【基于單片機的智能陽臺晾衣系統(tǒng)設計8300字（論文）】

。該設計中為了設置匹配于光敏電阻的阻值的電路，設置10K的電阻展開上拉作業(yè)。通常來講，光敏電阻的阻值會超過千歐姆，其阻值會隨著光照強度的增加而有所下降，如圖3.6所示電路輸出信號電壓較??；同樣，光敏電阻阻值會隨著光照強度的降低而增加，進行圖3.6電路后輸出信號即為接近供電電源的電壓3.3V。輸出的電壓信號和LM393比較器進行比較，因為基準電壓為3.3V，如果采集到的電壓信號大于3.3V，那么說明光線弱，LM393OUT則輸出高電平給單片機；采集到的電壓小于3.3V，光線強，LM393OUT則輸出低電平給單片機。輸出的信號被單片機直接讀取，來判斷是否有光照。圖3.6光敏檢測電路3.4雨滴檢測模塊設計方案一：水位傳感器精確性高，穩(wěn)定性強，是一種非常實用的傳感器，一般被使用在化工廠、水庫、水井、玻璃場、污水處理池等。

方案二：液滴傳感器工作電壓小，可以檢測到微小的水量，而且價格便宜。在教學設計中經常被使用。對比以上兩種方案，水位傳感器需要水位達到一定的要求才會檢測，液滴傳感器對水量更為靈敏，而且價格低廉，可以實現該設計中對雨水的檢測，因此我們選擇方案二。檢測天氣是否下雨我們通過雨滴（水位）傳感器（如圖3.7）進行采集然后通過LM393比較器進行判斷。當有雨水低落到傳感器上水位傳感器就會產生液壓，傳感器根據不同得的雨滴覆蓋面積大小產生不同到液壓信號然后和LM393電壓比較器進行電壓比較，在這里，LM393的基準電壓仍為3.3V。當水位傳感器檢測到水位，液壓下降，從而小于基準電壓，LM393比較器輸出低電平；當沒有水的時候，液壓上升，大于基準電壓，LM393比較器輸出高電平。輕松完成水量高低電平的轉換，輸出的信號被單片機直接讀取，來判斷是否下雨。圖3.7雨滴（水位）檢測電路3.5電機驅動模塊的設計方案一：28BYJ48步進電機，屬于四相八拍步進電機，在運轉過程中可以進行調速。缺點是很難讓它以較高的轉速運轉，能源利用率不高。方案二：絲桿步進電機，屬于兩相四線步進電機，把電機內部旋轉運動轉化為線性運動。性價比高，體積小巧，構造簡單，簡化了設計過程。缺點是運行速度慢，在震動的時候伴有噪音。對比以上兩種方案，因為本次設計為了更佳有展示的效果，我們選用帶絲桿的微型步進電機，使轉動的時候效果更加明顯，更加直觀的使我們感受到設計效果。因此，選用方案二。

步進電機的驅動需要的電流很大，只使用單片機的I/O電流遠遠不夠，再者，一般的單片機工作電壓為3.3V，也沒法驅動5V的電機。因此需要對電路進行轉換。該設計我們使用LN298芯片來驅動步進電機，LN298起到了放大電流的作用，使電壓達到了電機的驅動電壓5V。此外，L298N的OUT1234端口分別接上續(xù)流二極管1N4007，是為了保護電路中的元件不被損壞。還在電源處加入220UF和0.1UF的電解電容進行充能，是因為電機旋轉的一瞬間產生的電流比較大，進行充能，保證一瞬間可帶動電機。其驅動電路詳見圖3.8。步進電機實現了數字化控制，屬于最終環(huán)節(jié)的執(zhí)行器件。主要根據單片機所產生的控制信號工作，單片機給一個脈沖信號，步進電機就轉動相應的角度。水位傳感器和光照傳感器將采集到的外部信號與比較器進行比較，從而使得單片機輸出高低電平，通過L298N放大后，最終把信號傳給步進電機，步進電機就可以正轉或者反轉，控制衣架的伸出和縮回。圖3.8電機驅動模塊因為本次設計為了更佳有展示的效果，我們選用帶絲桿的微型步進電機，使轉動的時候效果更加明顯。該步進電機是兩相四線步進電機，兩相是指A、B兩相，驅動步進電機，無非就是給電機A和B組輪流給連續(xù)脈沖。即依次給A+、A-、B+、B-相通電，如果給給定的相序通電則電機正轉，那么，反序通電則電機反轉。具體如下表3.3步進電機驅動碼：

