单片机的智能晾衣架的设计
【Key Word】：DHT11；AT89C52；Dc Motor目 录
一、引言 1
二、智能晾衣架的设计方案 2
（一）方案的选定 2
（二）设计要求及预期结果 2
（三）设计电路中的主要元器件 2
1.AT89C52 3
2.数字温湿度传感器DHT11 4
3.直流电机驱动 4
三、系统的硬件设计 5
（一）单片机的最小工作系统 5
（二）温湿度传感电路 7
（三）光敏检测 7
四、软件系统设计 8
（一）主函数设计 9
（二）子程序设计 9
1.系统初始化 9
2.液晶显示函数 10
3.温湿度的检测函数 10
五、仿真与调试 11
（一）部分电路介绍 12
1.温湿度传感模块 12
2.显示和调节电路 12
3.电动机电路 13
4.报警电路 13
（二）电路的整体调试 14
六、总结与展望 16
致谢 18
参考文献 19
附录 20
附录一 原理图 20
附录二 元器件清单 21
附录三 源程序 21
一、引言
随着人们生活节奏的加快，智能家居也慢慢走进我们的生活，为实现家居生活的自动化、人性化的目标，智能控制技术在智能生活家居的电子产品方面得到深入应用。它们不仅使我们的生活方式更便捷，而且在一定程度上节约了能源。现在人们实现了照明、家电、防盗报警、窗帘控制等家居生活的智能化，但智能晾衣 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
仍旧处于最初状态，没有得到更为广泛的应用。
现在人们所用的晾衣架大部分不会因天气情况变化而自动的收缩，旧式晾衣架也多为手动收衣架。假如使用者因事外出又恰逢雨天，或者是临时在外过夜，传统的晾衣架不能够根据当时的情况自动的将衣物收回，导致衣物的淋雨或受潮；许多上班族也是无法在合适的温度下将衣物晾出，同时也无法收回在炎炎烈日下曝晒的衣物。事实上, 曝晒对衣物的伤害很大。
最近几年，各界人士对晾衣架有了更深入的研究，早在2005年的时候，利用湿度传感器加上电动机带动的雨布轴，这一设计方案就被盛英太等人提出；然后在2006年的时候，基于义隆EM78447A单片机的晾衣架被李伯球等人提出；接着在2007年的时候，可防雨、在夜间收衣的智能晾衣架方案被南京工程学院的研究所设计出；最后在2015年的时候，基于节能环保的太阳能全自动晾衣架被邓君等人设计出。
此课题是基于单片机的智能晾衣架，此晾衣架与传统的晾衣架有较大的不同，它置于利于通风、有阳光的阳台外部，它是采用智能控制技术、传感技术、机械传动等先进技术。解决了传统晾衣架不能自动收衣的问题，它的系统是通过光敏传感电路、温湿度传感电路、电机及驱动电路等，可以检测出当时的户外空气的湿度、温度以及阳光紫外线照射强度，并且其温湿度达到所设的数值后，从而控制电动机的正反转来实现晾衣和收衣。课题中的核心控制芯片是AT89C52，用到的检测元器件是温湿度传感器DHT11和光敏电阻5528，其中DHT11是一款含有数字信号输出的复合型温湿度传感器，它运用数字采集技术和温度传感技术使产品具有较高的可靠性和稳定性。电机部分利用驱动芯片ULN2003来实行5V的直流电机进行运行的，这是一种较常用的驱动方式。随着家居生活的智能化的提高，智能晾衣架具有前瞻的发展性和很高的实际应用性.在不久的将来，会走进越来越多的百姓人家。
二、智能晾衣架的设计方案
现在人们越来越快节奏的生活，使用者可能因为工作、琐事等外出，无暇及时的按照天气的变化进行必要的收衣和晾衣，以致衣物的潮湿、曝晒，此课题是基于单片机的智能晾衣架，可以根据室外天气的变化自动的收衣和晾衣，与传统的手动晾衣架有较大的不同。
（一）方案的选定
方案一：将晾衣架置于阳台内部，利用湿度传感电路，光敏电路，报警电路构成的系统。
方案二：将晾衣架置于阳台外部，利用温湿度传感电路，光敏电路，显示电路，电动机等构成的系统。
经过方案一和方案二的比较，在方案一，虽是置于阳台内部，采用的器件较少，但只能提醒使用者，无法实现自动收衣，并不能实现真正意义的智能。在方案二中，晾衣架置于阳台外部，它的通风、采光的效果好，可根据当时的天气状况实现自动的收衣、晾衣。
（二）设计要求及预期结果
将晾衣架置于阳台外部，可以节省部分空间。课题用到的主要的控制芯片是AT89C52，辅助模块是温湿度传感电路、光敏电路、电动机及其驱动电路、液晶显示等电路。主要功能有：当光敏达到一定预值，电路进行报警，无人应答，电动机进行自动收缩；当湿度达到一定预定值，电路进行报警，无人应答，电动机进行自动收缩；液晶显示屏来显示温度和湿度。
