【正文】 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 基于 AT89S52 單片機(jī) 的智能晾衣架控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 摘 要 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，智能化的產(chǎn)品在不 斷 的涌入我們的家庭生活，給 人們的生活起居帶來便利 ， 但是晾衣工具還是處于比較原始的層次 幾乎沒有什么改變 ，漸漸與我們的生活脫節(jié) 。對(duì)于現(xiàn)在城市里的大多數(shù)人們每天忙于工作，白天幾乎都不在家中，當(dāng)天氣變化時(shí)不能及時(shí)將衣物收回。 關(guān)于這個(gè)問題，本文對(duì)智能晾衣架系統(tǒng)進(jìn)行研究，運(yùn)用 DHT11 溫濕度傳感器 ，光敏電阻采集到的信號(hào)傳輸給系統(tǒng)處理核心單片機(jī) AT89S52，根據(jù)當(dāng)時(shí)的溫濕度和光線的強(qiáng)弱判斷晾衣架是否要收回。當(dāng)空氣中的相對(duì)濕度超過設(shè)定值（認(rèn)為要下雨或者已經(jīng)下雨）或光線變暗到一定值（認(rèn)為已經(jīng)天黑）時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警提示主人收衣服并延時(shí)， 無人應(yīng)答后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出脈沖信號(hào)給 電機(jī)，從而控制機(jī)械部分自動(dòng)收回晾衣架。 關(guān) 鍵詞 ： 智能 AT89S52 DHT11 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II MCU based intelligent clotheshorse control system design Abstract With the constant development and social progress, intelligent products in the continuous influx of our family life, to the people39。s daily life more convenient, but airing tool or in a primitive level almost no change, gradually and our life away. For now the city where most people are busy with their work every day, hardly ever at home, when weather changes will be unable to recover. About this question, the intelligent clothes hanger system is studied, using the DHT11 temperature and humidity sensor, 5547 photosensitive resistance signals transmitted to the system processing core chip AT89S52, according to the time of the temperature and humidity and light intensity to judge whether to take back the clothes hanger. When the air relative humidity exceeds a set value ( think it39。s going to rain or rain ) or the dark to a certain value ( that had been dark ), the system will send out alarm host received clothes and delay, no response after the system will automatically send a pulse signal to a stepping motor, so as to control the mechanical parts automatically retract the clothes hanger. Key words: Intelligent AT89S52 DHT11 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 前 言 ......................................................1 第 1 章 緒論 .................................................2 第 節(jié) 選題背景 ........................................2 第 節(jié) 研究目的與研究方法 ...............................2 第 節(jié) 研究意義 ........................................3 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) .........................................4 第 節(jié) 總系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 ..................................4 第 節(jié) 系統(tǒng)組成概述 ....................................4 第 節(jié) 系統(tǒng)硬件電路選擇 ................................5 第 節(jié) 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................5 