陈金华，徐俩俩，孙雪蕾，党丽峰

(江苏联合职业技术学院镇江分院 机电工程系，江苏 镇江　212016)



基于单片机的智能晾晒系统设计研究

陈金华，徐俩俩，孙雪蕾，党丽峰

(江苏联合职业技术学院镇江分院 机电工程系，江苏 镇江212016)

摘要：设计一种基于单片机的智能晾晒系统，同时提供系统硬件及软件的实现方法。该系统能完成手动晾晒和自动晾晒。自动晾晒时，系统按照设置的晾晒时间倒计时，并自动收回。当光照度降到30以下，系统自动收回。该系统可以实现实时数据采集处理与接口的人机交互任务，解决晾晒系统水平移动的问题，提高可靠性及运行效率。

关键词：晾晒系统；智能控制；单片机

随着人们生活质量的提高、生活节奏的加快，越来越多的智能产品，如全自动洗衣机、可视对讲系统、声光控楼道灯等，进入人们的家庭生活。晾晒工具虽有所改善，但仍处于比较原始的层次，多为不能随衣物状态或天气变化自动收缩的衣物架，对人的依赖性较高。家里无人又恰逢天气变化，很容易使本已经晒干的衣物又被打湿，加之空气污染比较严重，雨滴中含有大量灰尘等有害物质，必须重新打理。又如在炎热的夏天，衣物若不及时收回，会因暴晒而损伤。传统的晾晒系统已经跟不上人们生活节奏的变化，迫切需要推出新型的智能晾晒系统。目前国内也有生产智能晾晒系统的厂家，但其产品大多是人为控制晾晒架的垂直升降，以实现晾晒的功能，并不能自动收回[1]。本文所设计的智能晾晒系统在晾衣架实现上下移动的基础上，通过水平方向的伸展将衣物伸展至室外进行晾晒，由传感器和AT89S52单片机来进行智能测量，控制衣架的伸缩状态。本设计的创新点在于，自动晾晒时，人们只需搭好衣物，设置好晾晒时间，其他工作由系统自动完成，不仅实现了智能控制，而且节省了室内空间。

1系统硬件设计

本文设计的智能晾晒系统是安装在阳台上、能定时晾晒衣物，并可感知天气变化自动收放衣物的智能控制装置。该系统由阳台窗户开关、晒架旋转机构、晒架平移机构、光照度传感器、显示器、系统控制器等组成。窗户开关由步进电机控制，晒架旋转机构由直流电机控制，晒架平移机构由机械手臂代替，实现衣物从室内平移到室外进行晾晒，光照度传感器由AD转换模块控制，显示系统使用LCD显示器。同时该智能晾晒系统可以通过串行口发射接入物联网。智能晾晒系统硬件结构图如图1所示。

图1　智能晾晒系统硬件结构图

1.1AT89S52单片机及外围电路

系统采用AT89S52单片机作为开发平台。AT89S52是Atmel公司生产的一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K系统可编程Flash存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash， AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中有广泛的应用[2-4]。系统利用单片机的可扩充性为实时数据的采集和处理提供可靠的保证，利用单片机良好的接口通信控制能力实现与上位机(计算机)的实时通讯，并实现人机协调，即按键操作、LCD显示及与上位机(计算机)通信等功能。

1.2A/D转换与光敏传感器模块

A/D转换器，简称ADC。逐次逼近式A/D转换是比较常见的一种A/D转换电路。本设计采用的是8位逐次逼近型A/D转换器，所用芯片为ADC0809，该转换器带8个模拟量输入通道，芯片内带通道地址译码锁存器，输出带三态数据锁存器，典型时钟640 kHz，单电源5 V工作。

光敏传感器在不同的光照下呈现不同的阻值。本设计使用光敏传感器和1个标准电阻组成分压电路后可以得到一个变化的电压，使用ADC0809对这个变化的电压进行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至显示模块显示，就可以得到不同的光照强度。

1.3按键模块

设计中用4×4键盘进行系统的设置，矩阵键盘多用于按键数目较多的时候，这样可以节省I/O口的占用量。本设计用到的按键较多，故选用矩阵键盘。通过“↑”“↓”“←”“→”设置晾晒时间、选择工作方式，键盘如图2所示。

↑开窗←→关窗↓内移外移时间自动手动旋转

图2键盘指令

1.4显示模块

液晶显示LCD采用12864。该液晶显示屏成本相对较低，适用于各类仪器、小型设备的显示[5]。本系统显示模块，第1行显示系统名称，即“智能晾晒系统”；第2行显示天气状况，分别为阴、晴、多云；第3行显示晾晒时间，初始状态为00-00-00，可以通过按键设置，一旦开始晾晒，系统自动进入倒计时并在LCD上显示；第4行显示当前状态(开窗、关窗、移出、收回、旋转)和光照度，光照度范围为0~99，光照度大于50表示天气晴朗，30~50表示多云，小于30表示光照度不足或阴雨天气。

