基于單片機(jī)的的智能晾衣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，現(xiàn)在人們的生活追求個(gè)性化、自動(dòng)化，追求快節(jié)奏，追求充滿樂(lè)趣的生活方式，家裝要求的檔次越來(lái)越高，生活家居人性化、智能化的要求使智能控制技術(shù)在智能家居電子產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用，伴隨著智能家居的快速發(fā)展，晾衣工具的智能化發(fā)展明顯落后與其他家用器具智能化發(fā)展之后，現(xiàn)在己經(jīng)引起社會(huì)的很大關(guān)注。本文檔為了把握市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，順應(yīng)時(shí)代主題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了智能晾衣架系統(tǒng)。

采用單片機(jī)進(jìn)行采集光照、雨滴兩個(gè)外部天氣信號(hào)，并通過(guò)單片機(jī)控制旋轉(zhuǎn)衣架，旋轉(zhuǎn)衣架通過(guò)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)外部天晴，且無(wú)雨時(shí)，將衣架轉(zhuǎn)出，晾曬衣物；當(dāng)下雨或者沒(méi)有陽(yáng)光時(shí)，轉(zhuǎn)回室內(nèi)，防止被雨打濕，或者天已黑。其中光照傳感器采用光敏電阻，雨滴傳感器采用LY-69雨滴檢測(cè)傳感器，控制硬件采用步進(jìn)電機(jī)，按鍵電路設(shè)定光照和雨滴的閾值，5110液晶顯示感測(cè)量和設(shè)定值，及工作狀態(tài)。

通過(guò)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)調(diào)試完成了基于單片機(jī)的智能晾衣系統(tǒng)。

目錄

1  引言

1.1  課題研究背景與意義

1,2  國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.3  課題研究?jī)?nèi)容

2  基于單片機(jī)的的智能晾衣系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1  整體設(shè)計(jì)框圖

2.2  光照傳感器

2.3  雨滴傳感器

2.4  衣架位置傳感器

2.5  STM32控制器

2.6  步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

2.7  液晶顯示屏

2.8  按鍵電路

3  基于單片機(jī)的的智能晾衣系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1  系統(tǒng)分析

3.2  軟件算法

3.3  軟件容錯(cuò)處理

4  實(shí)驗(yàn)調(diào)試

5  結(jié)論與展望

參考文獻(xiàn)

致謝

附頁(yè)1

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，現(xiàn)在人們的生活追求個(gè)性化、自動(dòng)化，追求快節(jié)奏，追求充滿樂(lè)趣的生活方式，家裝要求的檔次越來(lái)越高，生活家居人性化、智能化的要求使智能控制技術(shù)在智能家居電子產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用，它不僅優(yōu)化人們的生活方式和居住環(huán)境，而且方便人們有效地安排時(shí)間和節(jié)約各種能源，實(shí)現(xiàn)了家電、照明、窗簾控制和防盜報(bào)警、定時(shí)控制及電話遠(yuǎn)程控制等。伴隨著智能家居的快速發(fā)展，晾衣工具的智能化發(fā)展明顯落后與其他家用器具智能化發(fā)展之后，現(xiàn)在己經(jīng)引起社會(huì)的很大關(guān)注。本文檔為了把握市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，順應(yīng)時(shí)代主題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了智能晾衣架系統(tǒng)。

基于現(xiàn)在晾衣架發(fā)展現(xiàn)狀，本設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種能幫助人們擺脫原始操作的智能晾衣架。本新型晾衣架主要特點(diǎn)在于：可以伸縮，操作簡(jiǎn)單，占地面積小，美觀實(shí)尸構(gòu)優(yōu)點(diǎn)。同類產(chǎn)品雖有可收縮式的，但屬組裝而成，操作比較麻煩，而本晾才架只需按下打開(kāi)按鍵，衣架桿即可自動(dòng)伸展開(kāi)來(lái)。同時(shí)晾衣架能識(shí)別晴雨天氣一自動(dòng)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時(shí)，衣服無(wú)人收起而被雨淋濕;或在天色變晚時(shí)，衣架能自動(dòng)收回，避免衣服在外面過(guò)夜。

