编号：
M22018-03M-LW
设计摘要：
本设计是基于单片机的智能晾衣架系统设计旨在通过传感器监测环境因素，自动控制晾衣架的运作，以提供便利和舒适的晾晒体验。首先，系统通过温度传感器检测环境温度，当温度小于设定的最小值时，晾衣架不会进行晾晒操作。这样可以避免在较低温度下晾晒衣物导致衣物变硬或无法干燥。其次，湿度传感器监测环境湿度，当湿度大于设定的最大值时，晾衣架会停止晾晒操作。这样可以防止在潮湿的环境中晾晒衣物，避免衣物受潮和发霉。系统还会通过风速传感器监测环境风速，当风速超过设定的最大值时，晾衣架会自动停止晾晒。这样可以避免在风力较大的环境中晾晒衣物，防止衣物被风吹走或受到损坏。此外，晾衣架还配备光照传感器，用于检测环境光照强度。当光照小于设定的最小值时，晾衣架会暂停晾晒操作，以防止衣物暴晒在强烈阳光下，避免损坏或褪色。该智能晾衣架系统还具有雨水检测功能，能够及时感知到降雨情况。当检测到雨水时，晾衣架会自动停止晾晒操作，保护衣物不受雨水的侵害。为了方便用户使用，该系统还可通过按键设置所有上述环境因素的最大和最小值，以及设定晾晒时间。用户可以根据自己的需求和环境条件进行设置，以实现晾衣架的智能自动控制。
总之，基于单片机的智能晾衣架系统设计通过传感器监测环境温度、湿度、风速、光照和雨水等因素，以及用户设定的参数，实现晾衣架的自动控制，为用户提供方便、安全和高效的晾晒体验。这一设计使得晾衣架能够更好地适应不同的环境条件，保护衣物质量，并提高用户的使用舒适度和便利性。
关键词：单片机；智能晾衣架；智能家居；环境监测
字数：12000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 光照检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 风速检测模块
3.3 雨水检测模块
3.4 ULN2003步进电机模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 相关参数检测实物测试
5.3 设置阈值人数最小值实物测试
5.4 手动伸缩衣架实物测试
5.5 自动伸缩衣架实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2显示检测测试
6.3衣架手动伸缩测试
6.4阈值设置测试
6.5遇雨收回测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
近年来,随着人们生活水平的提高,生活节奏的加快,科学技术的应用越来越融入到人们的生活之中,"智能化,普遍化,高效化"仿佛一夜之间,成为人们身边不可或缺的名词,人们身边的一切物品都朝着越来越智能,高效的方向发展[1]。人们对于居住环境的舒适度和便捷性要求也越来越高。在日常生活中，晾晒衣物是一个必不可少的任务，然而传统的晾衣方式存在一些不便之处。例如，在天气不好或者没有晾衣架的室内，无法及时晾干衣物；另外，对于一些特殊材质的衣物，需要控制温湿度等环境参数，以免造成损坏。因此，开发一种智能化的晾衣架系统应运而生。
本次系统设计主要目的在于提供一种智能的晾衣解决方案，通过传感器监测环境因素，结合自动控制技术，使晾衣架能够根据不同的条件和需求，自动调节晾晒操作，从而提供更加便捷、高效和智能化的晾衣体验。其次，该设计的目的是实现晾衣架的自动化控制，使其能够根据环境因素智能判断是否适合进行晾晒操作。通过温度、湿度、风速和光照等传感器的监测，晾衣架可以根据用户设定的参数来调节晾晒操作，保证衣物在适宜的环境下干燥和晾晒。同时，系统还能及时响应雨水等外界因素，避免衣物受损。
最后，该设计的意义在于提升用户的晾衣体验和生活质量，满足用户需求的同时，通过智能化控制和传感器监测，提供便捷、高效和智能化的晾衣体验，提升用户的生活品质，并具有节能环保的意义。
1.2 国内外研究现状
国内研究者致力于智能晾衣架系统的技术探索和实践应用，主要集中在以下几个方面：首先，智能控制技术是国内研究的重点之一。通过传感器技术和物联网技术，国内研究者可以实时监测晾衣环境中的温度、湿度、风速等参数。然后，利用这些数据，他们使用人工智能算法来智能调节晾衣架的运行状态，以提供最佳的晾干效果。
其次，自动化收回技术也是国内研究的一个关注点。国内研究者通过电机、轨道系统等技术手段，使晾衣架具备自动收回的能力。用户可以使用手机应用或遥控器设定时间，在指定的时间晾衣架会自动将衣物收回，提高了使用的便捷性。
此外，国内研究者也强调智能晾衣架系统的远程监控功能。通过手机应用或云平台，用户可以实时监测晾衣架的状态和环境参数，并对晾衣架的行为进行控制。这种远程监控功能提供了更多的便利性和灵活性，使用户可以随时随地管理晾衣架。
袁雨凡、高朋等（2020）设计了一种能根据天气的变化智能收回衣物从而使衣物不被雨水淋湿,暴晒且可防脱落的室外智能晾衣架.通过应用传感器检测技术,单片机控制技术等将温度传感器,湿度传感器,光敏传感器和风速传感器检测到的信号发送给单片机,单片机发出指令驱动电机运行,进而带动滚珠丝杠使伸缩机构收缩和伸出,实现衣物自动收回和送出;同时单片机控制遮蔽装置,通过齿轮组和平行四杆机构控制钢丝绳和发条弹簧拉动挡雨布,实现了挡雨布的展开和收回以及侧板的开合,从而可根据天气条件实现衣物的自动晾晒[2]。
为了更好地优化生活,解决人们在雨天,雾霾天等因外出而无法及时赶回家中收衣的状况,李昕鸣，郑淑馨等（2020）设计了一款户外型智能晾衣架.以STM32F407ZGT6单片机为核心,通过传感器检测天气情况,从而实现衣物智能收晒功能.通过调试系统,达到了预期效果,各项指标均正确可靠.该智能衣架实现了住宅设施的高效化与家庭事务管理的系统化,可以成功提升家居的便利性和舒适性,并为住户提供一个环保节能的居住环境[3]。
由于收衣不及时被雨淋湿的状况,综合应用机电技术,段明忠（2022）设计出一款智能防雨晾衣架.这款晾衣架采用STC89C52RC型单片机作为核心控制单元,使用雨滴传感器收集外部信号传递给单片机,再通过内部控制程序经驱动器去驱动步进电机做相应的旋转,从而带动滚珠丝杠螺母装置运动,推动四杆剪刀机构和连杆的前后移动,来实现衣物和雨篷的自动伸缩,晾晒的衣物可以实现有效避雨[4]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计基于单片机的智能晾衣架的系统软件。系统软件由STM32F103最小单片机，通过步进电机模拟晾衣架的伸出和回收、DHT11温湿度检测模块，雨水检测模块，光敏电阻和风速检测模块设计，并具有按键控制一起形成。主要设计内容如下：
1.温度小于温度最小值时，不进行晾晒
2.湿度大于湿度最大值时，不进行晾晒
3.风速大于风速最大值时，不进行晾晒
4.光照小于光照最小值时，不进行晾晒
5.检测到雨水时，不进行晾晒
6.可通过设置的时间自动收回衣物
7.可通过按键设置上述所有最大、最小值以及时间设置