第 節(jié) 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ....................................6 第 3 章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ......................................8 第 節(jié) 單片機(jī)的介紹及其工作系統(tǒng)設(shè)計(jì) .....................8 第 節(jié) 溫濕度傳感器電路 ...............................14 第 節(jié) 光敏檢測電路 ...................................18 第 節(jié) 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 ...............................19 第 4 章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .....................................25 參考文獻(xiàn) ...................................................33 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 現(xiàn)在人們的生活追求個(gè)性化、自動(dòng)化，家裝要求的 檔次越來越高，生活家居人性化、智能化的要求使智能控制技術(shù)在智能家居電子產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，它不僅優(yōu)化了人們的 生活方式和居住環(huán)境，而且方便了人們有效的安排時(shí)間和節(jié)約各種能源。人們實(shí)現(xiàn)了家電、照明、窗簾控制和防盜報(bào)警等智能化， 但是晾衣工具還是處于比較原始的層次 幾乎沒有什么改變 ， 漸漸與我們的生活脫節(jié)。 目前人們所使用的晾衣架多為不能隨外界環(huán)境變化而自動(dòng)收縮的傳統(tǒng)類型。假如住戶是雙職工，或者住戶有事在外，那么如果下雨或者夜晚，傳統(tǒng)類型的晾衣架就做不到使晾曬在室外的衣物避雨、避露水的功能。 炎熱夏日， 上班族通常是把 衣物晾曬在室外一整天。住戶 即使在家，為了減少麻煩， 也很少在夏日的正午把衣物 收回室內(nèi)，等氣溫下降之后再把衣物拿出去晾曬，其實(shí) 暴曬 對(duì)衣物的損傷極大。 國內(nèi)現(xiàn)在也有生產(chǎn)智能晾衣架的廠家， 但是他們所生產(chǎn)的智能晾衣架都是安裝在陽臺(tái)內(nèi)部，通過電路的控制使晾衣 架根據(jù)不同的情況垂直升降，以達(dá)到智能晾曬衣物的功能。而本設(shè)計(jì)是 通過 溫 濕度 傳感器 和光 敏 傳感器感應(yīng)外界天氣中的雨水 、溫度和光照 情況， 運(yùn)用傳感器、單片機(jī) 驅(qū)動(dòng) 電動(dòng)機(jī)來控制晾衣架的伸張和收縮， 從而達(dá)到智能晾曬衣物的目的。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第 1 章 緒論 第 選題背景 隨著社會(huì)經(jīng) 濟(jì)水平的發(fā)展 ， 現(xiàn)在人們的生活追求個(gè)性化、自動(dòng)化，追求快 節(jié)奏 ，家裝要求的檔次越來越高，生活家居人性化、智能化的要求使智能控制技術(shù)在智能家居電子產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用，它不僅優(yōu)化了人們的生活方式和居住環(huán)境，而且方便人們有效地安排時(shí)間和節(jié)約各種能源，實(shí)現(xiàn)了家電、照明、窗簾控制和防盜報(bào)警、定時(shí)控制及電話遠(yuǎn)程控制等。伴隨著高智能家居的快速發(fā)展，晾衣工具的智能化發(fā)展明顯落后與其他家用器具智能化發(fā)展之后，現(xiàn)在已經(jīng)引起社會(huì)的很大關(guān)注。 第 節(jié) 研究目的與研究方法 研究目的 目前人們所使用的晾衣架多為不能隨外 界環(huán)境變化而自動(dòng)收縮的傳統(tǒng)類型。假如住戶是雙職工，或者住戶有事在外，那么如果下雨或者夜晚，傳統(tǒng)類型的晾衣架就做不到使晾曬在室外的衣物避雨、避露水的功能。 炎熱夏日， 上班族通常是把衣物晾曬在室外一整天。住戶 即使在家，為了減少麻煩， 也很少在夏日的正午把衣物 收回室內(nèi)，等氣溫下降之后再把衣物拿出去晾曬，其實(shí) 暴曬 對(duì)衣物的損傷極大。 國內(nèi)現(xiàn)在也有生產(chǎn)智能晾衣架的廠家， 但是他們所生產(chǎn)的智能晾衣架都是安裝在陽臺(tái)內(nèi)部，通過電路的控制使晾衣 架根據(jù)不同的情況垂直升降，以達(dá)到智能晾曬衣物的功能。而本設(shè)計(jì) 采用單片機(jī)作為智能晾衣架的檢測 及控制核心，通過溫濕傳感器探測外界環(huán)境的溫度和濕度，當(dāng)溫度或濕度達(dá)到一定指標(biāo)時(shí)，單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)（或者反轉(zhuǎn)）從而使衣架自動(dòng)收回，當(dāng)傳動(dòng)桿接觸到位置開關(guān)時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)雨停后，陽光充裕時(shí)，光敏電阻將信息反饋給單片機(jī)，單片機(jī)再控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)（或者正北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 轉(zhuǎn)）從而使衣架自動(dòng)伸出接收晾曬。晾衣桿與各傳動(dòng)軸之間采用滑輪、鋼絲繩等連接。 研究方法 （ 1）文獻(xiàn)法。