在中國(guó)各大中城市以及農(nóng)村普遍是將衣物晾曬于陽(yáng)臺(tái)內(nèi)部或外部，而傳統(tǒng)的晾曬衣物方式是陽(yáng)臺(tái)內(nèi)天花板下設(shè)置有鋼筋掛鉤，鉤卜通常是掛有竹桿或其它桿體。人們通常習(xí)慣于用一支撐桿將衣物支撐到晾衣桿晾曬，這樣晾曬衣物費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且布置鋼筋及竹桿與當(dāng)今現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)的陽(yáng)臺(tái)也不搭配、有失雅觀。另外，家庭通常大都是老人晾衣物，因此，傳統(tǒng)的支撐曬衣、收衣不僅是費(fèi)神費(fèi)力，而目.容易扭傷筋胃·或支撐不順扎傷人體。正因傳統(tǒng)晾曬衣方式有眾多的不便，后出現(xiàn)手搖晾衣架，手搖晾衣架改變了支撐晾衣架的傳統(tǒng)習(xí)慣，同時(shí)也給眾多家庭帶來(lái)了更多的方便。但手搖晾衣架需設(shè)置多個(gè)機(jī)械裝置和支撐點(diǎn)，同時(shí)需多根網(wǎng)線布置來(lái)帶動(dòng)其晾衣桿上下升降。由幾支撐點(diǎn)及多根網(wǎng)線的布置，手搖式晾衣架給原本漂亮的陽(yáng)臺(tái)增添了不美的因素。其次，手搖晾衣架的升降每次都要人工轉(zhuǎn)換接頭，目.需要人力搖動(dòng)慢慢將桿升降，若晾桿承載的衣物重量過(guò)大，搖上去既費(fèi)力又容易傷手。因此，手搖晾衣架雖然改變傳統(tǒng)支撐晾衣的不便，但沒(méi)有徹底改變費(fèi)神費(fèi)力的根本狀態(tài)。人們期望著一種更方便更美觀的新型晾衣架的出現(xiàn)。

基于單片機(jī)的的智能晾衣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要采用單片機(jī)作為控制中心，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)晾衣的功能，并根據(jù)具體情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，具體性能和指標(biāo)如下：

• 智能晾衣桿全自動(dòng)工作，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人操控
                （2）晾衣桿只有兩個(gè)位置，伸出去，縮回來(lái)
                （3）位置檢測(cè)：晾衣桿伸出去時(shí)，到達(dá)指定位置能夠停下來(lái)
                （4）軟件容錯(cuò)處理：晾衣桿伸縮過(guò)程中遇到各種障礙，能夠通過(guò)軟件容錯(cuò)處理來(lái)停止
                （5）光敏傳感器：天黑時(shí)候?qū)⒁路�收回�?lái)，天亮?xí)r候或者陽(yáng)光猛烈的時(shí)候伸出去晾曬
  

• .雨滴傳感器：下雨的時(shí)候?qū)⒁路�收回�?lái)
                （7）參數(shù)靈敏度調(diào)節(jié)（動(dòng)態(tài)設(shè)置）：按鍵+液晶顯示
                （8）供電：5V電源供給單片機(jī)、電機(jī)
  

采用單片機(jī)進(jìn)行采集光照、雨滴兩個(gè)外部天氣信號(hào)，并通過(guò)單片機(jī)控制旋轉(zhuǎn)衣架，旋轉(zhuǎn)衣架通過(guò)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)外部天晴，且無(wú)雨時(shí)，將衣架轉(zhuǎn)出，晾曬衣物；當(dāng)下雨或者沒(méi)有陽(yáng)光時(shí)，轉(zhuǎn)回室內(nèi)，防止被雨打濕，或者天已黑。

    控制總體款圖如下圖2.1所示，通過(guò)光照傳感器和雨滴傳感器感知外部天氣的光照和雨滴情況，按鍵設(shè)定光照和雨滴的閾值，衣架位置傳感器采集衣架所在位置，最后單片機(jī)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，將衣架來(lái)回于室內(nèi)室外。

