基于STC15W4K32S4芯片的智能曬衣裝置

摘要：隨著中國城市化進程的推進，樓房間距不斷縮減，陽光愈顯珍貴，尋找曬衣物的空間成為令人頭疼的問題；而在陰雨天氣，人們常常由于難以跨越的時間、空間因素不能及時收取衣物。本文提出了一種基于STC15W4K32S4單片機的智能曬衣和收衣裝置，裝置主要由雨滴傳感模塊、單片機控制器、可伸縮曬衣桿、手動控制開關四部分組成，設置自動收曬模式和手動收曬模式，裝置工作在自動收衣模式時，當雨滴落在固定于屋外的雨滴傳感器上，將發送信號給單片機，如果晾衣桿在屋外，單片機控制晾衣桿的力臂收縮至屋內；手動收曬模式可以人工控制晾衣桿力臂的伸出與收縮。人工智能的時代已經到來，本裝置可以進一步克服時間上的障礙，充分利用有限空間，提高生活質量。

關鍵詞：智能家居；單片機；自動化

1 研究背景

城市人口突增，傳統固定式晾衣方式已難以適應城市生存模式，經常會發生在公共場所晾衣的亂象。手動升降式晾衣方式雖然為人們提供了掛取衣物的方便，但其實質僅取代了撐衣桿的作用。自動升降式晾衣裝置在手動升降式裝置上進一步由軸輪與轉機代替了人力。以上三種常用方式多局限于固定的室內空間，未能合理并高效地利用到室外空間。之后，出現了折疊伸縮式晾衣裝置，在陽臺空間有限的情況下，人們希望更充分利用室外空間，但在陰雨天氣，盡管天氣預報服務質量不斷提升，但人們無法提前精準預知下雨時刻，再加之外出等情況的存在，該類裝置無法實現自動快速收取衣物。在同類研究中，智能收衣裝置多通過繼電器控制電機的正反轉以實現晾衣桿的移動來收取衣物，裝置占據空間較大。本裝置基于STC15W4K32S4單片機實現對固定于晾衣桿兩端的繼電器控制的升壓模塊進行升壓來進行伸縮，設計了一種體積較小，具有實用價值的智能曬衣裝置。

2 模塊介紹

2.1 雨滴傳感模塊

雨滴傳感器采用高品質FR04雙面材料，超大面積5.0*4.0CM，并用鍍鎳處理表面，具有對抗氧化，導電性，工作電壓3.3V5V。它具有多種優點：壽命長；比較器輸出波形好、信號干凈，驅動能力強，超過15mA；可選擇數字開關量輸出（0和1）或模擬量AO電壓輸出。

2.2 可伸縮曬衣桿

可伸縮晾衣桿包括晾衣桿和可伸縮力臂兩部分。其關鍵是可伸縮力臂根據自動伸縮自拍桿改裝，在自拍桿的底部和滑動桿的底部固定繼電器，將晾衣桿焊接在滑動桿的頂部。當繼電器升壓，滑動桿伸出至屋外，當繼電器降壓，滑動桿縮回。

2.3 單片機控制器

本裝置利用的是STC15W4K32S4系列單片機，是新一代51單片機，采用STC加密技術，無法解密，指令代碼可完全兼容傳統51單片機，但速度快812倍，保證了收衣的及時性。其ISP編程時5MHz30MHz寬范圍可設置，可徹底省略外部昂貴的晶振和外部復位電路，具有經濟優勢。且包含8路10位PWM，8路高速10位A/D轉換（30萬次/秒），內置4K字節大容量SRAM，4組獨立的高速異步串行通信端口（UART1/UART2/UART3/UART4），1組高速同步串行通信端口SPI，功能強大。在KeilC開發環境中，選擇Intel 8052編譯即可，將實現升壓功能的代碼考慮到芯片中，操作簡單。

當雨滴傳感模塊檢測到室外有雨，其引腳將變為低電平，單片機循環查看引腳狀態，若引腳為低電平，不再升壓，滑動桿縮回室內，防止衣物被淋濕。

2.4 手動控制模塊

手動控制模塊通過開關控制雨滴傳感器引腳的電平來實現，可強制實現收衣、曬衣功能，優先級高于雨滴傳感模塊的命令。當人需要收衣物，可以利用開關將引腳至為低電平，晾衣桿縮回；當人需要曬衣物，可以利用開關將引腳至為高電平，晾衣桿伸出。

3 工作原理

裝置分為自動收曬模式和手動收曬模式。人通過開關強制將雨滴傳感器的引腳至于高電平，STC15W4K32S4單片機運行升壓模塊代碼，曬衣桿固定桿與滑動桿受到磁力排斥，滑動桿帶著晾衣桿伸到室外曬衣物。當無人監管的時候，單片機持續查看引腳狀態，如果下雨，雨滴傳感器引腳變為低電平，磁力消失，晾衣桿迅速縮回，實現下雨自動收衣；一旦停雨，傳感器引腳變為高電平，單片機立即啟動升壓代碼，滑動桿將晾衣桿帶出屋外，繼續曬衣。任何時候人們希望收回衣物，都可以通過開關控制引腳電平為低電平，使晾衣桿縮回。

4 展望

STC15W4K32S4單片機是一種功能極其強大的單片機，因此自動曬衣裝置還有許多潛在功能可以挖掘。在后期的工作中，我們將嘗試利用其ESP8266無線模塊實現在wifi環境下利用手機終端或電腦終端控制衣物的收曬。進一步克服時間與空間的障礙，提供一種更加智慧互聯的生活居家體驗。

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作者簡介：陽思琦（1997），女，漢族，湖南長沙人，本科，研究方向：通信與信息系統，數據挖掘，智能家居。