51单片机的智能晾衣架的设计与制作
目录
引言 1
一、系统整体设计 2
（一）功能要求与系统结构图 2
（二）方案论证与选择 2
二、系统硬件设计 3
（一）单片机模块设计 3
（二）各个部分电路模块设计 5
三、智能晾衣架软件部分设计 9
四、智能晾衣架的调试与效果图展示 12
（一）智能晾衣架的调试 12
（二）智能晾衣架的最终成品效果图展示 14
总结 16
致谢 17
参考文献 18
附录 19
（一）原理图 19
（二）PCB图 20
（三）元器件清单 21
（四）实物图 22
（五）源程序 23
引言
由于社会经济的持续增长，人们对待自己生活水平的要求也就不断地提高，当代人们追求的是一种简单、便利、快捷的生活方式，能够充分的享受生活。但越来越多的人们总是每天都在不停的忙碌着，对于那些上班族或者白天不在家中的人来说，当面对多变的天气时，他们不能及时的将衣物收回家致使衣物遭到淋湿，这便给他们的生活带来了许多的不便。
本课题设计的智能晾衣架将告别传统的劣势，它不仅可以根据外界光线和温湿度变化来控制晾衣架升降，还可以用无线遥控来操作。该系统的光线检测部分就是采用光敏电阻来检测光线强度的变化，把光线检测模块的信号变化传送给单片机，然后单片机再通过选择继电器控制直流电机的驱动，并使它实现正反转，同时促使晾衣架实现升降功能。为了实现直流电机正反转，设计中选用两个继电器，通过两个继电器的吸合来带动晾衣架的升降。利用单片机的实用性和优点，充分实现了对智能晾衣架的控制。因此，使用者可以不用再为面对多变的天气是否能及时的将衣服的收回而担心，这给忙碌的人们带来了方便快捷的生活，解决了他们的担忧。
本论文中对电路设计各个部分所用到的元器件、软硬件设计和产品的调试以及最后设计中出现的一系列问题进行细致的分析。
一、系统整体设计
（一）功能要求与系统结构图
智能晾衣架的设计主要包括五个模块，分别是无线接收、光线检测、DHT11温湿
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
对多变的天气是否能及时的将衣服的收回而担心，这给忙碌的人们带来了方便快捷的生活，解决了他们的担忧。
本论文中对电路设计各个部分所用到的元器件、软硬件设计和产品的调试以及最后设计中出现的一系列问题进行细致的分析。
一、系统整体设计
（一）功能要求与系统结构图
智能晾衣架的设计主要包括五个模块，分别是无线接收、光线检测、DHT11温湿度检测、状态指示、电机控制。设计中晾衣架的升降是由直流电机控制的，无线遥控控制电路采用的是编码解码芯片sc2262和sc2272作为无线接收模块，继电器的吸合是由单片机控制的，同时让直流电机实现正反转，晾衣架实现开启和关闭的功能。电路通电后指示灯会变亮，如果晾晒衣服的重量超过电机所能承受的重量时，声光报警器就会报警，电机也会不工作，但是当升降按键被按下时，对应的指示灯也会随之变亮，说明这个时间段的电机控制电路实现正反转。图1所示的是系统结构图。
图1 系统结构图
（二）方案论证与选择
1、处理器的选择
系统的处理器选择AT89C51单片机，主要是因为其广泛的使用、体积小、低功耗和成本等优势。单片机有很强的算术运算功能，软件编程也很灵活，各式各样的运算和逻辑控制还可以通过软件编程来实现。
2、驱动电机的选择
选择直流电机作为系统的传动设置是因为其成本低而且电路简单、调速方便、调整范围广、能够承受频繁的冲击负载和实现过于频繁的启动、制动和反转。
3、直流电机驱动电路的选择
本设计中选用继电器控制直流电机驱动电路，因为继电器经常用在自动控制电路中，一般情况下用较小的电流去控制较大的电流，继电器一般具有成本很低，并且它的安全性也非常可靠，电路连接部分也比较简单。
4、稳压电源方案的选择
采用集成三端稳压器作电源的方案是因为其是个集成芯片，它的外部结构简单，易于使用，芯片内部电路决定基准电压，而且是个固定的值。
