《嵌入式系统工程训练》课程设计报告范文

安徽大学

《嵌入式系统工程训练》课程设计报告

2019 年 7月

基于单片机的的智能晾衣系统设计

摘  要 

随着社会经济水平的发展，现在人们的生活追求个性化、自动化，追求快节奏，追求充满乐趣的生活方式，家装要求的档次越来越高，生活家居人性化、智能化的要求使智能控制技术在智能家居电子产品中得到了广泛应用，伴随着智能家居的快速发展，晾衣工具的智能化发展明显落后与其他家用器具智能化发展之后，现在己经引起社会的很大关注。本论文为了把握市场动态，顺应时代主题，设计并实现了智能晾衣架系统。  采用单片机进行采集光照、DHT11温湿度传感器采集外部空气湿度两，并通过单片机控制旋转衣架，旋转衣架通过步进电机进行调节，当外部天晴，且无雨时，将衣架转出，晾晒衣物；当下雨或者没有阳光时，转回室内，防止被雨打湿，或者天已黑。其中光照传感器采用光敏电阻，湿度采用DHT11，控制硬件采用步进电机，按键电路设定手动自动模式，L602液晶显示感测量和设定值，及工作状态。通过设计和实验调试完成了基于单片机的智能晾衣系统。

目  录 

一 .引言...........................................4

1.1 课题研究背景与意义 ........................4 

1.2 本设计的发展现状 ..........................4

1.3研究方法..................................5

1.4研究内容.................................5

二．智能晾衣系统的硬件设计........................... 5

2.1设计要求.......................................5

2.2 整体设计框图 ...................................6

2.3系统组成概述  .................................6

2.4系统设计要求 ..................................7

2.5光强采集模块...................................7

2.6液晶显示模块.................................8

2.7驱动模块.......................................9

2.8显示模块.......................................10

三．基于单片机的的智能晾衣系统的软件设计..............11

3.1 系统分析 .......................................11

3.2 STC89C52RC单片机介绍...........................12

3.3 程序设计 .......................................14

3.4 软件算法 ....................................14

四．实验调试...................................... 16

五．结论与展望.....................................18

六．心得...........................................18

参考文献...........................................20

一、引言

1.1研究背景与意义 

基于现在晾衣架发展现状，本设计开发了一种能帮助人们摆脱原始操作的智能晾衣架。本新型晾衣架主要特点在于：可以伸缩，操作简单，占地面积小，美观实尸构优点。同类产品虽有可收缩式的，但属组装而成，操作比较麻烦，而本晾才架只需按下打开按键，衣架杆即可自动伸展开来。同时晾衣架能识别晴雨天气一自动完成收衣服功能的目的。晴雨智能晾衣架能有效地避免在下雨时，衣服无人收起而被雨淋湿;或在天色变晚时，衣架能自动收回，避免衣服在外面过夜

1.2智能晾衣架的发展现状

在中国各大中城市以及农村普遍是将衣物晾晒于阳台内部或外部，而传统的晾晒衣物方式是阳台内天花板下设置有钢筋挂钩，钩卜通常是挂有竹杆或其它杆体。人们通常习惯于用一支撑杆将衣物支撑到晾衣杆晾晒，这样晾晒衣物费时费力，而且布置钢筋及竹杆与当今现代化建筑结构的阳台也不搭配、有失雅观。另外，家庭通常大都是老人晾衣物，因此，传统的支撑晒衣、收衣不仅是费神费力，而目.容易扭伤筋胃·或支撑不顺扎伤人体。正因传统晾晒衣方式有众多的不便，后出现手摇晾衣架，手摇晾衣架改变了支撑晾衣架的传统习惯，同时也给众多家庭带来了更多的方便。但手摇晾衣架需设置多个机械装置和支撑点，同时需多根网线布置来带动其晾衣杆上下升降。由几支撑点及多根网线的布置，手摇式晾衣架给原本漂亮的阳台增添了不美的因素。其次，手摇晾衣架的升降每次都要人工转换接头，目.需要人力摇动慢慢将杆升降，若晾杆承载的衣物重量过大，摇上去既费力又容易伤手。因此，手摇晾衣架虽然改变传统支撑晾衣的不便，但没有彻底改变费神费力的根本状态。人们期望着一种更方便更美观的新型晾衣架的出现。

