基于51單片機(jī)、無線收發(fā)技術(shù)的智能晾衣設(shè)備

1、第十一屆“三小”大學(xué)生課外科技作品申報(bào)書作品名稱：基于51單片機(jī)與無線收發(fā)技術(shù)的智能晾衣設(shè)備院系全稱： 信息工程學(xué)院自動(dòng)控制系 申報(bào)者姓名： 江健 類型：一般項(xiàng)目共青團(tuán)南昌航空大學(xué)委員會(huì)制2016年4月A 申報(bào)者與指導(dǎo)者情況申報(bào)者情況姓名江健出生年月1997.04院系信息工程學(xué)院專業(yè)自動(dòng)化學(xué)號(hào)15044219政治面貌共青團(tuán)員通訊地址南昌航空大學(xué)19棟310室郵編330063電他作者情況姓 名性別年齡政治面貌院系、學(xué)號(hào)李少帥男18共青團(tuán)員信息工程學(xué)院自動(dòng)化系15044223李康男19共青團(tuán)員信息工程學(xué)院自動(dòng)化系15044221指導(dǎo)者情況姓名彭登峰學(xué)歷學(xué)位本科職稱副教授學(xué)

2、院信息工程電務(wù)其他指導(dǎo)者情況姓 名學(xué)歷學(xué)位職稱職務(wù)院系B申報(bào)項(xiàng)目情況項(xiàng)目全稱基于51單片機(jī)與無線收發(fā)技術(shù)的智能晾衣設(shè)備項(xiàng)目分類（ A ）A自然科學(xué)類（包含但不限于機(jī)械與控制、信息技術(shù)、數(shù)理、生命科學(xué)、能源化工等）（ ）B社會(huì)科學(xué)類（包含但不限于哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、法律、教育、管理、藝術(shù)設(shè)計(jì)、體育等）（ ）C文藝創(chuàng)作類（包含但不限于小說、電影、DV、動(dòng)漫、歌曲等）項(xiàng)目申報(bào)的目的和基本思路 申報(bào)目的：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，智能化產(chǎn)品的不斷涌入，給我們的生活起居帶來越來越多的便利。但是晾衣工具還是處于比較原始的層次，已經(jīng)跟不上我們的生活節(jié)奏，對(duì)于生活在城市里的大多數(shù)人們來

3、說白天都是忙于工作，當(dāng)天氣變化時(shí)不能及時(shí)收回晾曬的衣物，過度的淋雨和暴曬對(duì)衣物有較大的影響，會(huì)造成衣物褪色、變形等?；谶@種現(xiàn)狀，我們小組想開發(fā)一種基于51單片機(jī)和無線收發(fā)技術(shù)的智能晾衣設(shè)備，該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)智能晾曬和收取衣物，解決了人們對(duì)下雨天衣物收取、晾曬的憂慮。 基本思路：本項(xiàng)目采用STC89C52單片機(jī)為主控芯片，使用雨滴傳感器和光強(qiáng)傳感器（光敏電阻）實(shí)時(shí)監(jiān)測室外天氣狀況以及判斷是否天黑，并通過無線收發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)室外傳感器與室內(nèi)主控的無線通信，便于位于室內(nèi)的主控了解室外的狀況并做出相應(yīng)的行動(dòng)。每一件衣物的下方還設(shè)有溫、濕度傳感器，便于判斷衣物是否暴曬以及是否干燥，通過有線模式與主控通信。單

4、相異步電動(dòng)機(jī)的使用令衣物的晾曬與收取變得簡單高效，主控和電動(dòng)機(jī)之間設(shè)置有繼電器，在實(shí)現(xiàn)用小電流低電壓控制大電流高電壓的同時(shí)，又保證了系統(tǒng)的安全性。項(xiàng)目的科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處 科學(xué)性：本系統(tǒng)使用的STC8952是一款使用簡單但功能強(qiáng)大的低功耗芯片，擁有32位可編程的I/O口，兩個(gè)16位定時(shí)器，五個(gè)定時(shí)器以及可編程的串行通道。位于室內(nèi)的溫、濕度傳感器可以判斷衣服是否干燥，位于室外的光強(qiáng)傳感器可以監(jiān)測室外的陽光的強(qiáng)度，當(dāng)進(jìn)入到晚上時(shí)可以通知主控收取衣服。而多個(gè)位于室外的雨滴傳感器則能及時(shí)告知主控天氣的變化，及時(shí)將衣服收入室內(nèi)，防止衣服被雨淋濕。 先進(jìn)性及獨(dú)特之處：位于室外的光強(qiáng)傳感器和雨滴傳感器