5、温湿度传感器检测的选择
在设计中，智能晾衣架可以根据温度或者湿度致使它升降，因此晾衣架的温湿度检测模块选择型号为DHT11的温湿度传感器，是因为其含电阻式感湿元件和NTC测温元件，通过与单片机相连接使电路能够准确的根据温湿度的变化来实现晾衣架的升降。
6、光线检测的选择
设计的智能晾衣架需要根据光线亮暗实现自动升降。根据光敏电阻的阻值与光照强度有关的特性，用它来采集光照强度，实现当光照变强时，智能晾衣架会随着上升，反之，晾衣架下降。
二、系统硬件设计
（一）单片机模块设计
1、单片机的简介
MCS-51系列单片机都采用40个引脚的双列直插封装方式，图2所示的是MCS-51 单片机引脚图，图中包括2个电源引脚和时钟引脚、4个控制引脚、32个I/O接口。AT89C51单片机主要具有与MCS-51兼容、4KB 片内ROM、全静态工作在0Hz-24MHz、128*8位内部RAM、32可编程I/O线、2个16位定时器/计数器、5个中断源：2个外部和3个内部、片内振荡器及时钟电路的特性。
图2 AT89C51单片机引脚图
AT89C51的引脚功能见图表1。
表1 引脚功能图表
2、单片机的最小系统
智能晾衣架的设计采用单片机的最小系统，最小系统是指用最少元器件构成并且在运行时保持最简单的配置系统。单片机的最小系统包括单片机、复位和晶振电路。设计中复位电路部分的9脚保持一个2us的高电平，单片机就会复位，这时程序才能从头开始执行。电路中10uF电容和10k电阻的作用是当单片机刚开始运行时，电容会充电，电压会慢慢地减小，10k的下拉电阻使9脚会有一段的高电平输出，这样单片机就开始重新执行它的程序。在AT89C51单片机中，它含有一个振荡器，这个振荡器是高增益反相放大器，它的输入端接引脚XTAL1，输出端接在引脚XTAL2，在这之间还接晶振电路和
引言 1
一、系统整体设计 2
（一）功能要求与系统结构图 2
（二）方案论证与选择 2
二、系统硬件设计 3
（一）单片机模块设计 3
（二）各个部分电路模块设计 5
三、智能晾衣架软件部分设计 9
四、智能晾衣架的调试与效果图展示 12
（一）智能晾衣架的调试 12
（二）智能晾衣架的最终成品效果图展示 14
总结 16
致谢 17
参考文献 18
附录 19
（一）原理图 19
（二）PCB图 20
（三）元器件清单 21
（四）实物图 22
（五）源程序 23
引言
由于社会经济的持续增长，人们对待自己生活水平的要求也就不断地提高，当代人们追求的是一种简单、便利、快捷的生活方式，能够充分的享受生活。但越来越多的人们总是每天都在不停的忙碌着，对于那些上班族或者白天不在家中的人来说，当面对多变的天气时，他们不能及时的将衣物收回家致使衣物遭到淋湿，这便给他们的生活带来了许多的不便。
本课题设计的智能晾衣架将告别传统的劣势，它不仅可以根据外界光线和温湿度变化来控制晾衣架升降，还可以用无线遥控来操作。该系统的光线检测部分就是采用光敏电阻来检测光线强度的变化，把光线检测模块的信号变化传送给单片机，然后单片机再通过选择继电器控制直流电机的驱动，并使它实现正反转，同时促使晾衣架实现升降功能。为了实现直流电机正反转，设计中选用两个继电器，通过两个继电器的吸合来带动晾衣架的升降。利用单片机的实用性和优点，充分实现了对智能晾衣架的控制。因此，使用者可以不用再为面对多变的天气是否能及时的将衣服的收回而担心，这给忙碌的人们带来了方便快捷的生活，解决了他们的担忧。
本论文中对电路设计各个部分所用到的元器件、软硬件设计和产品的调试以及最后设计中出现的一系列问题进行细致的分析。
一、系统整体设计
（一）功能要求与系统结构图
智能晾衣架的设计主要包括五个模块，分别是无线接收、光线检测、DHT11温湿
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
