基于单片机的智能晾衣杆-设计说明书
电子校园网 编号：
CP-51-2021-033-LW
设计摘要：
本论文以STC89C52单片机为核心控制器，结合其他模块构建了一个智能晾衣架系统。该系统包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用STC89C52单片机，负责获取输入部分数据，并进行内部处理，控制输出部分。输入部分由DHT11温湿度检测模块、光照强度检测模块、风速检测模块、独立按键和供电电路组成。输出部分包括LCD1602显示模块和电机驱动模块。通过该系统，可以实现对温湿度、光照强度和风速的检测，并根据设定的阈值和时间自动控制晾衣架。LCD显示模块能够直观地显示当前环境信息，电机驱动模块实现晾衣架的自动伸缩功能。本论文详细介绍了系统的硬件设计和软件实现，包括各个模块的接口设计、电路连接和编程算法。通过实验验证了系统的可行性和稳定性。实验结果表明，该智能晾衣架系统能够准确地检测环境参数，并根据设定的条件自动控制晾衣架的运行，提高了晾晒衣物的效率和便利性。本研究对于智能家居领域的发展具有一定的实际应用价值。未来可以进一步优化系统的功能和性能，扩展其应用范围，提升用户体验。
关键词：单片机；风速传感器；DHT11温湿度传感器；光敏电阻
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
2.6电机方案选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 液晶屏显示模块
3.4 DHT11温湿度传感器
3.5 风速传感器
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 设置相关阈值检测实物测试
5.3 自动和手动模式实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
科技的不断进步推动着人类生活的进步，人们在生活方面也开始不断的追求智能化，人们的这种需求使得各个国家在智能家居方面开始深入的研究。但是，在各项人工智能的家具中针对晾衣杆这个方面的研究在我国并没有得到很大的重视与研究，因此智能晾衣架在市场上具有很大的发展潜力空间。
现在在我国大多数普通用户生活中，很少会存在能够随着外界环境改变而硬件自身够进行变化的智能晾衣架，从而达到自动收缩或者伸展晾衣架的目的。常见的普通晾衣架在实际生活活中并不是很人性化帮助人们生活的便利，而是出现很多常见的问题不能够解决。例如，我们工作不在家时，突然下起雨，在外面晾洗的衣服不能够及时回收而导致重洗；晚上因为加班不能够回家，晾晒的衣服也不能够及时回收造成损失，假设我们不在家，但是在夏天的正午时候不能够把衣物回收到屋子里，导致衣物暴晒，这样的现象在我们平时的生活中最为常见，所以普通的晾衣架对我们的衣物有一定损伤。虽然在国际上有很多大的厂家对智能晾衣架有一定的研究，但是他们所研究量产的智能晾衣架大都是半智能化的，用户只能经过电路按键等控制方式使衣物达到垂直升降晾晒衣服的目的，但是这样的设计并不能完美的晾晒衣服并且让其对衣服无损伤。本文设计的智能晾衣杆通过按键设置上述所有最大、最小值以及时间设置，并且安装了温度检测、湿度检测、风速检测、光照检测模块，若温度小于温度设定最小值时，湿度大于湿度设定最大值时，风速大于风速设定最大值时，光照小于光照设定最小值时，则都不进行晾晒。更重要的是，具有定时功能可通过设置的时间自动收回衣物。对于衣物晾晒，衣物的保护，方便人们的生活具有重要意义。
1.2 国内外研究现状
2020年陈玉青，洪连环，胡斌设计了基于STC89C52单片机的智能晾衣架系统,实现无人在家也能根据大气环境自动晾衣功能.通过定时芯片DS1302设定定时区间来识别昼夜,不受其他光源的影响.结合DHT11湿度传感器及LCD1602进行湿度的检测及数值的显示,通过单片机综合处理这些信息控制步进电机的正反转,达到智能晾衣的效果.该系统设定2种工作方式,定时区间和预设湿度值均可调,并且采用太阳能电池板供电[1] ,是一个具有灵活性,通用性,稳定性的节能型智能晾衣架,具有一定的推广价值。
随着时代的发展,女性逐渐改变原来的"家庭主妇"的形象,步入职场.但身份的转换也难逃家务的支配,2020年牛喜娟设计了一款以温湿度传感器控制下的晾衣架,减轻这些职业女性的工作量.对于外面多变的环境状况,因为有工作,更多家庭会选择将衣服晾在室内,但是仍有衣服晾晒程度不均的情况,尤其是在南方潮湿的天气里,衣服变干燥更难,更甚者会出现发霉的状况.本设计中的晾衣架安装在阳台外面,根据光敏电阻和温湿度传感器的参数与系统预设值进行比较来决定衣架的伸缩,使衣物边干.此本课题研究的晾衣架系统是以单片机为核心,通过温湿度传感器和光敏电阻监测外部环境,然后与系统所设的光照及湿度预设值进行比较,在智能模式时,电动机控制晾衣架进行自动晾衣;手动模式时,配以报警和指示灯状态会变成红色加以提醒[2]。
基于STC89C52RC单片机设计的温湿度检测系统。2013年郝先生，杨先生由温度传感器模块、湿度传感器、单片机编程模块、显示模块、控制模块等组成。系统可以实时采集工厂环境的温湿度，并将具体数据显示在LCD屏幕上[3]。它具有结构简单，使用方便，温湿度测试灵活准确的优点。
2019年Hariadi R R , Yuniarti A , Kuswardayan I , et al. 提出了实现物联网（IoT）技术的智能空调控制器。物联网（IoT）已经变得流行，特别是在自动化方面。互联网的快速发展，增加了物联网进一步应用的可能性。这项研究有望开发一种创新应用，可以根据温度和湿度监测空调的用电情况。在这项研究中开发了另一种设备来监测名为Termo的电力使用情况。Termo 由 ESP8266 微控制器、温度传感器、湿度传感器和红外 LED 发射器组成[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
智能晾衣架系统是以STC89C52单片机为核心控制器，结合其他模块构建的智能家居设备。它通过检测温湿度、光照强度和风速等环境参数，自动控制晾衣架的运行，提高晾晒衣物的效率和便利性。该系统具有简单可靠的硬件设计和高效灵活的软件实现，通过LCD显示模块和电机驱动模块实现了晾衣架的操作和控制。未来的发展方向包括进一步完善功能和性能，拓展应用范围，以满足不同用户需求，并推动智能家居技术的发展。
