基于單片機的智能晾衣控制系統的設計與實現

許克杰

摘要：為了進一步優化傳統的晾衣程序，相關學者結合當前晾衣架系統的具體研究現狀，在單片機的基礎上，對智能晾衣控制系統進行了優化和設計，讓此系統操作變得更加簡單，節約了一定的占地空間。基于此，需要在硬件設計和軟件等角度出發，實現對單片機智能晾衣系統的優化和設計。

關鍵詞：單片機;智能晾衣控制系統;設計與實現

現如今，人們追求個性化和自動化的生活方式，并且對家裝的要求也越來越高。在此背景下，越來越多的人性化和智能化控制技術在家居設計中得到了廣泛應用。智能晾衣控制系統就是其中的一種，它在人們生活中的有效應用，能夠優化晾衣程序，節約一定的空間，從而進一步提高人們的生活質量。

一、智能晾衣控制系統研究的現狀

目前，人們在生活中普遍都是將衣物晾曬在陽臺內部，或者是外部。這種傳統的晾曬衣物方式，一般會在陽臺內天花板下，設置一些鋼筋掛鉤。大部分人習慣用一支撐桿將衣物支撐到晾衣桿，進行晾曬。這種晾曬衣物的方式不僅費時費力，還會影響整體建筑結構的美觀性。再加上，大部分家庭通常都是老人晾衣物，傳統的支撐收衣不僅費神費力，還非常容易扭傷老年人的筋胃，或是支撐不順扎傷到人體[1]。

隨后，出現了手搖晾衣架這種方式，手搖晾衣架改變了支撐晾衣架的傳統習慣，并且這種方式給眾多的家庭帶來了方便。但是，手搖晾衣架一般需要設置多個機械裝置以及支撐點，并且其需要多根網線布置，才能夠讓晾衣桿穩定的上下和升降，這影響了陽臺的美觀性。同時，手搖晾衣架的升降每次都需要人工的轉換接頭，如果晾桿承載的衣物重量比較大，搖上去非常容易傷手。因此，需要在創新一以前的晾衣方式，基于單片機對智能晾衣控制系統進行優化和設計，實現對晾衣過程的自動化控制，改善人們的生活質量。

二、基于單片機的智能晾衣控制系統設計和實現

（一）硬件設計

在對智能晾衣控制系統進行時，要注意對單片機的選擇。一般情況下，設計人員會采用光照和雨滴兩個天氣信號，然后在此基礎上控制旋轉衣架。整個系統是利用步進電機進行控制的。當天晴時，此系統可以將衣架轉出，對衣物進行晾曬。在沒有陽光的時候，其就會自動轉到室內，進而防止衣服被淋濕，實現對整體晾衣流程的自動化控制。

1、整體設計圖

智能晾衣控制系統在實際的運行中，設計人員要對其整體的設計圖進行分析，主要利用光照傳感器以及雨滴傳感器，更有效地感知周圍的天氣情況，然后進行準確判斷，進而做出相應的動作。在此過程中，設計人員需要設計出光照以及雨滴的閾值，主要是為了讓單片機有效控制衣架來回轉動，保證整體操作的智能化和自動化。

2、光照傳感器

要想在具體的設計中，實現對外部光照強度進行準確測量，保證智能晾衣控制系統的穩定運行。設計人員要結合系統的具體情況，利用光敏電阻對光照進行測量。在此過程中，會發現隨著光照的慢漸增強，光敏電阻會減小，在此時通過測量，能夠分析光敏電阻的電子變化范圍。如果是在光照強度很大的情況下，對光敏電阻進行測量，就會發現其能夠達到幾百兆歐姆。在黑暗條件下，光敏電阻的阻值一般為幾兆歐姆。因此，為了加強對晾衣流程的有效控制，需要保證光敏電阻阻值和實際操作相匹配。

如，可以應用10K電阻，將其作為上拉電阻，然后結合據實際的實驗情況，對光敏電阻值進行有效控制。此外，電壓信號在輸出后，一般會通過電容濾波，這個時候信號波形更為了平滑，能夠提高單片機信號處理的速度，減少光照強度不穩定等因素，對系統的誤判。

3、雨滴傳感器的設計

雨滴傳感器的主要功能作用是檢測是否要下雨，或者是雨量的大小。一般情況下雨滴傳感器的種類包括：（1）結合雨滴沖擊能量的變化情況，進行相關的檢測;（2）應用靜電的電容量變化，完成檢測;（3）利用光亮的變化，實現對外部環境的檢測。

4、衣架位置傳感器

在對此部分內容進行設計時，通過會采用紅外傳感器，判斷衣架的具體位置。當衣架運動到紅外傳感器的范圍內，紅外傳感器在此時就會發出信號，單片機在這個時候會讀取衣架的具體位置。因此，要想進一步保證信號的穩定運行，需要在室內和室外安裝紅外檢測傳感器，及時了解外界的變化情況。如果衣架位于室內時，紅外傳感需要對衣架的位置進行判斷，主要為了避免出現移動過度等情況。

5、STM32控制器

由于STM32控制器本身的性能比較強，所以在對其進行設計時可以投入少量的成本。再加上其屬于一種低耗能的單片機，加強其在智能晾衣控制系統設計中的有效應用，能夠降低能耗。同時，在STM32系列的單片機運用中，一般會應用集成AD模塊，主要是通過對控制器運行的控制，實現AD轉化以及音頻數據編碼，進行保證紅外發射電路的有效性。

（二）軟件設計

1、分析系統整體情況

一般情況下，如果遇到下雨天氣，智能晾衣控制系統的動作會進行轉移到室內的操作。如果是陽光充足的天氣，其就會進行轉移到室外的操作。由此可見，系統能夠根據天氣的情況，在此基礎上做出相應的動作，從而的減少人為的操作，簡化晾衣的流程。

2、軟件容錯處理

設計人員主要采用時間累計的方式，對智能晾衣控制系統在運行中的故障進行判斷，結合具體的實驗結果，保證衣架能夠完成整個移動動作，控制其時間大概為20秒。如果一旦累計時間超出了所設計的時間，也就說證明衣架的位置傳感器并沒有檢測到衣架的位置。這就需要對此系統進行維護[2]。

3、軟件算法

通過系統初始化和外設初始化的基本計算后，相關的設計人員可以結合陽光與雨滴等內容，設計閾值，實現對光照強度和雨滴強度的分析，在此基礎上讓系統做出更加準確地判斷，檢查其是否需要出去進行晾曬。當陽光強度沒有達到標準時，或者是在下雨和天黑等條件下，系統并不會自動晾曬衣物。需要注意的是，要結合系統的實際運行情況，定期對其進行全面檢查，避免其被東西卡住。

結束語

總而言之，要想進一步改善當前人們的生活質量，實現生活方式的個性化和智能化，需要重視對智能晾衣控制系統的設計和優化，科學選擇單片機。同時，還需要結合市場的需求，優化衣架的結構和工作方式，從而進一步完善當前的智能晾衣控制系統。

參考文獻：

[1]張士偉.基于單片機的智能晾衣架控制系統設計[J].價值工程，2019，38（3）：131-133.

[2]李時默.基于52單片機的智能晾衣架系統設計[J].計算機產品與流通，2019，（9）：120-120.