zigbee的无线智能晾衣杆控制系统设计
随着社会发展需求，人们工作的节奏越来越快，智能化程度也越来越高，智能产品也已经逐渐渗透家庭生活的方方面面。本文以ZigBee技术为基础，结合单片机芯片，完成了一款智能晾衣杆的设计。整个系统主要由光敏传感电路和温湿度传感电路为核心模块，将接收到的光信号利用单片机处理转换为电信号，并通过ZigBee模块实现晾衣杆伸缩的远程控制。这种智能晾衣杆解决了传统家用晾衣杆在晴天雨天不能自动伸缩的问题，能够自动识别雨天、温度过高的夏天、夜晚等相应天气，可以根据实时天气来自动判别是否晾晒衣物，具有一定的实用性和推广价值。 3
目录
Abstract 4
一 引言 5
（一）研究背景 5
（二）研究目的和预期成果 6
二 系统设计整体思路 6
（一）晾衣系统的工作原理 6
（二）设计方案 7
（三）核心器件 7
（四）系统设计思路 7
1.思路及框图 7
2.整体流程图 8
三 硬件电路设计 8
（一）温湿度传感器的性能及参数 8
1.传感器参数介绍 8
（二）光敏传感器的性能及参数 9
1.传感器参数介绍： 9
2.模块工作原理及使用说明 10
（三）核心电路图 10
四 软件程序功能实现模块 11
（一）各模块程序 11
1.传感器模块 11
2.继电器模块 12
3.协调器串口发送函数 14
五 仿真模块 15
（一）程序编译调试 15
（二）上位机仿真 15
总结 16
致谢 17
参考文献 18
一 引言
（一）研究背景
智能化已经渗透到人们工作生活的方方面面，也成为家用产品发展的主要趋势。例如厨卫电器、甚至窗帘、照明等等。其中，智能晾衣杆的设计研发仍处于一种初级阶段。目前生活中人们所使用的晾衣架多为不能随外界环境变化而自动收缩的传统晾衣杆。但如果刚好是家中没人又碰到中途下雨的情况，传统的晾衣架就无法做到保护衣物的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
作用导致衣物被雨淋湿。又或者是在夏天天气炎热的时候一般情况下我们都是直接将衣物放在外面晾晒一整天，就算是家中有人也很少会在炎热夏天的正中午特地将衣物收起避免衣物受高温暴晒，而高温暴晒也是会对衣物产生损伤的。
所谓智能晾衣杆是指具有根据天气来使晾衣杆自动伸缩，当碰到雨天或者是较为炎热的天气时晾衣杆都会自动收回从而达到保护衣物的功能的智能化晾衣设备。它能够解决传统晾衣杆将衣物晾在户外时，遇到下雨天不能及时收回和天气转晴不能自动晾出的后顾之忧，具有很高的实用价值。
实现智能化的技术手段有很多，例如：蓝牙、物联网、单片机、ZigBee等，其中ZigBee技术也是智能产品开发时所普遍应用的手段之一。ZigBee技术是指是一种能用于近距离、复杂度相对较低、功耗低、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要适用于各种电子设备之间进行短距离传输和功耗较低且传输速率低的各种数据传输。
综上，本文拟采用ZigBee技术结合智能传感器，完成一款能够根据实时天气的变化而自动晾晒衣物的智能晾衣杆设计。
（二）研究目的和预期成果
系统拟采用ZigBee技术和单片机技术完成一款智能晾衣杆的设计，其研究的目标和预期成果主要包括：
（1）通过了解ZigBee技术的相关知识本设计决定采用CC2530模块以及温湿度传感器和光敏传感器来检测以及判断天气；
（3）利用protel软件设计PCB电路原理图；
（4）上位机PC端控制软件采用VB语言编写系统整体程序。
整个系统最终将实现能够自动判别雨天、温度过高的夏天、夜晚等相应天气，并且能根据天气不同来自动选择衣物的晾晒情况等功能，从最大程度上保护衣物。
二 系统设计整体思路
（一）晾衣系统的工作原理
