片機系統（內含串口通信電路，單片機最小系統），作為系統的主控模塊，負責數據的採集、處理與分析、執行部件的控制等；

（2）檢測功能：實時檢測是否下雨；實時檢測環境的光強值；

（3）顯示功能：通過液晶屏1602對系統的參數及系統狀態進行指示；

（4）執行部件：過298驅動電機，為電機轉動時提供停轉信號；；

（5）程序編寫：使用KEIL C軟件編譯環境，使用C語言進行系統程序的編寫，並在程序中對採集到的數據進行分析、處理和顯示。

2.1 整體設計框圖      

控制總體款圖如下圖2.1所示，通過光照傳感器和雨滴（水位）傳感器感知外部天氣的光照和雨滴情況，按鍵設定光照和雨滴的閾值，衣架位置傳感器採集衣架所在位置，最後單片機驅動步進電機，將衣架來回於室內室外。

開啟開關電源後，温濕度傳感器開始工作，採集過程首先是STC89C51單片機發起開始信號，通過I/O引腳發送給DHT11温濕傳感器，之後DHT1温濕度傳感器1反向單片機發送響應，並將採集到的數據按照40位數據幀格式輸出，

温濕度傳感器開始工作，把空氣中的温度通過一定檢測裝置，測量到温度後，按一定的規律變換成電信號或其他所需形式的信息輸出，用以滿足設計需求。市場上的温濕度傳感器一般是測量温濕度量。常見的温濕度測量方法有：動態法（雙壓法、雙温法、分流法），靜態法（飽和鹽法、硫酸法），露點法，和形形色色的電子式傳感器法。DHT11温濕度傳感器將檢測到的温濕度值以數字量的形式輸出給單片機，單片機內部計算後得出此時的温度，之後顯示在LCD1602液晶顯示器上。温濕度檢測流程圖如圖4.3所示：

五．結論展望

本報告設計並實現了基於單片機的智能晾衣系統，通過實驗調試，當外部天晴，且無雨時，衣架轉出，晾曬衣物；當下雨或者沒有陽光時，轉回室內。完成要求中智能晾衣杆全自動工作，實現無人操控；晾衣杆有兩個位置，伸出去，縮回來；可以進行位置檢測：晾衣杆伸出去時，到達指定位置能夠停下來；有軟件容錯處理：晾衣杆伸縮過程中遇到各種障礙，能夠通過軟件容錯處理來停止；使用光敏傳感器：天黑時候將衣服收回來，天亮時候或者陽光猛烈的時候伸出去晾曬；使用雨滴傳感器：下雨的時候將衣服收回來；參數靈敏度可以調節（動態設置）：按鍵+液晶顯示；採用5V供電：5V電源供給單片機、電機。  本報告實現了智能晾衣系統，還需要結合市場，對衣架的結構和工作方式。比如旋轉還是上下伸縮，前後伸縮等，進一步完善系統，使之滿足市場需求，更好的為客户服務。

六、心得

1.通過這次單片機課設，我們學到了很多平時難得的東西，首先是團隊協作，在這次設計當中，難免和同學產生觀點和意見的分歧，以及分工明細、時間安排等不合理

2.通過這次設計，我們體會到了團結合作的重要性及力量之強大，還有讓我們處理事情更加有條理，思路更加清晰明瞭了，發現、提出、分析、解決問題和實踐能力的提高都將受益於我在以後的學習、工作和生活中。

3.此次的設計，其實也是我們所學知識的一次綜合運用，讓我深深的認識到了學習單片機要有一定的基礎，要有電子技術方面的數字電路和模擬電路等方面的理論基礎，特別是數字電路；也要有編程語言的彙編語言或C語言。要想成為單片機高手，我們首先要學好彙編語言，然後轉入C語言學習，所以我們不能學到後面就忘了前面的知識，更應該將所學的知識緊緊的結合在一起，綜合運用，所謂設計，就是要求創新，只有將知識綜合運用起來才能真正的設計好。

七、展望

本次畢業設計從題目的選定到方案的論證再到畢業設計的完成歷時將近三個月，在這三個月的時間內我用自己最飽滿的熱情和最認真的態度來對待。很多問題看似簡單，但是真正在實踐過程中卻舉步維艱、問題百出，尤其是在程序調試的階段要有極大的耐心，但是這個過程也很大程度上的提高了我分析問題和解決問題的能力。在畢設的實踐中也提高了我的動手能力，強化了自己的專業理論知識。與此同時，我也發現了很多身上不足的地方，例如專業軟件使用得不夠熟練、編程能力不夠、動手實踐能力較弱等，我會在今後的學習實踐中不斷加以提高。

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參考文獻

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