1.5串行口通信模块

计算机之间、计算机与终端之间的通信主要采用串行和并行接口通信。RS-232C作为人机接口，是异步串行通讯中应用最广泛的标准总线，在计算机通信中起着十分重要的作用，主要负责计算机与现场控制器的数据传输[6]。在调试阶段，本智能晾晒系统与一台计算机配合使用，计算机作为上位机通过RS232电平接口以4 800波特率传向本系统的单片机并显示实时数据，单片机接收后再将接收到的字符返还给计算机，实现计算机与单片机的实时通信。系统调试成功后,本智能晾晒系统即可独立工作。

2系统软件设计及功能实现

系统控制软件是整个系统的大脑和核心，直接决定系统功能的正常实现。本系统软件采用“模块化”方法，其优点是，单个功能模块设计调试完成之后，可以实现模块共享；不需要全局的复杂修改，只需要修改局部就可以实现整体功能的变化。本系统主程序模块设计了手动晾晒和自动晾晒两部分，图3是本系统的程序流程示意图。

图3　程序流程图

系统开机上电后，LCD清屏，初始状态如图4a所示，步进电机复位后运行到标尺5.0 cm处，窗户关闭。系统能完成手动晾晒和自动晾晒，自动模式优先，在自动模式结束后支持手动模式，手动模式下，夜间或阴雨状态时“自动收回”仍然有效。按下“自动”键，LCD第4行显示“自动”，如果光照度显示为“晴”，系统自动进行晾晒，步进电机工作打开窗户，晾衣架移到窗外后关闭窗户。此过程，LCD第4行“自动”后面同步显示动作状态，并实时显示光照度。晾晒结束后，即LCD第3行晾晒时间变为00-00-00，晾衣架自动收回，如图4b所示。如果晾晒过程中，光照度降到30，则自动收回。

图4　LCD显示系统

系统调试时，通过串行口发送查询命令可以获取智能晾衣架的工作状态。输入查询命令，只有收到正确查询命令，系统才作出应答，响应时间小于1 s。系统应答如图5所示。

图5　串口实现上下位机通讯

输入查询命令：ff01000d，系统应答为：FFH 02H 02H **H ##H 0DH，其中**表示光照度大小，##表示运行状态。如系统返回：FFH 02H 02H 3DH 20H 0DH，则表示光照度为3D(十六进制)，运行状态为窗外晾晒。

3结束语

本文采用AT89S52单片机为主控芯片设计一种智能晾晒系统。该系统能够实现晴朗天气自动晾晒衣物，阴雨天气自动收回衣物，具有自动化晾晒控制的特点。该系统易于操作，经济适用，具有一定的应用前景。当然，本设计在普适性上还有待进一步提高和完善。

参考文献：

[1] 孙绍翔,周连佺,臧曙光,等.基于单片机和传感器的智能晾衣架系统设计[J].机械工程师,2013(9):85-87.

[2] 王栋,靳鸿.基于AT89S52单片机控制检测系统设计[J].电子设计工程,2013,21(4):88-90.

[3] 江伟,齐群.基于AT89S52单片机的智能小车设计与制作[J].广东交通职业技术学院学报,2013,12(1):24-27.

[4] 唐秦崴,瞿哲奕,朱熀秋.基于单片机的机器人用红外测距仪系统设计[J].应用科技,2010,37(4):11-14.

[5] 毛明轩,朱皋,杨守良.基于单片机的温湿度感应智能晾衣杆系统设计[J].重庆文理学院学报(自然科学版),2011,30(4):46-49.

[6] 孙立平,程耕国.基于单片机的无功补偿器设计[J].制造业自动化,2013,35(1):104-105,127.

〔责任编辑： 卢蕊〕

Research on the design of intelligent drying system based on singlechip

CHEN Jinhua, XU Liangliang, SUN Xuelei, DANG Lifeng

(Electrical and Mechanical Engineering Department, Zhenjiang Vocational Technical College, Zhenjiang 212016, China)

Abstract:This thesis covers the design of a intelligent drying system based on single chip microcomputer and also provides the realization method of the hardware and software of the system. The intelligent drying system can achieve manual and automatic drying, and the system is counted down according to the set time if automatic drying key is chosen. The system will take back automatically if the light intensity falls to 30. The system has achieved the human-machine interaction task which can acquire and process real-time data, and send the data to the computer, and the horizontal movement in the drying system is realized. Therefore, the system has higher reliability and efficiency than the traditional drying system.

Key words:drying system; intelligent control; singlechip

作者简介：陈金华(1980—)，女，山东聊城人，讲师，硕士，主要从事微电子学、固体电子学及电子通讯研究；徐俩俩(1983—)，女，江苏徐州人，讲师，硕士，主要从事自动化控制研究。

收稿日期：2015-05-06

中图分类号：TP368.1

文献标志码：A

文章编号：1008-8148(2016)01-0064-03