圖2.1 總體設(shè)計(jì)款圖

為了對(duì)外部光照強(qiáng)度的測(cè)量，文檔采用光敏電阻對(duì)光照進(jìn)行測(cè)量，如圖2.2.1所示光敏電阻，此光敏電阻是負(fù)參數(shù)的光敏電阻，也就是說(shuō)光照增強(qiáng)后電阻阻減小，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到光敏電阻的電子變化范圍在幾百歐姆到幾兆歐姆之間變化，當(dāng)光強(qiáng)度很大時(shí)，光敏電阻的阻值可達(dá)幾百歐姆，當(dāng)在黑暗的環(huán)境中時(shí)，測(cè)量光敏電阻兩端的阻值，可達(dá)幾兆歐姆的電阻。

為了實(shí)現(xiàn)與光敏電阻的阻值想匹配的電阻，我們采用10K的電阻進(jìn)行上拉電阻。通常情況下，光敏電阻的阻值在千歐姆上，所以當(dāng)光照強(qiáng)度很大時(shí)，光敏電阻的阻值很小，進(jìn)行圖2.2.2電路后輸出的信號(hào)就是很小的電壓信號(hào)；當(dāng)光照強(qiáng)度很小時(shí)，即黑暗情況下，光敏電阻的阻值很大，進(jìn)行圖2.2.2電路后輸出的信號(hào)就是接近供電電源的電壓3.3V。在電壓信號(hào)輸出后，采用104電容進(jìn)行濾波，已得到更平滑的信號(hào)波形，方便單片機(jī)對(duì)信號(hào)的處理，不會(huì)因?yàn)楣庹盏牟环�(wěn)定，而導(dǎo)致誤判。

雨滴傳感器又叫雨滴檢測(cè)傳感器，用于檢測(cè)是否下雨及雨量的大小，如圖2.3.1所示。雨滴傳感器的種類有：（1）根據(jù)雨滴沖擊能量的變化進(jìn)行檢測(cè)；（2）利用靜電電容量變化進(jìn)行檢測(cè)；（3）利用光亮變化進(jìn)行檢測(cè)。

本文檔采用的圖2.3.1雨滴傳感器檢測(cè)雨滴，當(dāng)雨滴滴到檢測(cè)極板上時(shí)，檢測(cè)極板的電阻就會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)上拉電阻就可以檢測(cè)極板輸出的電壓變化。

圖2.3.1 雨滴傳感器

如圖2.3.3所示的是雨滴傳感器的電路圖，通過(guò)上拉10K電阻將雨滴傳感器的電阻變化得到電壓變化，最后通過(guò)運(yùn)放實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)理，還有LED的指示可以清楚的了解電路工作情況。

為了識(shí)別衣架位置，我們采用紅外傳感器進(jìn)行判斷衣架的位置，當(dāng)衣架運(yùn)動(dòng)到紅外傳感器可以檢測(cè)的范圍內(nèi)時(shí)，紅外傳感器就輸出一個(gè)變化的信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)讀取后就知道衣架現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)到什么位置了。實(shí)物圖如圖2.4.1所示。

如圖2.4.2所示，三極管Q采用9013小功率三極管，單片機(jī)通過(guò)IO口驅(qū)動(dòng)三極管的b極，通過(guò)1K電阻進(jìn)行限流，防止電流過(guò)大燒毀三極管和單片機(jī)。

紅外接收管的工作功率為75mW，開(kāi)啟電壓0.39V，為了實(shí)現(xiàn)接收，采用如圖2.4.3所示，NE5532運(yùn)放作為電壓跟隨器跟隨接收管上電壓的變化，單片機(jī)通過(guò)IO口中斷讀取數(shù)據(jù)，通過(guò)10K電阻進(jìn)行限流，防止電流過(guò)大燒毀三極管。

   