通过温湿度传感器、光敏传感器所收集到的信号经过其转换后传输给系统的核心CC2530单片机芯片，根据对传感器检测到的空气中的温湿度情况和光线的强弱情况来自动判断当时天气是否适合晾晒衣物从而判断衣物是否继续晾晒。当空气中的温度低于一定值和湿度低于一定值时系统则默认为雨天或当光线变强或变暗到一定值时系统则会自动判断为此时天气处于温度过高的中午或没有阳光的晚上，此时步进电机则会收到系统所传输过来的数字脉冲信号，从而控制晾衣杆的伸缩使晾衣架达到自动晾衣的目的，以使得晾衣杆能够在最大程度上保护衣物的功能。
（二）设计方案
系统的整体设计方案为：
了解温湿度传感器和光敏传感器的作用和工作原理，画好PCB电路图。
（2）PCB电路确认设计无误，检查相关电路能否正常工作，以及核心开发板的调试是否正常。
（4）在完成电路编辑后，用上位机仿真软件仿真调试程序成功完成程序对相关元件的驱动 。
（三）核心器件
目前能用来进行智能开发的ZigBee模块有很多，功能也各有差异。结合本次设计的目标，本系统拟采用ZigBeeCC2530模块为核心来控制整个系统的运作，选555定时器来作为控制器，结合DHT11温湿度传感器来检测空气中的温度和湿度来判断是否下雨以及结合光敏传感器检测空气中光照强度来判断当时温度是否过高和是否处于夜晚，用双路继电器控制整个电路的通断，以此来实现整个系统的功能。
（四）系统设计思路
1.思路及框图
关于此晾衣系统的功能，主要是用温湿度传感器测量到的信号经过转换为电信号后系统自动判断是否在下雨，同时利用光敏传感器测量到的信号经过转换为电信号后系统自动判断是否为光线太过强烈的中午或为光线太弱的晚上，从而系统自动判断出此时是否要将衣物收回。简单的说就是经过温湿度和光敏两个传感器判断当时的天气是否处于夜晚或下雨的情况，或者处于炎热的夏天光线太过强烈但未下雨的情况是则系统自动判断为收衣，并控制晾衣杆做出收衣动作，整个系统的研究思路框图如图1所示：
2.整体流程图
系统将传感器采集到的天气情况信息传到ZigBee终端上，经过终端分析出当时天气情况是否适合晾晒衣物，而后将判断结果传递到协调器，在通过协调器将信号传递到步进电机，以此来控制晾衣杆的伸缩。（如图2所示）
目录
Abstract 4
一 引言 5
（一）研究背景 5
（二）研究目的和预期成果 6
二 系统设计整体思路 6
（一）晾衣系统的工作原理 6
（二）设计方案 7
（三）核心器件 7
（四）系统设计思路 7
1.思路及框图 7
2.整体流程图 8
三 硬件电路设计 8
（一）温湿度传感器的性能及参数 8
1.传感器参数介绍 8
（二）光敏传感器的性能及参数 9
1.传感器参数介绍： 9
2.模块工作原理及使用说明 10
（三）核心电路图 10
四 软件程序功能实现模块 11
（一）各模块程序 11
1.传感器模块 11
2.继电器模块 12
3.协调器串口发送函数 14
五 仿真模块 15
（一）程序编译调试 15
（二）上位机仿真 15
总结 16
致谢 17
参考文献 18
一 引言
（一）研究背景
智能化已经渗透到人们工作生活的方方面面，也成为家用产品发展的主要趋势。例如厨卫电器、甚至窗帘、照明等等。其中，智能晾衣杆的设计研发仍处于一种初级阶段。目前生活中人们所使用的晾衣架多为不能随外界环境变化而自动收缩的传统晾衣杆。但如果刚好是家中没人又碰到中途下雨的情况，传统的晾衣架就无法做到保护衣物的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
作用导致衣物被雨淋湿。又或者是在夏天天气炎热的时候一般情况下我们都是直接将衣物放在外面晾晒一整天，就算是家中有人也很少会在炎热夏天的正中午特地将衣物收起避免衣物受高温暴晒，而高温暴晒也是会对衣物产生损伤的。