对多变的天气是否能及时的将衣服的收回而担心，这给忙碌的人们带来了方便快捷的生活，解决了他们的担忧。
本论文中对电路设计各个部分所用到的元器件、软硬件设计和产品的调试以及最后设计中出现的一系列问题进行细致的分析。
一、系统整体设计
（一）功能要求与系统结构图
智能晾衣架的设计主要包括五个模块，分别是无线接收、光线检测、DHT11温湿度检测、状态指示、电机控制。设计中晾衣架的升降是由直流电机控制的，无线遥控控制电路采用的是编码解码芯片sc2262和sc2272作为无线接收模块，继电器的吸合是由单片机控制的，同时让直流电机实现正反转，晾衣架实现开启和关闭的功能。电路通电后指示灯会变亮，如果晾晒衣服的重量超过电机所能承受的重量时，声光报警器就会报警，电机也会不工作，但是当升降按键被按下时，对应的指示灯也会随之变亮，说明这个时间段的电机控制电路实现正反转。图1所示的是系统结构图。
图1 系统结构图
（二）方案论证与选择
1、处理器的选择
系统的处理器选择AT89C51单片机，主要是因为其广泛的使用、体积小、低功耗和成本等优势。单片机有很强的算术运算功能，软件编程也很灵活，各式各样的运算和逻辑控制还可以通过软件编程来实现。
2、驱动电机的选择
选择直流电机作为系统的传动设置是因为其成本低而且电路简单、调速方便、调整范围广、能够承受频繁的冲击负载和实现过于频繁的启动、制动和反转。
3、直流电机驱动电路的选择
本设计中选用继电器控制直流电机驱动电路，因为继电器经常用在自动控制电路中，一般情况下用较小的电流去控制较大的电流，继电器一般具有成本很低，并且它的安全性也非常可靠，电路连接部分也比较简单。
4、稳压电源方案的选择
采用集成三端稳压器作电源的方案是因为其是个集成芯片，它的外部结构简单，易于使用，芯片内部电路决定基准电压，而且是个固定的值。
5、温湿度传感器检测的选择
在设计中，智能晾衣架可以根据温度或者湿度致使它升降，因此晾衣架的温湿度检测模块选择型号为DHT11的温湿度传感器，是因为其含电阻式感湿元件和NTC测温元件，通过与单片机相连接使电路能够准确的根据温湿度的变化来实现晾衣架的升降。
6、光线检测的选择
设计的智能晾衣架需要根据光线亮暗实现自动升降。根据光敏电阻的阻值与光照强度有关的特性，用它来采集光照强度，实现当光照变强时，智能晾衣架会随着上升，反之，晾衣架下降。
二、系统硬件设计
（一）单片机模块设计
1、单片机的简介
MCS-51系列单片机都采用40个引脚的双列直插封装方式，图2所示的是MCS-51 单片机引脚图，图中包括2个电源引脚和时钟引脚、4个控制引脚、32个I/O接口。AT89C51单片机主要具有与MCS-51兼容、4KB 片内ROM、全静态工作在0Hz-24MHz、128*8位内部RAM、32可编程I/O线、2个16位定时器/计数器、5个中断源：2个外部和3个内部、片内振荡器及时钟电路的特性。
图2 AT89C51单片机引脚图
AT89C51的引脚功能见图表1。
表1 引脚功能图表
2、单片机的最小系统
智能晾衣架的设计采用单片机的最小系统，最小系统是指用最少元器件构成并且在运行时保持最简单的配置系统。单片机的最小系统包括单片机、复位和晶振电路。设计中复位电路部分的9脚保持一个2us的高电平，单片机就会复位，这时程序才能从头开始执行。电路中10uF电容和10k电阻的作用是当单片机刚开始运行时，电容会充电，电压会慢慢地减小，10k的下拉电阻使9脚会有一段的高电平输出，这样单片机就开始重新执行它的程序。在AT89C51单片机中，它含有一个振荡器，这个振荡器是高增益反相放大器，它的输入端接引脚XTAL1，输出端接在引脚XTAL2，在这之间还接晶振电路和
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