（三）设计电路中的主要元器件
根据电路最后所实现的功能，课题主要的控制芯片使用的是扩展式单片机AT89C52，单片机采用的是一种高性能的，低功耗的静态80C52制造的，由CMOS先进的工艺制造。电路的检测模块部分由DHT11温湿度传感器及5528光敏电阻组成。DHT11温湿度传感器是一种包含有数字信号输出的温度湿度复合型传感器，它应用在数字电路的信息采集和温湿度传感技术领域。系统的电机部分采用5V的直流电机驱动，直流电机利用ULN2003芯片进行驱动。
1.单片机AT89C52
AT89C52是功耗较低的、性能较高的一种八位的CMOS控制器，在系统可编程的Flash存储器有8K。它具有的特点有：拥有8K的字节的可编写的Flash的存储器；1000次的可擦写周期；三级加密的程序存储器；32个可编程的I/O口线；八个中断源；可编程的UART串行通道等。AT89C52的管脚结构如图2-1所示。
图2-1 AT89C52的管脚结构
单片机的P0口一般用作I/O使用，当作为输出口时，它的内部不含有电阻，输出为“0”，给所接的负载提供电流时，需要加上一定的上拉电阻。当作为输入口时，不需要接上拉电阻，但是端口要先置“1”。在绝大部分情况下，P0口是必须要加上拉电阻的；P1口一般情况下也会用作I/O使用，它内部具有电阻。除此之外，P1.0和P1.2又分别用作定时器/计数器的触发输入。这是它的第二功能。P2口和P3口也是内部具有上拉电阻，也都可以用作I/O使用，P3口比较重要的是它的第二功能，如表2-1.
P3口引脚功能
P3.0口RXD串行输入
P3.1口TXD串行输出
P3.2口TNT0外部中断0
电源、时钟模块和复位模块都是单片机最小系统的基本组成内容。单片机电源采用5V电压进行供电，时钟电路用以给单片机提供时钟源，复位电路用以对单片机进行复位，可分为上电复位和手动复位。单片机最小系统时钟电路如图3-2所示。
（二）电路的整体调试
预设值：温度10℃～40℃，湿度40%rh～80%rh。当实际测得的温湿度在预设范围內，电动机正转。如图5-5所示。
一、引言 1
二、智能晾衣架的设计方案 2
（一）方案的选定 2
（二）设计要求及预期结果 2
（三）设计电路中的主要元器件 2
1.AT89C52 3
2.数字温湿度传感器DHT11 4
3.直流电机驱动 4
三、系统的硬件设计 5
（一）单片机的最小工作系统 5
（二）温湿度传感电路 7
（三）光敏检测 7
四、软件系统设计 8
（一）主函数设计 9
（二）子程序设计 9
1.系统初始化 9
2.液晶显示函数 10
3.温湿度的检测函数 10
五、仿真与调试 11
（一）部分电路介绍 12
1.温湿度传感模块 12
2.显示和调节电路 12
3.电动机电路 13
4.报警电路 13
（二）电路的整体调试 14
六、总结与展望 16
致谢 18
参考文献 19
附录 20
附录一 原理图 20
附录二 元器件清单 21
附录三 源程序 21
一、引言
随着人们生活节奏的加快，智能家居也慢慢走进我们的生活，为实现家居生活的自动化、人性化的目标，智能控制技术在智能生活家居的电子产品方面得到深入应用。它们不仅使我们的生活方式更便捷，而且在一定程度上节约了能源。现在人们实现了照明、家电、防盗报警、窗帘控制等家居生活的智能化，但智能晾衣 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
仍旧处于最初状态，没有得到更为广泛的应用。
现在人们所用的晾衣架大部分不会因天气情况变化而自动的收缩，旧式晾衣架也多为手动收衣架。假如使用者因事外出又恰逢雨天，或者是临时在外过夜，传统的晾衣架不能够根据当时的情况自动的将衣物收回，导致衣物的淋雨或受潮；许多上班族也是无法在合适的温度下将衣物晾出，同时也无法收回在炎炎烈日下曝晒的衣物。事实上, 曝晒对衣物的伤害很大。
最近几年，各界人士对晾衣架有了更深入的研究，早在2005年的时候，利用湿度传感器加上电动机带动的雨布轴，这一设计方案就被盛英太等人提出；然后在2006年的时候，基于义隆EM78447A单片机的晾衣架被李伯球等人提出；接着在2007年的时候，可防雨、在夜间收衣的智能晾衣架方案被南京工程学院的研究所设计出；最后在2015年的时候，基于节能环保的太阳能全自动晾衣架被邓君等人设计出。