我們分別在室內(nèi)和室外兩個(gè)地方各安裝一個(gè)傳感器，當(dāng)衣架運(yùn)動(dòng)是室內(nèi)時(shí)，為了不讓衣架運(yùn)動(dòng)過(guò)度，通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)到衣架后，將衣架停止。當(dāng)衣架運(yùn)動(dòng)是室外時(shí)，為了不讓衣架運(yùn)動(dòng)過(guò)度，通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)到衣架后，將衣架停止，晾曬衣物。

STM32系列單片機(jī)是一款高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用的單片機(jī)，它的內(nèi)核是ARM Cortex-M3。ST公司對(duì)STM32進(jìn)行了產(chǎn)品劃分，按性能分成兩個(gè)不同的系列：STM32F103屬于增強(qiáng)型系列和STM32F101是基本型系列。增強(qiáng)型STM32F103系列的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率可達(dá)到72MHz，是同類中低端產(chǎn)品中性能是屬于最高的一款產(chǎn)品。STM32F101基本型的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率是36MHz，它的16位產(chǎn)品比其他公司的16位產(chǎn)品在價(jià)格上有大幅提升了性能，是16位單片機(jī)用戶的最好的選擇。STM32F103與STM32F101系列都內(nèi)置32K到128K的閃存，所不一樣的是SRAM的最大容量是和外部設(shè)備接口的組合。當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率為72MHz時(shí)，單片機(jī)從內(nèi)部閃存位置開(kāi)始執(zhí)行初始代碼，STM32總的系統(tǒng)功耗36mA，是32位單片機(jī)市場(chǎng)中功耗最低的一款產(chǎn)品，電流頻率比為0.5mA/MHz。圖2.5.1是STM32F103C8T6的實(shí)物圖。

STM32F103C8T6總共有48個(gè)引腳，PA0—PA15端口A15個(gè)、PB0—PB15端口B15個(gè)，2個(gè)外部晶振引腳OSC_IN、OSC_OUT，1個(gè)復(fù)位引腳NRST，2個(gè)32.768K的實(shí)時(shí)時(shí)鐘晶振引腳，BOOT0程序驅(qū)動(dòng)腳。VDDA、VDD_1、VDD_2、VDD_3與VSS、VSS_1、VSS_2 、VSS_3總共8個(gè)電源引腳，包括模擬供電電源。內(nèi)核采用ARM 32位的Cortex-M3，最高72MHz工作頻率，單周期乘法和硬件除法；存儲(chǔ)器采用從64K字節(jié)的閃存程序存儲(chǔ)器，高達(dá)20K字節(jié)的SRAM；時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理采用3.6伏供電和I/O引腳，上電/斷電復(fù)位(POR/PDR)、可編程電壓監(jiān)測(cè)器(PVD)，8MHz晶體振蕩器，內(nèi)嵌經(jīng)出廠調(diào)校的8MHz的RC振蕩器，內(nèi)嵌帶校準(zhǔn)的40kHz的RC振蕩器，產(chǎn)生CPU時(shí)鐘的PLL，帶校準(zhǔn)功能的32kHz RTC振蕩器；低功耗模式有睡眠、停機(jī)和待機(jī)模式，VBAT為RTC和后備寄存器供電；2個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1us轉(zhuǎn)換時(shí)間(多達(dá)16個(gè)輸入通道) ，轉(zhuǎn)換范圍：0至3.6V，雙采樣和保持功能，還有內(nèi)部溫度傳感器；內(nèi)部共有7通道DMA控制器，支持的外設(shè)有3個(gè)定時(shí)器、ADC、SPI、I2C和USART等；調(diào)試模式可選擇串行單線調(diào)試(SWD)和JTAG接口。如圖2.5.2所示。

圖2.5.3與圖2.5.4是STM32F103C8T6的外部時(shí)鐘，本方案采用8M外部晶振，進(jìn)過(guò)內(nèi)部9倍頻后得到72M系統(tǒng)時(shí)鐘，圖5與圖6中的30pF電容與10pF電容為晶振的啟動(dòng)電容，不能偏大也不能偏小，鏈接8M的晶振上經(jīng)典值電容應(yīng)該選擇30pF，32.768K晶振上的電容最大不能超過(guò)15pF，晶振連接圖如圖所示。