5、通過無線收發(fā)技術(shù)與位于室內(nèi)的主控取得聯(lián)系，既可以避免復(fù)雜的線路連接，又能避免由于室外的風(fēng)吹日曬對(duì)線路的影響，使系統(tǒng)可靠、高效。在主控與電機(jī)之間設(shè)有繼電器，可以很好地保障設(shè)備的安全性能。項(xiàng)目研究的內(nèi)容與框架 內(nèi)容： 一、主控系統(tǒng)（51最小系統(tǒng)） STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)，就是使單片機(jī)正常運(yùn)行的最低配置 它有一系列模塊組成（1)復(fù)位系統(tǒng): 當(dāng)引腳9出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)，單片 機(jī)復(fù)位時(shí)程序從頭開始。（2） 時(shí)鐘系統(tǒng)：有振蕩器電路產(chǎn)生頻率等于晶振頻率，這時(shí)用的是外界晶振。也可以又外部單獨(dú)輸入，此時(shí)XTAL2腳接地，時(shí)鐘信號(hào)由XTAL1輸入.（3） 電源系統(tǒng)：VCC,和 GND引腳，供電電

6、壓4-5.5V. 二、傳感器系統(tǒng) 本系統(tǒng)使用了光強(qiáng)傳感器、溫度濕度傳感器、雨滴傳感器，可以全面監(jiān)測周圍環(huán)境的實(shí)時(shí)變化，確保能在天氣變化的第一時(shí)間通知主控系統(tǒng)。 三、無線收發(fā)模塊 無線收發(fā)模塊是實(shí)現(xiàn)室外傳感器系統(tǒng)與室內(nèi)主控系統(tǒng)無線通信的關(guān)鍵部件,本系統(tǒng)將使用NRF24L01。 NRF24L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件,工作于2.4 GHz、2.5 GHz ISM頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊,并融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù),其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。 框架： 本系統(tǒng)由室內(nèi)主控系統(tǒng)、室內(nèi)防暴曬系統(tǒng)、室內(nèi)動(dòng)力裝置和室外天氣預(yù)警系統(tǒng)組成。 一、

7、系統(tǒng)框架圖 室內(nèi) 室外 微型處理器天氣預(yù)警系統(tǒng)電機(jī)防暴曬系統(tǒng)（溫度、濕度傳感器） 二、程序流程示意圖三、電源電路的設(shè)計(jì)： 該直流穩(wěn)壓源電路實(shí)現(xiàn)的是+5V的電壓輸出，原理圖如下所示： 圖3-1 直流穩(wěn)壓源電路圖 交流電經(jīng)過降壓，整流，濾波可以得到比較平滑的直流電，但由于交流電網(wǎng)輸入電壓的波動(dòng)和電路負(fù)載的變化使直流電壓不穩(wěn)定，因此在本直流電源中增加穩(wěn)壓電路以確保設(shè)備的正常工作。 在連接電路中，需要在變壓器的副邊接入保險(xiǎn)絲FU，以防電路短路損壞變壓器或其它器件，其額定電流要略大于Iomax，選FU的熔斷電流為1A。整個(gè)電源電路結(jié)構(gòu)形式為220V電壓經(jīng)過9V的變壓器輸入橋式整流電路中，使得我們的交流電

8、變成了不穩(wěn)定的直流電，后經(jīng)幾個(gè)極性電容濾波使不穩(wěn)定的直流電變成比較穩(wěn)定的直流電，在接入到三端穩(wěn)壓器LM7805輸入端，穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流、過熱保護(hù)電路。并且LM7805輸出固定的+5V直流電壓供后面的負(fù)載使用作品的實(shí)際 應(yīng)用價(jià)值、現(xiàn)實(shí)意義或經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測 實(shí)際運(yùn)用價(jià)值：21世紀(jì)是一個(gè)信息化的社會(huì)，它與人們的生活的關(guān)系也日益緊密。信息化的社會(huì)不僅改變了人們的生活方式，也對(duì)傳統(tǒng)住宅提出了挑戰(zhàn)。人們對(duì)家居的要求早已不只是物理空間，更為追求的是一個(gè)安全，方便，舒適的居家環(huán)境。隨著智能家居的發(fā)展，各類符合人們實(shí)際需求的智能產(chǎn)品將取代以前只具有單一功能的家居產(chǎn)品。因此，作為家家戶戶都普遍會(huì)用到的晾衣設(shè)備，本

9、項(xiàng)目中的智能晾衣設(shè)備更人性化、智能化的設(shè)計(jì)將受到廣大居民的青睞，并將迅速搶占全國市場。 現(xiàn)實(shí)意義：該作品在是在國內(nèi)同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，是對(duì)原有產(chǎn)品功能的豐富化、產(chǎn)品性能的智能化。在滿足廣大居民現(xiàn)代化需求的同時(shí)，亦將促進(jìn)國內(nèi)同類產(chǎn)品的升級(jí)換代。在可預(yù)見的未來，越來越多在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行智能化升級(jí)的智能家居產(chǎn)品會(huì)進(jìn)入中國普通家庭的居所，在構(gòu)建越來越多智能家庭的同時(shí)，也會(huì)構(gòu)建智能城市、智能中國。作品在何時(shí)、何地、何種機(jī)構(gòu)舉行的會(huì)議報(bào)刊發(fā)表或比賽獲獎(jiǎng) 無 C國內(nèi)外同類研究綜述 一、智能城市國內(nèi)外資訊 1990年美國加州舊金山一次國際會(huì)議，以“智慧城市、快速系統(tǒng)、全球網(wǎng)絡(luò)”為主題，探尋了城市