1.3 研究方法

（1）文献法。由于本研究将会触及到很多单片机方面的绘图以及变成等方面的知识和技术，为了能够更好的完成研究，所以需要对大量的期刊杂志等书籍进行浏览、整理和分析。这样做能够快速而且有效的获得大量对本研究由有利的信息和材料，因此成为研究方法不可缺少的部分。

（2）观察法。合理的观察对研究有很大的帮助，这种研究方法具有很强的目的性和计划性，在实验中往往能达到意想不到的效果，从而开辟人们的思路，招致新的发现，因此也成为研究方法不可缺少的部分。

1.4 研究内容

基于单片机的的智能晾衣系统设计，需要采用单片机作为控制中心，实现自动晾衣的功能，并根据具体情况进行相应的调整，具体性能和指标如下： 

（1）智能晾衣杆全自动工作，可实现无人操控  

（2）晾衣杆只有两个位置，伸出去，缩回来     

（3）具有手动模式，可以直接强制伸缩晾衣架   

（4）光敏传感器：天黑时候将衣服收回来，天亮时候或者阳光猛烈的时候伸出去晾晒 

（5）湿度检查：通过DHT11温湿度传感器采集当前空气温湿度，如果湿度较大，将衣服收回来   

（6）液晶显示：可以直接显示当前信息和状态  

（7）供电：5V电源供给单片机、电机

（8）红外遥控器可以直接进行控制晾衣架进行工作

二、智能晾衣系统的硬件设计 

采用单片机进行采集光照、雨滴两个外部天气信号，并通过单片机控制旋转衣架，旋转衣架通过步进电机进行调节，当外部天晴，且无雨时，将衣架转出，晾晒衣物；当下雨或者没有阳光时，转回室内，防止被雨打湿，或者天已黑。

2.1 设计要求

（1）构建一个型号为STC89C52的单片机系统（内含串口通信电路，单片机最小系统），作为系统的主控模块，负责数据的采集、处理与分析、执行部件的控制等；

（2）检测功能：实时检测是否下雨；实时检测环境的光强值；

（3）显示功能：通过液晶屏1602对系统的参数及系统状态进行指示；

（4）执行部件：过298驱动电机，为电机转动时提供停转信号；；

（5）程序编写：使用KEIL C软件编译环境，使用C语言进行系统程序的编写，并在程序中对采集到的数据进行分析、处理和显示。

2.1 整体设计框图      

控制总体款图如下图2.1所示，通过光照传感器和雨滴（水位）传感器感知外部天气的光照和雨滴情况，按键设定光照和雨滴的阈值，衣架位置传感器采集衣架所在位置，最后单片机驱动步进电机，将衣架来回于室内室外。

开启开关电源后，温湿度传感器开始工作，采集过程首先是STC89C51单片机发起开始信号，通过I/O引脚发送给DHT11温湿传感器，之后DHT1温湿度传感器1反向单片机发送响应，并将采集到的数据按照40位数据帧格式输出，

温湿度传感器开始工作，把空气中的温度通过一定检测装置，测量到温度后，按一定的规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出，用以满足设计需求。市场上的温湿度传感器一般是测量温湿度量。常见的温湿度测量方法有：动态法（双压法、双温法、分流法），静态法（饱和盐法、硫酸法），露点法，和形形色色的电子式传感器法。DHT11温湿度传感器将检测到的温湿度值以数字量的形式输出给单片机，单片机内部计算后得出此时的温度，之后显示在LCD1602液晶显示器上。温湿度检测流程图如图4.3所示：