單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)芯片、晶振、復(fù)位電路，圖2.5.5所示為單片機(jī)的復(fù)位電路，SW1為復(fù)位按鍵，常態(tài)為開(kāi)，當(dāng)按下時(shí)為閉合，R4為10K電阻，上拉電阻的選取沒(méi)有固定的要求，通常選取10K，C5為濾波電容，大小選擇104電容，也就是100nF陶瓷電容，防止復(fù)位按鍵抖動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)誤復(fù)位，啟動(dòng)濾除系統(tǒng)脈沖的作用，保護(hù)最小系統(tǒng)的正常工作。通常機(jī)械按鍵都有一個(gè)抖動(dòng)過(guò)程，就需要通過(guò)這個(gè)電容來(lái)濾除按鍵產(chǎn)生的抖動(dòng)。

通常供電電源都有小幅波動(dòng)，需要通過(guò)使用大電容來(lái)濾除電源抖動(dòng)，圖2.5.6的4個(gè)電容是靠近STM32F103C8T6的電源引腳上放的，防止電源引腳有抖動(dòng)信號(hào)的干擾。104電容為通用的選取阻值。

為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的正常工作，就需要為單片機(jī)提供穩(wěn)定的供電電源，這里使用LM1117線性穩(wěn)壓芯片為單片機(jī)提供穩(wěn)定的+3.3V電源，圖2.5.7中P6與P7為排針，方便杜邦線的插拔，C8、C6為+5V電源的輸入濾波電容，穩(wěn)定輸入的+5V電壓，使用100nF濾除高頻干擾，100uF濾除低頻干擾，C9、C7為輸出濾波電容，穩(wěn)定輸出電壓，使用100nF濾除輸出的高頻干擾，100uF濾除輸出的低頻干擾，為單片機(jī)提供可靠的供電電源。

圖2.5.8為單片機(jī)下載方式選擇端，或者是程序驅(qū)動(dòng)方式選擇端。STM32有三種啟動(dòng)模式對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)介質(zhì)均是芯片內(nèi)置的，它們是：

1）用戶閃存 = 芯片內(nèi)置的Flash。

2）SRAM = 芯片內(nèi)置的RAM區(qū)，就是內(nèi)存啦。

3）系統(tǒng)存儲(chǔ)器 = 芯片內(nèi)部一塊特定的區(qū)域，芯片出廠時(shí)在這個(gè)區(qū)域預(yù)置了一段Bootloader，就是通常說(shuō)的ISP程序。這個(gè)區(qū)域的內(nèi)容在芯片出廠后沒(méi)有人能夠修改或擦除，即它是一個(gè)ROM區(qū)。

在每個(gè)STM32的芯片上都有兩個(gè)管腳BOOT0和BOOT1，這兩個(gè)管腳在芯片復(fù)位時(shí)的電平狀態(tài)決定了芯片復(fù)位后從哪個(gè)區(qū)域開(kāi)始執(zhí)行程序，見(jiàn)下表：

BOOT1=x BOOT0=0 從用戶閃存啟動(dòng)，這是正常的工作模式。

BOOT1=0 BOOT0=1 從系統(tǒng)存儲(chǔ)器啟動(dòng)，這種模式啟動(dòng)的程序功能由廠家設(shè)置。

BOOT1=1 BOOT0=1 從內(nèi)置SRAM啟動(dòng)，這種模式可以用于調(diào)試。

要注意的是，一般不使用內(nèi)置SRAM啟動(dòng)(BOOT1=1 BOOT0=1)，因?yàn)镾RAM掉電后數(shù)據(jù)就丟失。多數(shù)情況下SRAM只是在調(diào)試時(shí)使用，也可以做其他一些用途。如做故障的局部診斷，寫(xiě)一段小程序加載到SRAM中診斷板上的其他電路，或用此方法讀寫(xiě)板上的Flash或EEPROM等。還可以通過(guò)這種方法解除內(nèi)部Flash的讀寫(xiě)保護(hù)，當(dāng)然解除讀寫(xiě)保護(hù)的同時(shí)Flash的內(nèi)容也被自動(dòng)清除，以防止惡意的軟件拷貝。