表3.3步進電機驅動碼3.6顯示模塊方案一：LED液晶顯示器，大多性能都優(yōu)于LCD。缺點是它具有較低的分辨率，而且價格昂貴，散熱不太好，需要輔助散熱。方案二：LCD1602耗能低，電路中加一個電位器時，可以自行調節(jié)背光亮度，有很好的適用性。而且體積小巧，使用時方便，工作原理簡單。缺點是顯示的信息局限，只有一到兩行，而且不能顯示漢字。對比以上兩種方案，本次設計要顯示的是當前電機狀態(tài)模式燈信息，內容不多，需要顯示的內容一兩行就可以，因此選擇方案二?？紤]到要顯示的是當前電機狀態(tài)模式燈信息，本次設計需要使用一個液晶顯示器。LCD1602是比較常用的字符型液晶顯示，它可以顯示兩行，每行有16個空格，每個空格顯示一個字符。因為該設計中我們主要顯示晾衣架的工作狀態(tài)，需要顯示的內容一兩行足以，所以LCD1602剛好符合設計的需求。LCD1602有16個引腳，通過圖3.6可觀察其管腳圖，表3-3則為引腳接口明細。

圖3.6LCD1602管腳圖表3-3LCD1602引腳接口說明LCD1602工作的最佳工作電壓是5V，1602顯示模塊可以和單片機STC89C52接口直接相連。LCD1602背光亮度在不同條件不一樣，可以通過外部連接的電位器RT進行調節(jié),電位器RT的作用相當于滑動變阻，通過改變電壓來調節(jié)背光亮度。LCD1602的顯示過程可理解為：選擇字模編碼所在的存儲器（CGRAM或CGROM）將上述存儲器中的存儲地址傳給CGRAM，找到對應的存儲單元將存儲器內存儲的字模編碼讀取到DDRAM中最后將DDRAM中的字模編碼顯示到液晶屏幕

3.7按鍵模塊按鍵其實說簡單一點就是用來進行設置相關的信息參數，控制手動自動功能。工作原理：當按鍵按下后輸出低電平，松開是高電平。通過I/O口接收到高低電平的變化，來確定按鍵是否被按下。當K1按下，為自動模式，K2、K3不做任何操作；當為手動模式時，K2按下控制電機開；K3按下控制電機關。如圖3.10為按鍵電路：圖3.10按鍵電路

第4章軟件設計4.1總體系統(tǒng)分析外部天氣的可能情況，如下表4-1：所以我們可以通過表格發(fā)現，只有當外部天氣有陽光且不下雨的時候，衣物被伸出去，當出現有雨或無光其中一種，衣物則被收回來。4.2程序設計結合晾衣架所要實現的功能，本次設計程序的編寫使用C語言。C語言是一種結構化語言，比匯編語言迅速、工作量小、可讀性好、修改和移植，比高級語言容易學，比低級語言高效，且C語言的處理和表現能力都非常的強大，在現階段，C語言廣泛使用在編程領域。C語言有著清晰的層次，我們可按照設計需求對程序進行模塊化編寫，實現模塊化的應用程序，在使用時直接調用。C語言的數據結構豐富，有整型、實型、數組型等，可以實現各種復雜的運算，并在此基礎上，引入了指針，提高了效率。C語言的程序結構包括順序結構、選擇結構、循環(huán)結構，在該設計中，我們需要判斷天氣狀況以及電機是否需要正反轉，這時候使用循環(huán)結構可以很好的減少源程序重復書寫的工作量，充分發(fā)揮計算機特長。C語言語法靈活，程序者在編寫程序時，有一定的自由發(fā)揮空間，而且適用于多種系統(tǒng)，適用性廣泛。4.2.1主程序流程圖一開始我們需要對系統(tǒng)進行初始化，然后通過自動模式下檢查外部環(huán)境是否有光照和雨滴，當光照和濕度滿足要求，衣架伸出去晾曬，其余條件收回到室內。還可以通過手動模式下，通過按鍵來控制電機的正轉或反轉，使得晾衣架伸出或縮回。

