基于单片机的智能衣柜控制系统设计

2017-12-26陈金华孙雪蕾尹悦悦

时代农机 2017年10期

关键词：环境湿度衣柜衣物

陈金华，孙雪蕾，尹悦悦

（江苏联合职业技术学院镇江分院，江苏镇江 212016）

基于单片机的智能衣柜控制系统设计

陈金华，孙雪蕾，尹悦悦

（江苏联合职业技术学院镇江分院，江苏镇江 212016）

设计出一种新型智能衣柜控制器，以AT89S52单片机为控制核心，实现了衣物的自动存取和衣柜内环境湿度检测，湿度达到设定值自动除湿。该系统主要由单片机、液晶显示系统、按键、传感器、机械手、直流电机和步进电机等组成，软件的编写在Medwin V3.0环境下完成的。该智能衣柜存取衣物方便，成本低廉，实用性强，具有广阔的应用前景。

单片机；智能衣柜；控制系统

近年来，随着科技的迅速发展和人们生活水平的提高，一个新概念“智能衣柜”越来越接近和融入人们的生活，智能衣柜相比传统衣柜具有更强大的功能和“意识”，给人们生活带来便利，提高了生活品质。但是目前市场上的智能衣柜普遍存在价格昂贵，实用性不大，看的多用的少等缺点。本智能衣柜设计以AT89S52单片机为控制核心，可以实现自动识别和存取衣物，同时系统实时监测环境湿度，当环境湿度达到设置的湿度参数时系统自动排湿，本设计成本低廉，控制方便实用，有很大的应用前景。

1 智能衣柜控制系统设计

1.1 系统总体设计

本智能衣柜控制系统包含三层衣柜，分别存放男装（黑色）、女装（白色）、童装（黄色）。系统运行后，衣柜可以自动判别当前选取衣服的种类，并根据设置将其存往对应位置。衣物的搬运由机械手完成，衣柜待存衣物入口为机械手一工位；衣柜第一层为机械手三工位(上方)左侧2cm处；衣柜第二层为机械手三工位（上方）；衣柜第三层为机械手二工位(下方）。第一层默认存储男装，第二层默认存储女装、第三层默认存储童装，此参数可通过按键修改。同时，系统的湿度传感器实时监测衣柜内的空气湿度，当空气湿度达到设定值即进行排湿。

1.2 系统硬件设计

本智能衣柜控制系统主要由单片机、机械手、显示系统、按键、排湿、门控等多个模块组成。系统硬件结构图如图1所示。AT89S52单片机作为整个控制系统的核心部件，按键、液晶显示、A/D转换器、机械手、交直流电机接到单片机的I/O口，湿度传感器选用Honeywell公司生产的HIH-3610型，A/D转换器选用ADC0809芯片，显示屏选用TG12864液晶显示屏，机械手选用亚龙公司开发的YL-236机械手，直流电机选用型号为KM3448A，步进电机选用型号为39BYG250-22。

（1）AT89S52单片机模块。系统采用AT89S52单片机作为开发平台，AT89S52单片机是Atmel公司生产的一种低功耗，高性能的CMOS 8位微控制器，具有8K系统可编程Flash存储器，片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器，AT89S52单片机在众多嵌入式控制应用系统中有广泛的应用。

图1 智能衣柜系统硬件结构图

（2）湿度传感器与排湿模块。湿度传感器采集环境湿度，输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号，使用A/D转换器芯片ADC0809对电压信号进行AD采样，将采集到的模拟电压信号转换为数字信号输出给单片机直接读出并传送到显示模块显示，就可以得到衣柜内的空气湿度。系统实时检测当前环境湿度，并根据湿度参数自动进入或退出排湿模式，排湿时直流电机动作实现排湿风扇的工作。

（3）按键模块。按键模块选取矩阵键盘作为按键输入，通过按键来实现衣柜门的开门、关门，3种不同衣物的摆放位置和环境湿度的参数设置等，其键盘布局如表1所示。

表1 智能衣柜按键指令

（4）显示模块。显示模块由128X64液晶屏显示系统参数信息，该液晶显示屏成本相对较低，在各类仪器及小型设备的显示中应用广泛。

2 智能衣柜控制系统实验验证

（1）系统初始化。系统上电后，液晶显示模块初始显示欢迎使用界面如图2所示；衣柜门关闭，步进电机右侧复位至0cm处；排湿风扇即直流电机停止转动；机械手复位至待存衣物入口上方。

图2 欢迎使用界面

（2）系统参数设置。系统初始化完成后，按下“确认”键系统进入信息显示界面，如图3所示。在信息显示界面下，按下键盘模块的“设置”键，则进入设置界面，如图4所示，此时可通过“←”和“→”按键来修改各层存放的衣服种类和湿度上限，被选中选项如图4“男装”反显。通过“↑”和“↓”键来对选中选项进行设置，衣物种类可在“男装”“女装”或“童装”之间切换。湿度上限被选中后其参数可在0～90%范围内调节。系统上电后默认湿度上限为30%。按下“确认”键，确认当前设置内容，系统回到信息显示界面（如图3所示）。另外，本系统具有自动识别错误的功能，若某两层的衣服种类设置相同，按下确定键不能响应，即须确保三层衣柜设置不同衣物种类。

图3 信息显示界面

图4 设置界面

图5 湿度显示界面

在信息显示界面下，按下“模式”键，则系统在以下两种显示模式中进行切换。①正常模式：液晶显示屏上电显示，界面如图3所示；②低功耗模式：液晶显示屏断电不显示，但系统仍继续工作。

系统中的湿度传感器测试环境湿度，在信息显示界面下按下“湿度”按键（不松开），则显示当前湿度和湿度上限，如图5所示。松开“湿度”按键，则液晶显示返回信息显示界面。系统运行中，若当前湿度超过设置的湿度上限，直流电机旋转，排湿系统工作，反之若当前湿度小于或等于设置湿度上限，则直流电机停止旋转，排湿系统停止工作。

（3）系统工作过程。按下“开门”键，步进电机控制衣柜门移动开门，存衣时由人工将衣物放到待存衣物工位上，当按下“存衣”键后，系统首先判断当前衣物种类，然后根据衣物种类控制机械手抓紧衣物，机械手搬运衣物移动至设置层，松开衣物，衣物被放入对应层。显示界面中对应衣物种类增加。如：当前待存衣物入口为“童装”，当前设置参数为：男装存储在第一层、女装存储在第二层、童装存储在第三层，按下“存衣”键，机械手去待存衣物工位抓取衣物，衣柜门打开，而后机械手移动衣物至童装层，松开手抓。机械手复位至待存衣物入口。存取完毕，按下“关门”键，步进电机工作，衣柜门关闭，童装件数+1，系统按照衣物实际存储位置更新显示，如图6所示。开关门时液晶屏有动画演示，如图7所示。