【基于单片机的智能阳台晾衣系统设计8300字（论文）】

。该设计中为了设置匹配于光敏电阻的阻值的电路，设置10K的电阻展开上拉作业。通常来讲，光敏电阻的阻值会超过千欧姆，其阻值会随着光照强度的增加而有所下降，如图3.6所示电路输出信号电压较小；同样，光敏电阻阻值会随着光照强度的降低而增加，进行图3.6电路后输出信号即为接近供电电源的电压3.3V。输出的电压信号和LM393比较器进行比较，因为基准电压为3.3V，如果采集到的电压信号大于3.3V，那么说明光线弱，LM393OUT则输出高电平给单片机；采集到的电压小于3.3V，光线强，LM393OUT则输出低电平给单片机。输出的信号被单片机直接读取，来判断是否有光照。图3.6光敏检测电路3.4雨滴检测模块设计方案一：水位传感器精确性高，稳定性强，是一种非常实用的传感器，一般被使用在化工厂、水库、水井、玻璃场、污水处理池等。

方案二：液滴传感器工作电压小，可以检测到微小的水量，而且价格便宜。在教学设计中经常被使用。对比以上两种方案，水位传感器需要水位达到一定的要求才会检测，液滴传感器对水量更为灵敏，而且价格低廉，可以实现该设计中对雨水的检测，因此我们选择方案二。检测天气是否下雨我们通过雨滴（水位）传感器（如图3.7）进行采集然后通过LM393比较器进行判断。当有雨水低落到传感器上水位传感器就会产生液压，传感器根据不同得的雨滴覆盖面积大小产生不同到液压信号然后和LM393电压比较器进行电压比较，在这里，LM393的基准电压仍为3.3V。当水位传感器检测到水位，液压下降，从而小于基准电压，LM393比较器输出低电平；当没有水的时候，液压上升，大于基准电压，LM393比较器输出高电平。轻松完成水量高低电平的转换，输出的信号被单片机直接读取，来判断是否下雨。图3.7雨滴（水位）检测电路3.5电机驱动模块的设计方案一：28BYJ48步进电机，属于四相八拍步进电机，在运转过程中可以进行调速。缺点是很难让它以较高的转速运转，能源利用率不高。方案二：丝杆步进电机，属于两相四线步进电机，把电机内部旋转运动转化为线性运动。性价比高，体积小巧，构造简单，简化了设计过程。缺点是运行速度慢，在震动的时候伴有噪音。对比以上两种方案，因为本次设计为了更佳有展示的效果，我们选用带丝杆的微型步进电机，使转动的时候效果更加明显，更加直观的使我们感受到设计效果。因此，选用方案二。

步进电机的驱动需要的电流很大，只使用单片机的I/O电流远远不够，再者，一般的单片机工作电压为3.3V，也没法驱动5V的电机。因此需要对电路进行转换。该设计我们使用LN298芯片来驱动步进电机，LN298起到了放大电流的作用，使电压达到了电机的驱动电压5V。此外，L298N的OUT1234端口分别接上续流二极管1N4007，是为了保护电路中的元件不被损坏。还在电源处加入220UF和0.1UF的电解电容进行充能，是因为电机旋转的一瞬间产生的电流比较大，进行充能，保证一瞬间可带动电机。其驱动电路详见图3.8。步进电机实现了数字化控制，属于最终环节的执行器件。主要根据单片机所产生的控制信号工作，单片机给一个脉冲信号，步进电机就转动相应的角度。水位传感器和光照传感器将采集到的外部信号与比较器进行比较，从而使得单片机输出高低电平，通过L298N放大后，最终把信号传给步进电机，步进电机就可以正转或者反转，控制衣架的伸出和缩回。图3.8电机驱动模块因为本次设计为了更佳有展示的效果，我们选用带丝杆的微型步进电机，使转动的时候效果更加明显。该步进电机是两相四线步进电机，两相是指A、B两相，驱动步进电机，无非就是给电机A和B组轮流给连续脉冲。即依次给A+、A-、B+、B-相通电，如果给给定的相序通电则电机正转，那么，反序通电则电机反转。具体如下表3.3步进电机驱动码：