4.2.2液晶顯示流程圖液晶顯示當前的工作狀態(tài)，初始化后，先檢查液晶設備是否有故障，若有故障，則繼續(xù)開始最初的步驟；如若沒有，用戶設定系統(tǒng)，通過液晶顯示各項參數，繼續(xù)執(zhí)行程序。

4.2.3LN298電機控制流程圖控制電動機正反轉是本次設計的重要內容，在開始時寫入正轉函數和反轉函數，系統(tǒng)在運作階段會迅速判斷電器有無正轉需求，若存在正轉需求則按照所給正轉函數的相關順序控制電機正轉；若存在反轉需求則按照所給反轉函數的相關順序控制電機反轉。當無任何需求時，則返回開始，繼續(xù)執(zhí)行程序。

第5章系統(tǒng)的調試5.1軟件調試程序調試步驟如下：新建文件夾并命名，打開Keil4軟件，點擊Project下欄中的新建工程，即創(chuàng)建一個工程。輸入文件名，然后保存。在器件一欄中，選擇單片機類型。點擊File下欄中的新建文件，并保存為后綴名為C的源代碼文件。輸入源程序，將源代碼文件添加到項目中。設置目標選項，勾選生成hex文件。單擊編譯按鈕，在輸出窗口看是否有error信息，根據提示并改正，直到信息顯示0error。打開程序文件找到hex文件進行燒寫。檢驗系統(tǒng)功能是否滿足設計要求，若不滿足，則繼續(xù)調試，直到各項功能符合要求。5.2硬件調試先肉眼觀察，看相連器件之間的接點是否焊接完整，有沒有漏焊或者相連焊點焊接在一起。如果漏焊了，把漏的地方重新焊接，對于相鄰焊點連接在一起的，使焊錫相融使連接的點分開。再使用萬用表檢查電源是否合適，以免出現短路的現象，會使得元器件燒壞。比如在剛開始調試的時候，就因為電源不合適，使得水滴傳感器被燒壞，后續(xù)的功能無法使用。最后用萬用表測量各芯片的管腳是否連接正確。前面步驟都合適時，開始通電，首先看指示燈是否正常亮。在有光無水的情況下，即液滴傳感器和光敏電阻的指示燈應該都為綠色指示燈亮，無光有水情況下，液滴傳感器和光敏電阻的指示燈應該只有紅色指示燈亮。其余情況，當無光無水，液滴傳感器的指示燈為綠色，光敏電阻的指示燈只有紅色；當有光有水，液滴傳感器的指示燈為紅色，光敏電阻的指示燈為綠色；然后檢查按鍵，第一個按鍵控制自動/手動，第二個按鍵則是手動關電機，第三個按鍵手動開電機。再看顯示屏模塊是否可以正常工作，它的顯示信息是否和操作的對應。當按第一個按

鍵時，是否會切換手動/自動；當按第二個按鍵，能否顯示為close；當按第三個按鍵，是否顯示open；如果不能，多調試幾次，找出出錯的元器件，再把有故障的元器件一一排查，繼續(xù)調試，直到各項功能滿足設計。結論本論文設計并實現了基于單片機的智能陽臺晾衣系統(tǒng)，通過實驗調試，外部通過光敏傳感器，檢測晾衣時的光強度，可以根據不同時刻做出不同的動作，使光線利用率最大化。還有雨水傳感器，主要用于防止晾衣服遭遇下雨等極端天氣，如果下雨了，可通過控制衣架收回，防止衣服被弄濕。即當外部天晴，且無雨時，衣架伸出，當下雨或者沒有陽光時，衣架收回。完成智能晾衣桿全自動工作，實現無人操控。該裝置很好的有效的解決了陽臺晾衣服占用空間以及在無人看管時能夠更好的晾曬衣服并且還能夠防止衣物被淋濕以及被吹掉的可能，實現智能控制的功能。能夠改變傳統(tǒng)的陽臺晾衣方式，使人們居住生活起來更方便輕松，達到智能制造和諧人居的目的。這種設計方案的優(yōu)點在于對開式陽臺有很好的使用效果?？梢栽谟龅綈毫犹鞖馇闆r如刮風下雨時能將衣物自動收回避免雨水打濕衣物。對于開式陽臺用戶，衣物可以接受更加充裕的陽光照射進行快速干衣及紫外線殺菌。

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