五．结论展望

本报告设计并实现了基于单片机的智能晾衣系统，通过实验调试，当外部天晴，且无雨时，衣架转出，晾晒衣物；当下雨或者没有阳光时，转回室内。完成要求中智能晾衣杆全自动工作，实现无人操控；晾衣杆有两个位置，伸出去，缩回来；可以进行位置检测：晾衣杆伸出去时，到达指定位置能够停下来；有软件容错处理：晾衣杆伸缩过程中遇到各种障碍，能够通过软件容错处理来停止；使用光敏传感器：天黑时候将衣服收回来，天亮时候或者阳光猛烈的时候伸出去晾晒；使用雨滴传感器：下雨的时候将衣服收回来；参数灵敏度可以调节（动态设置）：按键+液晶显示；采用5V供电：5V电源供给单片机、电机。  本报告实现了智能晾衣系统，还需要结合市场，对衣架的结构和工作方式。比如旋转还是上下伸缩，前后伸缩等，进一步完善系统，使之满足市场需求，更好的为客户服务。

六、心得

1.通过这次单片机课设，我们学到了很多平时难得的东西，首先是团队协作，在这次设计当中，难免和同学产生观点和意见的分歧，以及分工明细、时间安排等不合理

2.通过这次设计，我们体会到了团结合作的重要性及力量之强大，还有让我们处理事情更加有条理，思路更加清晰明了了，发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都将受益于我在以后的学习、工作和生活中。

3.此次的设计，其实也是我们所学知识的一次综合运用，让我深深的认识到了学习单片机要有一定的基础，要有电子技术方面的数字电路和模拟电路等方面的理论基础，特别是数字电路；也要有编程语言的汇编语言或C语言。要想成为单片机高手，我们首先要学好汇编语言，然后转入C语言学习，所以我们不能学到后面就忘了前面的知识，更应该将所学的知识紧紧的结合在一起，综合运用，所谓设计，就是要求创新，只有将知识综合运用起来才能真正的设计好。

七、展望

本次毕业设计从题目的选定到方案的论证再到毕业设计的完成历时将近三个月，在这三个月的时间内我用自己最饱满的热情和最认真的态度来对待。很多问题看似简单，但是真正在实践过程中却举步维艰、问题百出，尤其是在程序调试的阶段要有极大的耐心，但是这个过程也很大程度上的提高了我分析问题和解决问题的能力。在毕设的实践中也提高了我的动手能力，强化了自己的专业理论知识。与此同时，我也发现了很多身上不足的地方，例如专业软件使用得不够熟练、编程能力不够、动手实践能力较弱等，我会在今后的学习实践中不断加以提高。

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参考文献

[1]潘清明,丁左武,蒋伟,郑孙伟.防雨、防暴晒、夜晚能自动收缩的智能晾衣架设计[J].机电产品开发与创新,2007,06:79-81.

[2]吕广红,黄崇林,陈晓铭.基于AT89C52的智能晾衣架的设计[J].自动化与仪器仪表,2013,02:71-73.

[3]刘秋呈,顾凯燕,刘辉.感光智能晾衣架的设计[J].科学咨询(科技·管理),2013,05:67.

[4] 赵金利，肖兴达.单片机原理及应用教程[M].机械工业出版社，2007.

[5]三恒星科技.MCS-STM32单片机原理与应用实例.北京：电子工业出版设，2008.1

[6] 康华光主编.电子技术基础模拟部分. 第四版. 北京: 高等教育出版社，1999

[7] 阎石.数字电子技术基础[M]. 北京：高等教育出版社，1998.

[8] 林伸茂.80STM32单片机彻底研究——实习篇.北京：中国电力出版社，2006

[9] 彭为，单片机典型系统设计.电子工业出版社，2006年.

[10] 李志广、李晓泉、淮俊霞.中文图形12864点阵液晶显示模块与STM32单片机的并行接口电路及CSTM32程序设计.现代显示,2008年07期