一般BOOT0和BOOT1跳線都跳到0(地)。串口下載的情況下，BOOT0=1，BOOT1=0 ，再?gòu)?fù)位，點(diǎn)擊下載，下載完成后，把BOOT0的跳線接回0，也即BOOT0=0，BOOT1=0 。所以為了方便期間我們將BOOT1直接通過(guò)100K下拉電阻拉直地，只通過(guò)BOOT1就能進(jìn)行選擇下載方式。

STM32的下載方式可以分為兩種方式：第一種是20引線的JTAG下載；第二種是5引線的SW下載方式，這里使用SW下載方式，所以具體分析第二種下載方式（SW下載），五根引線的連接分配如下表格：

圖2.5.9為實(shí)物圖中的連接方式，+3.3V、GND為電源引腳，SWDIO下載數(shù)據(jù)的引腳、SWCLK是下載數(shù)據(jù)的時(shí)鐘引腳，NRST為單片機(jī)復(fù)位引腳，也為下載器的復(fù)位引腳。

STM32系列單片機(jī)內(nèi)部集成AD模塊，所以我們只需要使用STM32控制器即可實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)化和音頻數(shù)據(jù)編碼后控制紅外發(fā)射電路的工作方式。

步進(jìn)電機(jī)采用ULN2003進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，ULN2003是ST公司旗下的一款步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高性能芯片，高耐壓、大電流復(fù)合晶體管陣列，由七個(gè)硅NPN 復(fù)合晶體管組成。芯片內(nèi)部原理圖如圖2.6.1所示，邏輯是反向的。

圖2.6.1  ULN2003內(nèi)部原理圖

單片機(jī)通過(guò)IO控制輸出驅(qū)動(dòng)ULN2003的輸入信號(hào)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的IO輸出電流和功率不足以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，所以采用ULN2003專用驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，ULN2003輸出后的信號(hào)直接接到步進(jìn)電機(jī)的引腳上，如圖2.6.2所示。

由于Nokia5110液晶的四大優(yōu)點(diǎn)所以選擇作為顯示模塊，如圖3-6-1所示：

1)性價(jià)比高，LCD1602可以顯示32個(gè)字符，而Nokia5110可以顯示15個(gè)漢字，30個(gè)字符。Nokia5110裸屏僅8.8元，LCD1602一般15元左右，LCD12864一般50~70元。

2)接口簡(jiǎn)單，僅四根I/O線即可驅(qū)動(dòng)，1602需11根I/O線，12864需12根。

3)速度快，是LCD12864的20倍，是LCD1602的40倍。

4) Nokia5110工作電壓3.3V，正常顯示時(shí)工作電流200uA以下，具有掉電模式，適合電池供電的便攜式移動(dòng)設(shè)備。

5110液晶的引腳定義為RST復(fù)位引腳、CE片選引腳、DC數(shù)據(jù)/命令切換引腳、Din數(shù)據(jù)輸入引腳、CLK時(shí)鐘引腳，BL背光開(kāi)關(guān)引腳，5110供電電壓可在+3V—+5V，我們方案采用+3.3V，如圖2.7.1所示。

51110液晶的各引腳定義如下所示：

引腳號(hào)                 引腳名                功能                                            備注

1                                           GND              地

2                                          BL                            背光控制腳                            高電平打開(kāi)背光燈，否則相反

3                                           VDD              電源輸入腳                             3.3-5V(推薦使用3.3V)，導(dǎo)電膠連接

4                                           CLK              同步時(shí)鐘輸入                最高可達(dá)4Mbps

5                                           DIN                            數(shù)據(jù)輸入                              時(shí)鐘上升沿采樣

