智能晾衣杆控制系统设计
摘 要本文以“智能晾衣杆控制系统设计”作为研究课题，设计了一款实现天气检测、是否下雨检测、自动收杆以及报警等功能的智能型STC89C51单片机控制系统，所有的预期功能指标都得到了实现，整个系统的设计内容主要分为硬件和软件两个层面。在软件系统的设计方面，本智能晾衣杆系统以KEIL软件作为开发环境，通过C语言构建智能晾衣杆系统的程序代码，通过最终的机器语言代码实现对主控微处理器的控制，从而实现对片外功能模块的驱动。在硬件系统的设计方面，本智能晾衣杆系统将这款STC89C51单片机植入到硬件电路的核心位置，通过它来对片外所有的芯片和传感器进行驱动，使得这些功能电路发挥功能，并将工作过程中需要处理的数据在STC89C51单片机芯片内部进行运算。经过多次的测试后，本智能晾衣杆系统的工作状态都表现的非常稳定，能够正常的执行所有功能，非常适合推向市场进行推广。
目录
一、 引言 2
（一） 智能晾衣杆的发展背景 2
（二） 智能晾衣杆的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 3
二、 方案设计及元器件选择 4
（一） 智能晾衣杆的方案设计 4
（二） STC89C51单片机简介 4
（三） 小型步进电机简介 5
（四） 雨水传感器简介 5
（五） LCD1602液晶屏幕简介 6
（六） 蜂鸣器简介 6
三、 系统硬件设计 8
（一） 最小系统电路设计 8
（二） 是否下雨检测电路设计 8
（三） 天气恶劣报警电路设计 9
（四） 晾衣杆收缩电路设计 10
（五） 晾衣杆显示屏电路设计 11
四、 系统软件设计 12
（一） 智能晾衣杆的主程序流程设计 12
（二） 是否下雨检测子程序设计 12
（三） 液晶驱动子程序流程设计 13
（四） 下雨时报警子程序流程设计 13
（五） 晾衣杆收缩子程序设计设计 14
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
引言
智能晾衣杆的发展背景
我们经常说的智能晾衣杆系统指的是一种通过单片机等微处理器芯片的强大控制作用而实现的微型智能系统，它的实现是微处理器生产技术飞速发展后的一个产物，目前市面上大多数厂商研发的微型处理器都在朝着微型化、高速化和智能化方向发展，这为许多种类型微型系统（包括本课题研发的智能晾衣杆系统）的发展提供了方向，同时也使得智能晾衣杆系统的发展越来越快速、性能越来越高。
智能晾衣杆系统的核心部分是其内部的主控微处理器（本课题将要使用STC89C51单片机来作为主控芯片），它在系统中的作用主要是用来对片外的功能模块提供驱动，使得每个芯片或者传感器能够表现出正常功能，在智能晾衣杆系统的发展背景中，最早的系统大多数采用了模拟电路架构，微处理器控制的概念较少，那时的数字电路以及控制系统的思想还没有得到普及，智能晾衣杆系统只能够通过大量的模拟电路来实现，因此最终的表现形态较为单一，智能化元素较少。而当微处理器技术得到普及之后，智能化的智能晾衣杆控制系统得到实现，人们可以将心中所想通过C语言等程序代码进行转换并烧录到微处理器芯片中，使得微处理器按照人们的预想控制进行工作，最终将表现出非常智能的表现。
智能晾衣杆系统在最近几年中的主要发展方向主要是微型化和嵌入式，同时越来越高的智能元素也是这类系统所必需拥有的，除了设计人员对于硬件电路和软件程序代码的优化设计外，在系统内部所需要使用的器件本身属性方面，是制约大多数智能系统（包括本课题研发的智能晾衣杆系统）的关键因素之一，举个最简单的例子来说，在同一种智能晾衣杆系统中，采用8位机（51单片机、STM8单片机等）作为主控时，每秒对于指令的执行速度是MIPS级别，而对于32位的微处理器（STM32、ARM7以及ARM9等）芯片来说，由于其内部的CPU内核能够在同一时间内对32位bit的二进制数据进行同时运算（8位机只能对8bit数据进行运算），它的数据处理速度可以达到数十甚至数百MIPS，从这个方面我们可以看出微处理器主控芯片的发展现状主导着智能晾衣杆系统的发展现状，想要提升这种系统的整体性能，首先就需要从主控核心芯片的选取方面进行着手。
智能晾衣杆的国内外发展现状
前不久的一份电子科技杂志刊登了一份关于国外某所高校的研究成果，该文章显示该校的一个实验室研发出了一款与智能晾衣杆系统相关的传感器模块，这款传感器主要用于监测智能晾衣杆系统在运行过程中的功耗参数并且能够通过特定的接口将检测数据以及如何降低当前功耗进行计划制定，将相应的建议措施通过数字信号形式送入到智能晾衣杆系统内部的主控微处理器，这款传感器的实现在一定程度上促进了智能晾衣杆系统的发展，与此同时国内的研究小组也没有停下对智能晾衣杆系统的研究步伐，虽然在智能晾衣杆系统要实现高性能化还需要借助国外的高性能芯片来作为铺垫，但是国内的相关半导体企业正在加紧研究的步伐，希望能够尽早的研究出自主产权比重比较多的高性能智能晾衣杆系统。
本文主要研究内容
本文以“智能晾衣杆控制系统设计”作为研究课题，设计了一款能够实现点阵显示、蜂鸣式报警、、电脉冲信号功率放大和雨水感应的智能型STC89C51单片机控制系统，所有的预期功能指标都得到了实现，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
1、能够以较高质量的液晶显示能力将智能晾衣杆系统中采集到的数据显示给用户；
2、能够在STC89C51单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对有源蜂鸣器的工作状态控制，从而产生报警信号；
