【正文】 第 節(jié) 系統(tǒng)初始化 .....................................22 第 節(jié) 溫濕度檢測 .....................................25 第 5 章 系統(tǒng)整體調(diào)試 .......................................27 第 節(jié) 系統(tǒng)仿真演示 ...................................28 第 節(jié) 硬件實物的焊接 .................................33 結(jié) 論 ...................................................37 附 錄 ...................................................39 參考文獻 ...................................................41 致 謝 ...................................................42 燕京理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 1 前 言 科技是第一生產(chǎn)力科技的進步推動著人類生活的進步，人們對生活也開始不斷的追求智能化，這種形式促使各國也在家具智能方面開始了深入的研究。但是，在各項人工智能的家具中針對 晾衣工具 這個方面的研究我國并沒有得到很大中的重視和研究，甚至可以用沒有什么改變來形容，所以其市場研究價值很高，十分利于我們開發(fā)研究。常見的普通晾衣架在實際生活活中并不是很人性化幫助人們生活便利，并且很多常見的問題不能夠解決。假設(shè)我們不在家，但是在夏天的正午時候不能夠把衣物回收到屋子里，導(dǎo)致衣物暴曬，這樣的現(xiàn)象在我們平時的生活中最為常見，所以 普通的晾衣架對我們的衣物傷害極大?；谶@一現(xiàn)狀我的設(shè)計思路是使用 DHT11 溫濕度傳感器和光傳感器來檢測室外的天氣溫度和光照的情況，然后得到當下天氣信息，這些信息再由傳感器傳輸?shù)絾纹瑱C，單片機再通過脈沖信號使電機進行轉(zhuǎn)動，進而達到智能曬衣物的目的。人工智能化的產(chǎn)生以及運用使人們對家電、照明、窗簾管理控制和防盜報警等智能化方面的研究更近了一步，促使人們向全面人工智能化也更近了一步。 第 研究方法及目的 研究目的 現(xiàn)在在我國大多數(shù)普通用戶生活中，很少會存在能夠隨著外界環(huán)境改變而硬件自身夠功進行變化的智能晾衣架，從而達到自動收縮或者伸展晾衣架的目的。例如，我們工作不在家時，突然下起雨，在外面晾洗的衣服不能夠及時回收而導(dǎo)致重 洗；晚上因為加班不能夠回家，晾曬的衣服也不能夠及時回收造成損失，并且在酷熱夏日，我們因為工作繁忙的原因通常會導(dǎo)致把洗好的衣物晾曬在室外一整天，而不能及時收回。 雖然在國際上有很多大的廠家對智能晾衣架有一定的研究，但是他們所研究量產(chǎn)的智能晾衣架大都是半智能化的，用戶只能經(jīng)過電路按鍵等控制方式使衣物達到垂直升降晾曬衣服的目的，但是這樣的設(shè)計并不能完美的晾曬衣服并 且讓其對衣服無損傷，通過用單片機為核心的設(shè)計可以很好解決這個問題 。另外，在轉(zhuǎn)動的過程中當傳動桿接觸到位置開關(guān)時，電機就會中止轉(zhuǎn)動；在雨過天晴的時候陽光會比較充足，此時光敏電阻會因為光照變化的原因使自身阻值產(chǎn)生變化，并將其變化信息發(fā)送給單片機，單片機在程序的指引下對光照強度進行判斷，然后發(fā)送脈沖信號給電機，使電機進行轉(zhuǎn)動進而實現(xiàn)智能晾衣。由于本研究將會觸及到很多單片機方面的繪圖以及變成等方面的知識和技術(shù)，為了能夠更好的完成研究，所以需要對大量的期刊雜志等書籍進行瀏覽、整理和分析。 （ 2）觀察法。 第 研究意義 按照現(xiàn)階段的晾衣架開發(fā)情況 ，本設(shè)計方法能夠把人們從原始的晾衣操作方法中解脫出來，實現(xiàn)智能生活化。相對其他晾衣架而言這種設(shè)計方式的晾衣架 大大避免了那些操作麻煩方面的問題。 燕京理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 4 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計 第 總系統(tǒng)設(shè)計框圖 本設(shè)計使用 STC89C51 單片機，同時再通過溫濕度傳感器和光敏電阻等裝置來配合來檢測外界的環(huán)境變化，把他們自己獲取的信息發(fā)送給單片機，再使單片機來驅(qū)使電機轉(zhuǎn)動，完成智能晾衣功能，對于智能晾衣架的總體設(shè)計框圖如圖 所系統(tǒng)總體控制框圖示： 圖 系統(tǒng)總體控制框圖 第 系統(tǒng)組成概述 系統(tǒng)主要由：控制系統(tǒng)核心、濕度檢測模塊、光強檢測模塊、電機驅(qū)動模塊、直流電機、撥碼開關(guān)模塊和顯示模塊。 第 控制系統(tǒng)核心選擇 方案一：采用 STC89C51作為系統(tǒng)的控制器。該芯片性能穩(wěn)定、抗干擾能力強；并且能夠靈活的編程 和設(shè)計，在很多的工業(yè)控制現(xiàn)場和嵌入式系統(tǒng)中都可以非常有效的擔任控制任務(wù)。 