基于单片机智能遥控晾衣架的研究与设计开题报告

1. 研究目的与意义

在这个快节奏的e时代，人们的时间观念逐渐加强，日程安排密集，一些生活琐事不应该再占据过多的时间和精力。随着人们生活质量的提高，各种自动化电子电器设备在我们生活中变得随处可见，如路灯自控装置、塑料大棚自控装备、防盗系统自控等。当然，可节省时间的，为人们起居带来诸多方便的创新型家居产品，必定会受广大群众的欢迎。在这个很宽泛的新兴行业，我选择了本科现阶段可操作的自动阳台晾衣架的研发。

一直以来，人们都习惯于把洗好的衣服放到太阳下面晒干，可是当我们在阳光明媚时候把衣服晾出去，恰好我们又要出门。如果突然下起雨来，那本来要干的衣服又被淋湿了，让人十分烦恼，而如今的空气污染日益严重，雨滴中含有大量灰尘等物质。随着电子智能的进步，我们希望有一个活的晾衣杆，在我们不在家而天气突然转阴或下雨时，它能帮我们把衣服收起来。该装置可以在晴雨天自动收晾衣物，天黑时自动收衣服，相比传统的晾衣方式，有诸多优点。与其他智能家居产品配套使用，更可体现当今生活的快捷方便，使得社会各成员都能切实感受到科技带来的生活新体验。

对于现在城市里的大多数人们每天忙于工作，白天几乎都不在家中，当天气变化时不能及时将衣物收回。关于这个问题，本文对智能晾衣架系统进行研究，运用dht11温湿度传感器，光敏电阻采集到的信号传输给系统处理核心单片机stc89c52，根据当时的温湿度和光线的强弱判断晾衣架是否要收回。当空气中的相对湿度超过设定值或光线变暗到一定值时，系统会发出报警提示主人收衣服并延时，无人应答后系统会自动发出脉冲信号给电机，从而控制机械部分自动收回晾衣架。

2. 课题关键问题和重难点

本晾衣架是通过温湿度传感器和光敏传感器感应外界天气中的雨水、温度和光照情况，运用传感器、单片机驱动电动机来控制晾衣架的伸张和收缩，从而达到智能晾晒衣物的目的。

课题的关键点在于如何通过光敏传感器模块的实时光线测量和温湿度传感器模块的实时温湿度检测。即通过对天气湿度检测，天气潮湿或下雨时自动收衣服；通过对光线强度检测，当天黑时自动收衣服。然后将温湿度传感模块电路和光敏传感模块电路通过核心电路模块stc89c52单片机进行对电机进行驱动或通过报警电路进行警告，以达到晾衣架的执行动作。同时，为确保检测系统具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性，本系统选用一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。

本课题主要难点如下：

3. 国内外研究现状（文献综述）

1、国内外研究现状

1.1国内研究现状

国内电动晾衣机市场正在步入高速发展的快车道,上海、北京、广州等一线城市市场占有率已达5～10%。未来五年，智能晾衣机必将代替传统户外晾衣架、室内手摇晾衣架，成为家庭晾衣的新宠儿^[1]。在国内晾衣架行业大体分为两类，分别为古老的晾衣行业和现代晾衣行业。国内最古老的晾衣方式就是在空旷处的天花板钉上一对挂钩，再在这对挂钩的中间放一根管状物或者是绳索。这种晾衣架简单且节省成本，但是也会浪费更多的时间和精力，且安装存在一定的安全隐患。在上世纪九十年代的中后期的时候就渐渐有人发现晾衣行业很有发展前景，而晾衣工具的改变促使人们的晾衣方式不再试单一化，由简单进入繁琐、美观、多功能化等。有人发明了手摇晾衣架，然而，手摇晾衣架虽然解决了古老晾衣架的安全问题，但是在时间和精力方面仍然没有得到改变。人们期待着市面上尽快出现别理、便捷、安全的新型晾衣架。现代晾衣架的发展经历了三个阶段：改变传统晾衣工具话题的提出、将晾衣工具与电力驱动结合起来、功能越来越多样化的智能晾衣架。现如今人们使用的晾衣工具外形基本上都是金属材质，且形状多种多样。其功能也是在不断更新、完善，比如可以伸收、可以消毒、可以远程遥控、可以在室内烘干衣物。