表3.3步进电机驱动码3.6显示模块方案一：LED液晶显示器，大多性能都优于LCD。缺点是它具有较低的分辨率，而且价格昂贵，散热不太好，需要辅助散热。方案二：LCD1602耗能低，电路中加一个电位器时，可以自行调节背光亮度，有很好的适用性。而且体积小巧，使用时方便，工作原理简单。缺点是显示的信息局限，只有一到两行，而且不能显示汉字。对比以上两种方案，本次设计要显示的是当前电机状态模式灯信息，内容不多，需要显示的内容一两行就可以，因此选择方案二。考虑到要显示的是当前电机状态模式灯信息，本次设计需要使用一个液晶显示器。LCD1602是比较常用的字符型液晶显示，它可以显示两行，每行有16个空格，每个空格显示一个字符。因为该设计中我们主要显示晾衣架的工作状态，需要显示的内容一两行足以，所以LCD1602刚好符合设计的需求。LCD1602有16个引脚，通过图3.6可观察其管脚图，表3-3则为引脚接口明细。

图3.6LCD1602管脚图表3-3LCD1602引脚接口说明LCD1602工作的最佳工作电压是5V，1602显示模块可以和单片机STC89C52接口直接相连。LCD1602背光亮度在不同条件不一样，可以通过外部连接的电位器RT进行调节,电位器RT的作用相当于滑动变阻，通过改变电压来调节背光亮度。LCD1602的显示过程可理解为：选择字模编码所在的存储器（CGRAM或CGROM）将上述存储器中的存储地址传给CGRAM，找到对应的存储单元将存储器内存储的字模编码读取到DDRAM中最后将DDRAM中的字模编码显示到液晶屏幕

3.7按键模块按键其实说简单一点就是用来进行设置相关的信息参数，控制手动自动功能。工作原理：当按键按下后输出低电平，松开是高电平。通过I/O口接收到高低电平的变化，来确定按键是否被按下。当K1按下，为自动模式，K2、K3不做任何操作；当为手动模式时，K2按下控制电机开；K3按下控制电机关。如图3.10为按键电路：图3.10按键电路

第4章软件设计4.1总体系统分析外部天气的可能情况，如下表4-1：所以我们可以通过表格发现，只有当外部天气有阳光且不下雨的时候，衣物被伸出去，当出现有雨或无光其中一种，衣物则被收回来。4.2程序设计结合晾衣架所要实现的功能，本次设计程序的编写使用C语言。C语言是一种结构化语言，比汇编语言迅速、工作量小、可读性好、修改和移植，比高级语言容易学，比低级语言高效，且C语言的处理和表现能力都非常的强大，在现阶段，C语言广泛使用在编程领域。C语言有着清晰的层次，我们可按照设计需求对程序进行模块化编写，实现模块化的应用程序，在使用时直接调用。C语言的数据结构丰富，有整型、实型、数组型等，可以实现各种复杂的运算，并在此基础上，引入了指针，提高了效率。C语言的程序结构包括顺序结构、选择结构、循环结构，在该设计中，我们需要判断天气状况以及电机是否需要正反转，这时候使用循环结构可以很好的减少源程序重复书写的工作量，充分发挥计算机特长。C语言语法灵活，程序者在编写程序时，有一定的自由发挥空间，而且适用于多种系统，适用性广泛。4.2.1主程序流程图一开始我们需要对系统进行初始化，然后通过自动模式下检查外部环境是否有光照和雨滴，当光照和湿度满足要求，衣架伸出去晾晒，其余条件收回到室内。还可以通过手动模式下，通过按键来控制电机的正转或反转，使得晾衣架伸出或缩回。