所谓智能晾衣杆是指具有根据天气来使晾衣杆自动伸缩，当碰到雨天或者是较为炎热的天气时晾衣杆都会自动收回从而达到保护衣物的功能的智能化晾衣设备。它能够解决传统晾衣杆将衣物晾在户外时，遇到下雨天不能及时收回和天气转晴不能自动晾出的后顾之忧，具有很高的实用价值。
实现智能化的技术手段有很多，例如：蓝牙、物联网、单片机、ZigBee等，其中ZigBee技术也是智能产品开发时所普遍应用的手段之一。ZigBee技术是指是一种能用于近距离、复杂度相对较低、功耗低、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要适用于各种电子设备之间进行短距离传输和功耗较低且传输速率低的各种数据传输。
综上，本文拟采用ZigBee技术结合智能传感器，完成一款能够根据实时天气的变化而自动晾晒衣物的智能晾衣杆设计。
（二）研究目的和预期成果
系统拟采用ZigBee技术和单片机技术完成一款智能晾衣杆的设计，其研究的目标和预期成果主要包括：
（1）通过了解ZigBee技术的相关知识本设计决定采用CC2530模块以及温湿度传感器和光敏传感器来检测以及判断天气；
（3）利用protel软件设计PCB电路原理图；
（4）上位机PC端控制软件采用VB语言编写系统整体程序。
整个系统最终将实现能够自动判别雨天、温度过高的夏天、夜晚等相应天气，并且能根据天气不同来自动选择衣物的晾晒情况等功能，从最大程度上保护衣物。
二 系统设计整体思路
（一）晾衣系统的工作原理
通过温湿度传感器、光敏传感器所收集到的信号经过其转换后传输给系统的核心CC2530单片机芯片，根据对传感器检测到的空气中的温湿度情况和光线的强弱情况来自动判断当时天气是否适合晾晒衣物从而判断衣物是否继续晾晒。当空气中的温度低于一定值和湿度低于一定值时系统则默认为雨天或当光线变强或变暗到一定值时系统则会自动判断为此时天气处于温度过高的中午或没有阳光的晚上，此时步进电机则会收到系统所传输过来的数字脉冲信号，从而控制晾衣杆的伸缩使晾衣架达到自动晾衣的目的，以使得晾衣杆能够在最大程度上保护衣物的功能。
（二）设计方案
系统的整体设计方案为：
了解温湿度传感器和光敏传感器的作用和工作原理，画好PCB电路图。
（2）PCB电路确认设计无误，检查相关电路能否正常工作，以及核心开发板的调试是否正常。
（4）在完成电路编辑后，用上位机仿真软件仿真调试程序成功完成程序对相关元件的驱动 。
（三）核心器件
目前能用来进行智能开发的ZigBee模块有很多，功能也各有差异。结合本次设计的目标，本系统拟采用ZigBeeCC2530模块为核心来控制整个系统的运作，选555定时器来作为控制器，结合DHT11温湿度传感器来检测空气中的温度和湿度来判断是否下雨以及结合光敏传感器检测空气中光照强度来判断当时温度是否过高和是否处于夜晚，用双路继电器控制整个电路的通断，以此来实现整个系统的功能。
（四）系统设计思路
1.思路及框图
关于此晾衣系统的功能，主要是用温湿度传感器测量到的信号经过转换为电信号后系统自动判断是否在下雨，同时利用光敏传感器测量到的信号经过转换为电信号后系统自动判断是否为光线太过强烈的中午或为光线太弱的晚上，从而系统自动判断出此时是否要将衣物收回。简单的说就是经过温湿度和光敏两个传感器判断当时的天气是否处于夜晚或下雨的情况，或者处于炎热的夏天光线太过强烈但未下雨的情况是则系统自动判断为收衣，并控制晾衣杆做出收衣动作，整个系统的研究思路框图如图1所示：
2.整体流程图
系统将传感器采集到的天气情况信息传到ZigBee终端上，经过终端分析出当时天气情况是否适合晾晒衣物，而后将判断结果传递到协调器，在通过协调器将信号传递到步进电机，以此来控制晾衣杆的伸缩。（如图2所示）
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