此课题是基于单片机的智能晾衣架，此晾衣架与传统的晾衣架有较大的不同，它置于利于通风、有阳光的阳台外部，它是采用智能控制技术、传感技术、机械传动等先进技术。解决了传统晾衣架不能自动收衣的问题，它的系统是通过光敏传感电路、温湿度传感电路、电机及驱动电路等，可以检测出当时的户外空气的湿度、温度以及阳光紫外线照射强度，并且其温湿度达到所设的数值后，从而控制电动机的正反转来实现晾衣和收衣。课题中的核心控制芯片是AT89C52，用到的检测元器件是温湿度传感器DHT11和光敏电阻5528，其中DHT11是一款含有数字信号输出的复合型温湿度传感器，它运用数字采集技术和温度传感技术使产品具有较高的可靠性和稳定性。电机部分利用驱动芯片ULN2003来实行5V的直流电机进行运行的，这是一种较常用的驱动方式。随着家居生活的智能化的提高，智能晾衣架具有前瞻的发展性和很高的实际应用性.在不久的将来，会走进越来越多的百姓人家。
二、智能晾衣架的设计方案
现在人们越来越快节奏的生活，使用者可能因为工作、琐事等外出，无暇及时的按照天气的变化进行必要的收衣和晾衣，以致衣物的潮湿、曝晒，此课题是基于单片机的智能晾衣架，可以根据室外天气的变化自动的收衣和晾衣，与传统的手动晾衣架有较大的不同。
（一）方案的选定
方案一：将晾衣架置于阳台内部，利用湿度传感电路，光敏电路，报警电路构成的系统。
方案二：将晾衣架置于阳台外部，利用温湿度传感电路，光敏电路，显示电路，电动机等构成的系统。
经过方案一和方案二的比较，在方案一，虽是置于阳台内部，采用的器件较少，但只能提醒使用者，无法实现自动收衣，并不能实现真正意义的智能。在方案二中，晾衣架置于阳台外部，它的通风、采光的效果好，可根据当时的天气状况实现自动的收衣、晾衣。
（二）设计要求及预期结果
将晾衣架置于阳台外部，可以节省部分空间。课题用到的主要的控制芯片是AT89C52，辅助模块是温湿度传感电路、光敏电路、电动机及其驱动电路、液晶显示等电路。主要功能有：当光敏达到一定预值，电路进行报警，无人应答，电动机进行自动收缩；当湿度达到一定预定值，电路进行报警，无人应答，电动机进行自动收缩；液晶显示屏来显示温度和湿度。
（三）设计电路中的主要元器件
根据电路最后所实现的功能，课题主要的控制芯片使用的是扩展式单片机AT89C52，单片机采用的是一种高性能的，低功耗的静态80C52制造的，由CMOS先进的工艺制造。电路的检测模块部分由DHT11温湿度传感器及5528光敏电阻组成。DHT11温湿度传感器是一种包含有数字信号输出的温度湿度复合型传感器，它应用在数字电路的信息采集和温湿度传感技术领域。系统的电机部分采用5V的直流电机驱动，直流电机利用ULN2003芯片进行驱动。
1.单片机AT89C52
AT89C52是功耗较低的、性能较高的一种八位的CMOS控制器，在系统可编程的Flash存储器有8K。它具有的特点有：拥有8K的字节的可编写的Flash的存储器；1000次的可擦写周期；三级加密的程序存储器；32个可编程的I/O口线；八个中断源；可编程的UART串行通道等。AT89C52的管脚结构如图2-1所示。
图2-1 AT89C52的管脚结构
单片机的P0口一般用作I/O使用，当作为输出口时，它的内部不含有电阻，输出为“0”，给所接的负载提供电流时，需要加上一定的上拉电阻。当作为输入口时，不需要接上拉电阻，但是端口要先置“1”。在绝大部分情况下，P0口是必须要加上拉电阻的；P1口一般情况下也会用作I/O使用，它内部具有电阻。除此之外，P1.0和P1.2又分别用作定时器/计数器的触发输入。这是它的第二功能。P2口和P3口也是内部具有上拉电阻，也都可以用作I/O使用，P3口比较重要的是它的第二功能，如表2-1.
P3口引脚功能
P3.0口RXD串行输入
P3.1口TXD串行输出
P3.2口TNT0外部中断0
电源、时钟模块和复位模块都是单片机最小系统的基本组成内容。单片机电源采用5V电压进行供电，时钟电路用以给单片机提供时钟源，复位电路用以对单片机进行复位，可分为上电复位和手动复位。单片机最小系统时钟电路如图3-2所示。
（二）电路的整体调试
预设值：温度10℃～40℃，湿度40%rh～80%rh。当实际测得的温湿度在预设范围內，电动机正转。如图5-5所示。
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