4. 研究方案

本课题采用STC89C52单片机作为主控制器，DHT11传感器检测湿度，智能感应天气湿度。光敏电阻检测光线变化，天黑自动收衣服，电机控制，安全可靠。

这个设计以STC89C52为主控芯片的单片机智能晾衣架，其硬件部分由主控器电路，继电器驱动电路，无线发射电路，无线接收电路，光敏采光电路，湿度采集电路，指示灯电路组成。，软件部分由程序主函数，初始化程序，工作状态子函数组成，能实现智能识别光线和湿度值，控制电机正反转功能，从而完成晒衣和收衣的转换。并可以通过手动控制衣架的伸缩。单片机最小系统主要由单片机、时钟电路、复位电路组成。

1、系统硬件控制框图

根据电路功能需要用软件设计原理图，通过该图能够准确的反映出该PCB电路板的重要功能，以及各个部件之间的关系。然后制成PCB板图，在PCB板上进行焊接，调试系统设计总体框图如下：

2、系统软件结构设计

系统软件设计采用结构化和模块化设计方法，便于程序的编程、调试。根据设计的要求和前面描述的控制系统的硬件设计的情况，单片机控制系统软件程序结构示意图如上图所示。

主控单元的硬件设计，包裹核心芯片的选型和电路的具体设计，主要是单片机芯片、温湿度传感器、光敏电路及外围电路的选型，然后在根据系统功能的要求，应用protel99se软件进行电路板的具体设计。本系统的控制核心采用扩展型单片机STC89C52，因为STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，使得STC89C52/51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

系统的检测部分由DHT11型温湿度传感器和5547光敏电阻组成。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感器技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比高等优点。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择，而且此产品为4针单排引脚封装，连接十分方便。本系统中利用光敏电阻的感光特性来检测光线的强弱程度，通过检测光线的强弱程度来判断白天和黑夜，同时可辅助湿度传感器检测阴天与晴天。光敏电阻是根据光电导效应制成的光电探测器件，光敏电阻的阻值会随着光照的强弱的变化而变化。光照强，光敏电阻的阻值就小；光照弱，光敏电阻的阻值就大。系统电机部分采用H桥直流电机驱动，H桥电路是直流电机使用最广泛的一种驱动电路。

复位电路和时钟电路都是单片机最小系统的基本部分。复位电路通常采用上电自动复位和按键复位两种方式。本系统选用按键手动复位，这种方式方便、简单、容易操作。单片机各功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作，因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机的稳定性。时钟电路设计有内部时钟方式和外部时钟两种方式，而本系统采用内部时钟方式。

5. 工作计划

2022-2022-1学期：第15-16周：完成选题，查阅相关中英文资料。第17周：与导师沟通进行课题总体规划。第18-19周：导师下发的毕业设计（论文）任务书，学生根据导师的要求进行外文翻译，列出开题报告大纲，进行开题报告的撰写。2022-2022-2学期：第1-2周：提交开题报告，并进行课题的需求分析。第3周：在导师的指导下进行课题详细设计。第4周：在导师指导下进行课题模块化设计并进行模块代码编写与调试。第5周：中期检查。第6周：根据中期检查的结果进行整改，并向导师汇报毕业设计进度。第7周：提交论文提纲给指导老师审阅，在指导老师审阅通过之后，按照提纲撰写 毕业论文初稿。第8周：继续撰写毕业论文初稿。第9周：对撰写的毕业设计报告（论文）进行严格检查，在导师指导下，修改、完善毕业论文并打印装订成册。第10周：提交报告论文终稿及合格的论文检测报告、毕业设计（论文）资料装袋。第11周：审查论文检测报告、指导教师和评阅教师完成论文的评阅，根据评阅意见进一步优化论文。第12周：筹备毕业答辩相关事宜，制作参加毕业答辩的演示课件。第13-14周：参加毕业答辩，并提交全部文档和成果材料。