FPGA 的功能非常強大，對于很多具有復(fù)雜邏輯功能的控制系統(tǒng)均可作為系統(tǒng)的核心；并且開發(fā)的系統(tǒng)具有較小的體積、極高的集成度、極強的穩(wěn)定性、豐富的硬件資源、擴展易實現(xiàn)、處理速度快，通常用于控制功能復(fù)雜、控制要求較高的控制系統(tǒng)中，但該控制器價格很高、編程較單片機復(fù)雜很多。 第 濕度檢測模塊選擇 方案一：采用 DHT11 傳感器采集濕度，該傳感器集測溫、測濕度為一體，輸出為數(shù)字量信號，數(shù)字量信號以經(jīng)內(nèi)部校準。傳感器內(nèi)部設(shè)置了一個感溫元件和一個感濕元件，輸出為總線形式，可直接與單片機相連。 方案二：采用 HR202 電阻型濕度傳感器， HR202 濕敏電阻其核心感濕元件是一種新型的 高分子材料，該材料具有很寬的感濕范圍，并且常見穩(wěn)定有效，可廣泛的應(yīng)用在倉庫、大棚等需要檢測、控制濕度的系統(tǒng)中，但該傳感器不能直接通過直流驅(qū)動，采集信號要通過 A/D 轉(zhuǎn)換，因此電路設(shè)計較為復(fù)雜。 第 遙控電路設(shè)計 對于遙控方面所采用的模塊是 SC2262 和 SC2272，它們用于 遙控和接收， 其中 遙控電路圖如 圖 所示 ： 燕京理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 6 圖 遙控電路 遙控器設(shè)計 部分將使用 12V 電池 對其進行 供電， 當 按下按鍵后電池的正極 才能夠使其 芯片和發(fā)射模塊的電源端 相互 連通并發(fā)出信號， 之所以有 這樣設(shè)計是為了 能夠更好地確保 電池的耐用。 第 遙控發(fā)射模塊參數(shù) 通訊方式：調(diào)幅 AM 工作頻率： 315MHZ/433MHZ 頻率穩(wěn)定度：177。光敏電阻的阻值受環(huán)境光強影響，隨光強不同，阻值也會隨之而改變。光敏電阻價格極為便宜，只需簡單的處理電路即可達到系統(tǒng)的要求。 GY30 是一款數(shù)字光強檢測模塊，采用 ROHM原裝 BH 單片機可以直接讀取，不需要開發(fā)人員進行標定 。 綜合考慮，系統(tǒng)中只要對光的強弱做作一個區(qū)分，并不需要采集出準確的數(shù)值，從程序編寫的難以程度上考慮，選擇方案一作為系統(tǒng)光強檢測模塊。每個L298 中配置了兩個 H橋電路，可能夠?qū)蓚€小型直流電機進行正反轉(zhuǎn)運行控制。 L298 具有很強的驅(qū)動能力，在其可以驅(qū)動電壓范圍內(nèi)，可以提供的最大驅(qū)動電流是 2A。 方案二：利用控制繼電器組成電機驅(qū)動模塊，通過四個繼電器組成來實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)控制，并通過觸點動作速度實現(xiàn)電機調(diào)速 [7]。 綜合考慮，為增強系統(tǒng)的可靠性、提高性能，電機驅(qū)動模塊選擇方案一作為 燕京理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 8 系統(tǒng)的電機驅(qū)動模塊。而且本設(shè)計就是為了解決生活小事，若是操作繁雜，這就與我們的初衷恰恰相反的，所以此設(shè)計必須操作簡單。所以必須要設(shè)計合理。 并且，任何人都喜歡性價比高的產(chǎn)品。這就要求我們不僅要技術(shù)先進，經(jīng)濟上也要更加合理。本設(shè)計針對的是經(jīng)常在露天晾曬衣物的人群設(shè)計，所以 在設(shè)計過程中也會做一些調(diào)整，添加實用的功能，減少冗雜而不必要的功能。從電子元件、電路設(shè)計 、 材料的選用都應(yīng)注意提高其安全性 與可靠性 。 第 單片機的介紹及其工作系統(tǒng)設(shè)計 STC89C51 特點 STC89C51 的主要性能 [10]： 與 MCS51 單片機產(chǎn)品兼容 1000 次擦寫周期 時鐘頻率 0 ~ 35MHz 的一般 8051 0 至 420 48MHz三級加密程序存儲器 低功耗空 閑和掉電模式 STC89C516AD 具備 ADC 功能。該器件存儲器的制造技術(shù)是采用 ATMEL 高密度非易失性技術(shù)，和工業(yè)上的 MCS51 的系列芯片具有完成相同的引腳配置和指令集。 STC89C51 單片機的功能特性： 40 個外部引腳， Flash 閃速存儲器 4k字節(jié)，內(nèi)部 RAM128 8位，輸入 /輸出（ I/O）口 32個，中斷優(yōu)先級 5個，中斷嵌套中斷 2 層， 16位定時器 /計數(shù)器 3 個，全雙工串行通信口（ UART） 1個，看門狗（ WDT）定時器，片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。其引腳圖（ PDIP 封裝形式）如圖 所示。 VSS：接地。 EA/VPP：外部訪問允許。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 VCC。 PSEN：是外部程序存儲器的選通信號。 ALE：當訪問數(shù)據(jù)存儲器或外部程序存儲器時，該引腳將輸出脈沖，用來鎖存地址的低 8 位字節(jié)。在對單片機進行編程操作時，指令字節(jié)通過 P0口接收；而進行校驗程序時，指令字節(jié)通過 P0 口輸出，此時P0必須外部上拉電阻才能輸出高電平。