4.2.2液晶显示流程图液晶显示当前的工作状态，初始化后，先检查液晶设备是否有故障，若有故障，则继续开始最初的步骤；如若没有，用户设定系统，通过液晶显示各项参数，继续执行程序。

4.2.3LN298电机控制流程图控制电动机正反转是本次设计的重要内容，在开始时写入正转函数和反转函数，系统在运作阶段会迅速判断电器有无正转需求，若存在正转需求则按照所给正转函数的相关顺序控制电机正转；若存在反转需求则按照所给反转函数的相关顺序控制电机反转。当无任何需求时，则返回开始，继续执行程序。

第5章系统的调试5.1软件调试程序调试步骤如下：新建文件夹并命名，打开Keil4软件，点击Project下栏中的新建工程，即创建一个工程。输入文件名，然后保存。在器件一栏中，选择单片机类型。点击File下栏中的新建文件，并保存为后缀名为C的源代码文件。输入源程序，将源代码文件添加到项目中。设置目标选项，勾选生成hex文件。单击编译按钮，在输出窗口看是否有error信息，根据提示并改正，直到信息显示0error。打开程序文件找到hex文件进行烧写。检验系统功能是否满足设计要求，若不满足，则继续调试，直到各项功能符合要求。5.2硬件调试先肉眼观察，看相连器件之间的接点是否焊接完整，有没有漏焊或者相连焊点焊接在一起。如果漏焊了，把漏的地方重新焊接，对于相邻焊点连接在一起的，使焊锡相融使连接的点分开。再使用万用表检查电源是否合适，以免出现短路的现象，会使得元器件烧坏。比如在刚开始调试的时候，就因为电源不合适，使得水滴传感器被烧坏，后续的功能无法使用。最后用万用表测量各芯片的管脚是否连接正确。前面步骤都合适时，开始通电，首先看指示灯是否正常亮。在有光无水的情况下，即液滴传感器和光敏电阻的指示灯应该都为绿色指示灯亮，无光有水情况下，液滴传感器和光敏电阻的指示灯应该只有红色指示灯亮。其余情况，当无光无水，液滴传感器的指示灯为绿色，光敏电阻的指示灯只有红色；当有光有水，液滴传感器的指示灯为红色，光敏电阻的指示灯为绿色；然后检查按键，第一个按键控制自动/手动，第二个按键则是手动关电机，第三个按键手动开电机。再看显示屏模块是否可以正常工作，它的显示信息是否和操作的对应。当按第一个按

键时，是否会切换手动/自动；当按第二个按键，能否显示为close；当按第三个按键，是否显示open；如果不能，多调试几次，找出出错的元器件，再把有故障的元器件一一排查，继续调试，直到各项功能满足设计。结论本论文设计并实现了基于单片机的智能阳台晾衣系统，通过实验调试，外部通过光敏传感器，检测晾衣时的光强度，可以根据不同时刻做出不同的动作，使光线利用率最大化。还有雨水传感器，主要用于防止晾衣服遭遇下雨等极端天气，如果下雨了，可通过控制衣架收回，防止衣服被弄湿。即当外部天晴，且无雨时，衣架伸出，当下雨或者没有阳光时，衣架收回。完成智能晾衣杆全自动工作，实现无人操控。该装置很好的有效的解决了阳台晾衣服占用空间以及在无人看管时能够更好的晾晒衣服并且还能够防止衣物被淋湿以及被吹掉的可能，实现智能控制的功能。能够改变传统的阳台晾衣方式，使人们居住生活起来更方便轻松，达到智能制造和谐人居的目的。这种设计方案的优点在于对开式阳台有很好的使用效果。可以在遇到恶劣天气情况如刮风下雨时能将衣物自动收回避免雨水打湿衣物。对于开式阳台用户，衣物可以接受更加充裕的阳光照射进行快速干衣及紫外线杀菌。

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