3、能够实现ULN2003步进电机驱动芯片电路的配置，通过该电路对STC89C51单片机输出的微弱功率脉冲进行放大，实现对四相步进电机的强有力驱动；
4、能够通过STC89C51单片机的普通GPIO管脚实现对雨水传感器输出信号的检测，通过检测结果判断当前环境雨水强弱；
目录
一、 引言 2
（一） 智能晾衣杆的发展背景 2
（二） 智能晾衣杆的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 3
二、 方案设计及元器件选择 4
（一） 智能晾衣杆的方案设计 4
（二） STC89C51单片机简介 4
（三） 小型步进电机简介 5
（四） 雨水传感器简介 5
（五） LCD1602液晶屏幕简介 6
（六） 蜂鸣器简介 6
三、 系统硬件设计 8
（一） 最小系统电路设计 8
（二） 是否下雨检测电路设计 8
（三） 天气恶劣报警电路设计 9
（四） 晾衣杆收缩电路设计 10
（五） 晾衣杆显示屏电路设计 11
四、 系统软件设计 12
（一） 智能晾衣杆的主程序流程设计 12
（二） 是否下雨检测子程序设计 12
（三） 液晶驱动子程序流程设计 13
（四） 下雨时报警子程序流程设计 13
（五） 晾衣杆收缩子程序设计设计 14
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
引言
智能晾衣杆的发展背景
我们经常说的智能晾衣杆系统指的是一种通过单片机等微处理器芯片的强大控制作用而实现的微型智能系统，它的实现是微处理器生产技术飞速发展后的一个产物，目前市面上大多数厂商研发的微型处理器都在朝着微型化、高速化和智能化方向发展，这为许多种类型微型系统（包括本课题研发的智能晾衣杆系统）的发展提供了方向，同时也使得智能晾衣杆系统的发展越来越快速、性能越来越高。
智能晾衣杆系统的核心部分是其内部的主控微处理器（本课题将要使用STC89C51单片机来作为主控芯片），它在系统中的作用主要是用来对片外的功能模块提供驱动，使得每个芯片或者传感器能够表现出正常功能，在智能晾衣杆系统的发展背景中，最早的系统大多数采用了模拟电路架构，微处理器控制的概念较少，那时的数字电路以及控制系统的思想还没有得到普及，智能晾衣杆系统只能够通过大量的模拟电路来实现，因此最终的表现形态较为单一，智能化元素较少。而当微处理器技术得到普及之后，智能化的智能晾衣杆控制系统得到实现，人们可以将心中所想通过C语言等程序代码进行转换并烧录到微处理器芯片中，使得微处理器按照人们的预想控制进行工作，最终将表现出非常智能的表现。
智能晾衣杆系统在最近几年中的主要发展方向主要是微型化和嵌入式，同时越来越高的智能元素也是这类系统所必需拥有的，除了设计人员对于硬件电路和软件程序代码的优化设计外，在系统内部所需要使用的器件本身属性方面，是制约大多数智能系统（包括本课题研发的智能晾衣杆系统）的关键因素之一，举个最简单的例子来说，在同一种智能晾衣杆系统中，采用8位机（51单片机、STM8单片机等）作为主控时，每秒对于指令的执行速度是MIPS级别，而对于32位的微处理器（STM32、ARM7以及ARM9等）芯片来说，由于其内部的CPU内核能够在同一时间内对32位bit的二进制数据进行同时运算（8位机只能对8bit数据进行运算），它的数据处理速度可以达到数十甚至数百MIPS，从这个方面我们可以看出微处理器主控芯片的发展现状主导着智能晾衣杆系统的发展现状，想要提升这种系统的整体性能，首先就需要从主控核心芯片的选取方面进行着手。
智能晾衣杆的国内外发展现状
前不久的一份电子科技杂志刊登了一份关于国外某所高校的研究成果，该文章显示该校的一个实验室研发出了一款与智能晾衣杆系统相关的传感器模块，这款传感器主要用于监测智能晾衣杆系统在运行过程中的功耗参数并且能够通过特定的接口将检测数据以及如何降低当前功耗进行计划制定，将相应的建议措施通过数字信号形式送入到智能晾衣杆系统内部的主控微处理器，这款传感器的实现在一定程度上促进了智能晾衣杆系统的发展，与此同时国内的研究小组也没有停下对智能晾衣杆系统的研究步伐，虽然在智能晾衣杆系统要实现高性能化还需要借助国外的高性能芯片来作为铺垫，但是国内的相关半导体企业正在加紧研究的步伐，希望能够尽早的研究出自主产权比重比较多的高性能智能晾衣杆系统。
本文主要研究内容
本文以“智能晾衣杆控制系统设计”作为研究课题，设计了一款能够实现点阵显示、蜂鸣式报警、、电脉冲信号功率放大和雨水感应的智能型STC89C51单片机控制系统，所有的预期功能指标都得到了实现，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
1、能够以较高质量的液晶显示能力将智能晾衣杆系统中采集到的数据显示给用户；
2、能够在STC89C51单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对有源蜂鸣器的工作状态控制，从而产生报警信号；
3、能够实现ULN2003步进电机驱动芯片电路的配置，通过该电路对STC89C51单片机输出的微弱功率脉冲进行放大，实现对四相步进电机的强有力驱动；
4、能够通过STC89C51单片机的普通GPIO管脚实现对雨水传感器输出信号的检测，通过检测结果判断当前环境雨水强弱；
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