四組 I/O 口中只有P0口具有內(nèi)部無 上拉電阻，其余 I/O 均在內(nèi)部配置上拉電阻，將 I/O 的電平拉高。 P1（ ― ）： P1 口是一個 8位雙向 I/O 端口，內(nèi)部配置了上拉電阻，P1口緩沖器最多能夠輸出或接收 4個 LS TTL 門電流。 P2（ ― ）： P2 口是一個 8位雙向 I/O 端口，其內(nèi)部配置了上拉電阻，每一個引腳最多能驅(qū)動 4個 LS的 TTL 邏輯門電路。 P3（ ― ）： P3口和 P1口， P2 口一樣，也是一個 8位雙向 I/O 端口，其內(nèi)部也配置了上拉電阻的，其輸出緩沖級可驅(qū)動 4個 TTL 邏輯門電路。 XTAL1：反向振蕩器的輸入。 表 P3 口引腳第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中 斷 1） T0（定時 /計數(shù)器 0） T1（定時 /計數(shù)器 1） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 單片機工作系統(tǒng)設(shè)計 單片機必須在具備晶振電路和復(fù)位電路后才能保證其正常運行。下面將對時鐘電路和復(fù)位電路進行詳細介紹。適石英晶體一般選擇為 12MHz 或 ；匹配的瓷片電容是20~30pf 之間，這個大小的電容可以很好的抑制干擾，使時鐘電路穩(wěn)定工作。 （ 2）復(fù)位電路設(shè)計 若系統(tǒng)在運行時，受環(huán)境干擾單片機內(nèi)代碼執(zhí)行時跑飛或需要從新執(zhí)行代碼時，這時需要將單片機復(fù)位，從頭 執(zhí)行程序代碼，這就需要設(shè)置復(fù)位電路。在系統(tǒng)上電時，也要對單片機進行復(fù)位，為了方便，無需每次上電都通過操作按鍵進行復(fù)位，復(fù)位電路中設(shè)置了上電復(fù)位。該電路即可實現(xiàn)上電復(fù)位，又能實現(xiàn)手動復(fù)位。 S1 10uFC3+5V10KR3RST 圖 復(fù)位電路 燕京理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 14 第 溫濕度傳感器電路 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器它經(jīng)常被用來測量環(huán)境的溫濕度，之所以使用它是確保設(shè)計的產(chǎn)品測量數(shù)據(jù)的可靠性和準確性， DHT11 具有質(zhì)量好、響應(yīng)快、抗干擾能力強、性價比好等優(yōu)點。 在非常精確的濕度校準實驗室校準每個DHT11 傳感器 都要進行再次校準 ，用來確保 DHT11 溫濕度模塊的測量準確性以及可靠性 ，傳感器的接口方式采用單線串行接口， 之所以使用這樣的設(shè)計方式是為了 使系統(tǒng)變得簡單快捷并且 單排針 4 針組件產(chǎn)品 ， 連接方便，可根據(jù)用戶要求提供特殊包裝格式 [3]。 燕京理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 15 串行接口： DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通信和同步，本設(shè)計采取使用單總線數(shù)據(jù)形式，一次通訊市場大約為 4ms，其中數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分，詳細格式在下面說明，此時小數(shù)部分用來以后擴充，現(xiàn)在讀取出為零。數(shù)據(jù)格式： 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit濕度小數(shù) 數(shù)據(jù) +8bit 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 校驗和數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于“ 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù) +8 bit 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得最后數(shù)據(jù)的末 8位 [3]。在這個模式下， DHT11 接收到開始信號后觸發(fā)一次溫濕度采集，假如沒有接收到主機發(fā)送開始信號， DHT11 不會自動開始溫濕度采集。當 DHT11 接收主機信號開始后， 就開始發(fā)送 80μ s低電平相應(yīng)信號， 等待 20 ~ 40μs ， 才開始 閱讀 DHT11 響應(yīng)信號 。（如圖 0信號表示方法，圖 1信號表示方法） 讀高水平的響應(yīng)信號，如果 DHT11 沒有響應(yīng)，請檢查線路是否正常。 圖 數(shù)字 0 信號表示方法 數(shù)字 1信號表示方法 圖 數(shù)字 1 信號表示方法 燕京理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 17 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器它經(jīng)常被用來測量環(huán)