本研究涉及單片機(jī)編程、 原理圖繪制、元器件焊接 等技術(shù)，需要對(duì)涉及的知識(shí)精通才能實(shí)現(xiàn)方案的成功設(shè)計(jì)，只有通過對(duì)大量相關(guān)書籍期刊進(jìn)行閱讀、整理、分析，才能 得到有價(jià)值的研究資料。因此，本研究把文獻(xiàn)法作為最重要的研究方法。 （ 2）觀察法。 科學(xué)的觀察具有目的性和計(jì)劃性、系統(tǒng)性和可重復(fù)性。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和調(diào)查研究中，觀察法具有擴(kuò)大人們的感性認(rèn)識(shí) 、 啟發(fā)人們的思維 、 導(dǎo)致新的發(fā)現(xiàn)等 幾個(gè)方面的作用。 因此對(duì)于本研究有很大幫助。 第 研究意義 基于現(xiàn)在晾衣架的發(fā)展現(xiàn)狀，本設(shè)計(jì)開發(fā)了一種能幫助人們擺脫原始操作的智能晾衣架。本實(shí)用新型晾衣架主要特點(diǎn)在于：可以伸縮，操作簡單，占地面積小，美觀實(shí)用。同類產(chǎn)品有可收縮式的，但屬于組裝而成，操作比較麻煩，而本晾衣架 是 通過溫 濕度 傳感器 和 光 敏 傳感器感應(yīng)外界天氣中的雨水 、溫度和光照 情況， 運(yùn)用傳感器、單片機(jī) 驅(qū)動(dòng) 電動(dòng)機(jī)來控制晾衣架的伸張和收縮， 從而達(dá)到智能晾曬衣物的目的。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 第 總系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 本設(shè)計(jì)采用美國 Atmel 公司的 AT89S52 單片機(jī)作為控制核心，外圍輔助溫濕度傳感電路及光敏傳感電路等檢測電路來控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)收晾衣智能化的功能?？傮w設(shè)計(jì)框圖 如 圖 所示： 圖 系統(tǒng)總體控制框圖 第 系統(tǒng)組成概述 本系統(tǒng)可固定在陽臺(tái)外面，既節(jié)省空間，同時(shí)系統(tǒng)通過測溫濕度電路及光敏電路等檢測電路自動(dòng) 測量當(dāng)前空氣溫度、濕度和光線強(qiáng)度，根據(jù)當(dāng)前溫濕度值和光線強(qiáng)度確定晾衣架是否收回。 當(dāng)要下雨或已經(jīng)下雨時(shí)，空氣中的相對(duì)濕度急劇增加超 過 設(shè) 定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)（提示主人收衣服 ）， 若無人應(yīng)答系統(tǒng)自動(dòng)默認(rèn)屋內(nèi)無人，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給電機(jī)脈沖完成自動(dòng)收衣服功能。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第 系統(tǒng)硬件電路選擇 本系統(tǒng)的控制核心采用擴(kuò)展型單片機(jī) AT89S52，該系列單片機(jī)是釆用高性 能的靜態(tài) 80C51 設(shè)計(jì)的，由先進(jìn)的 CMOS 工藝制造并帶有非易失性 Flash 程序存儲(chǔ)器，全部支持 12 時(shí)鐘和 6 時(shí)鐘操作，包含 128 字節(jié)和 256 字節(jié) RAM， 32 條 I/O 口線、 3個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器、 6輸入 4 優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)、 1個(gè) 串行 I/O 口，可以滿足本系統(tǒng)的需要。 系統(tǒng)檢測部分由 DHT11 型溫濕度傳感器和 5547 光敏電阻組成。 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè) NTC測溫元件，具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá) 20 米以上，使其成為各 類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選擇 ， 而且 此產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝， 連接 十分 方便 。 系統(tǒng)電機(jī)部分采用 H 橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)， H 橋電路是直流電機(jī)使用最廣泛的一種驅(qū)動(dòng)電路。 實(shí)際使用的時(shí)候，用分立元件制作 H 橋是很麻煩的， 不過 現(xiàn)在市面上有很多封裝好的 H 橋集成電路，接上電源、電機(jī)和控制信號(hào)就可以使用了，在額定的電壓和電流內(nèi)使用非常方便可靠。比如常用的 L293D、 L298N、 TA7257P、 SN754410 等。 第 節(jié) 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)化和模塊化設(shè)計(jì)方法，便于程序的編譯、調(diào)試。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求 和前面描述 的控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)的情況，單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件程序結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示 ： 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 軟件程序結(jié)構(gòu)示意圖 第 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)