10、通過信息技術(shù)集合“智慧”以形成可持續(xù)的城市競爭力的成功經(jīng)驗(yàn)。 歐盟在2007年的歐盟智慧城市報(bào)告中率先提出“智慧城市”的創(chuàng)新構(gòu)想；2008年IBM提出“智慧的地球”的理念。 2009年國務(wù)院總理溫家寶在北京科技界大會(huì)上作了題為讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展的報(bào)告，詮釋了“物聯(lián)網(wǎng)”、“智慧地球”等與智慧家庭、智慧城市密切相關(guān)的關(guān)鍵概念。 二、國內(nèi)外智能城市實(shí)例 由韓國政府投資建設(shè)的松島新城，位于韓國首都首爾以西35英里的仁川港附近黃海中1500英畝的人造陸地上，大約相當(dāng)于整個(gè)曼哈頓市區(qū)的面積。預(yù)計(jì)打造這座城市將花費(fèi)250億美元。按規(guī)劃，整個(gè)新城將擁有人們能想象得到的最先進(jìn)的數(shù)字化設(shè)施，城市中的所有設(shè)施

11、都將實(shí)現(xiàn)智能化，被人們形象地稱為“放在網(wǎng)上的城市” 國內(nèi)中，北京、深圳、上海等大都市亦在進(jìn)行城市智能化改造，但是并沒有改造較為成熟的范例。 三、關(guān)于智能晾衣設(shè)備的實(shí)例 在科技發(fā)達(dá)的日本，松下電器等一些公司有類似的產(chǎn)品。而在中國，雖然淘寶上有類似產(chǎn)品售賣，但都沒有形成大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。參考文獻(xiàn)：1蔡旭;裴志蕾;盧超;基于GSM溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J;電子科技;2011年03期2張宏偉;王新環(huán);張偉;周飛;基于TC35i的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)J;國外電子元器件;2007年03期3南忠良;孫國新;基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)J;電子設(shè)計(jì)工程;2010年07期4劉麗莎;柴繼紅;基于GSM的遠(yuǎn)程

12、智能溫控系統(tǒng)J;電子設(shè)計(jì)工程;2011年07期5張敬普;李永明;基于GSM短信通訊的家居智能監(jiān)控系統(tǒng)J;電子設(shè)計(jì)工程;2011年21期D項(xiàng)目研究基礎(chǔ)與保障對(duì)項(xiàng)目的興趣、知識(shí)積累或?qū)嵺`基礎(chǔ) 通過對(duì)日常生活的仔細(xì)觀察，基于對(duì)專業(yè)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和查閱相關(guān)資料，構(gòu)思出了該項(xiàng)目。在申報(bào)項(xiàng)目之前，成員已經(jīng)學(xué)習(xí)了C語言程序設(shè)計(jì)等相關(guān)專業(yè)課，并主動(dòng)學(xué)習(xí)了51單片機(jī)、電路設(shè)計(jì)等相關(guān)教程，能夠運(yùn)用Altium designer、Keil、CATIA等軟件。 在實(shí)踐方面，小組成員都參加了知行杯比賽，并積極參與了學(xué)院組織的智能小車比賽且均獲得名次。實(shí)施計(jì)劃與步驟第一步（2016年5月2016年8月）：項(xiàng)目組成員購買相關(guān)書籍以及上網(wǎng)查詢資料構(gòu)建知識(shí)框架。第二步（2016年8月2016年10月）：搭建相關(guān)硬件電路并編寫程序，在此期間實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能。第三步（2016年10月2017年1月）：此期間，將對(duì)程序進(jìn)行調(diào)改，實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的運(yùn)行。第四步（2017年1月2017年3月）：積極拓展系統(tǒng)功能，并對(duì)設(shè)想加以實(shí)現(xiàn)，讓智能晾衣設(shè)備更具社會(huì)意義及價(jià)值。第五步（2017年3月2017年5月）：檢測系統(tǒng)的各項(xiàng)功能并準(zhǔn)備結(jié)題。項(xiàng)目結(jié)題成果名稱與形式（可多選）R實(shí)物 專利 軟件 調(diào)查報(bào)告 論文 文藝影視作品 其他 經(jīng)費(fèi)預(yù)算序號(hào)