6                                           D/C                            數(shù)據(jù)/命令切換               0：命令；1：數(shù)據(jù)

7                                          CE                            片選信號(hào)                              低電平有效

8                                           RST               復(fù)位信號(hào)輸入                低電平有效

液晶模塊內(nèi)部的原理圖如圖2.7.3所示：

圖2.7.3 5110液晶內(nèi)部原理圖    圖2.8 按鍵電路

如圖2.8所示，按鍵電路圖，上拉10K電阻檢測(cè)按鍵情況，當(dāng)按鍵按下后，輸出電平是低電平0，當(dāng)按鍵抬起后，輸出電壓是高電平3.3V。

軟件部分采用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，開(kāi)發(fā)環(huán)境選擇keil4。采用單片機(jī)進(jìn)行采集光照、雨滴兩個(gè)外部天氣信號(hào)，并通過(guò)單片機(jī)控制旋轉(zhuǎn)衣架，旋轉(zhuǎn)衣架通過(guò)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)外部天晴，且無(wú)雨時(shí)，將衣架轉(zhuǎn)出，晾曬衣物；當(dāng)下雨或者沒(méi)有陽(yáng)光時(shí)，轉(zhuǎn)回室內(nèi)，防止被雨打濕，或者天已黑。

外部天氣的光照和下雨情況，如下表1：

表1 外部天氣的光照和下雨分類表

所以我們可以通過(guò)表格發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)外部天氣是晴天，且沒(méi)有雨的時(shí)候，衣物是可以進(jìn)行晾曬的，其他條件下，都需要將衣物拿回室內(nèi)。

本文檔設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的智能晾衣系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)試，當(dāng)外部天晴，且無(wú)雨時(shí)，衣架轉(zhuǎn)出，晾曬衣物；當(dāng)下雨或者沒(méi)有陽(yáng)光時(shí)，轉(zhuǎn)回室內(nèi)。完成要求中智能晾衣桿全自動(dòng)工作，實(shí)現(xiàn)無(wú)人操控；晾衣桿有兩個(gè)位置，伸出去，縮回來(lái)；可以進(jìn)行位置檢測(cè)：晾衣桿伸出去時(shí)，到達(dá)指定位置能夠停下來(lái)；有軟件容錯(cuò)處理：晾衣桿伸縮過(guò)程中遇到各種障礙，能夠通過(guò)軟件容錯(cuò)處理來(lái)停止；使用光敏傳感器：天黑時(shí)候?qū)⒁路�收回�?lái)，天亮?xí)r候或者陽(yáng)光猛烈的時(shí)候伸出去晾曬；使用雨滴傳感器：下雨的時(shí)候?qū)⒁路�收回�?lái)；參數(shù)靈敏度可以調(diào)節(jié)（動(dòng)態(tài)設(shè)置）：按鍵+液晶顯示；采用5V供電：5V電源供給單片機(jī)、電機(jī)。

本文檔實(shí)現(xiàn)了智能晾衣系統(tǒng)，還需要結(jié)合市場(chǎng)，對(duì)衣架的結(jié)構(gòu)和工作方式。比如旋轉(zhuǎn)還是上下伸縮，前后伸縮等，進(jìn)一步完善系統(tǒng)，使之滿足市場(chǎng)需求，更好的為客戶服務(wù)

值此文檔即將完稿之際，向所有關(guān)心和幫助我的朋友表示衷心的感謝！首先，要感謝我的導(dǎo)師。兩年多來(lái)，在老師的精心指導(dǎo)和親切關(guān)懷下，我完成了本課題硬件系統(tǒng)的搭建、監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)分析以及文檔撰寫(xiě)等工作。導(dǎo)師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、求實(shí)的精神以及高尚的個(gè)人品質(zhì)，給我留下了深刻的印象，使我受益終身。兩年多來(lái)，無(wú)論是在學(xué)業(yè)上還是在生活中導(dǎo)師都給予我無(wú)微不至的關(guān)懷，寬容對(duì)待我的犯錯(cuò)，其坦誠(chéng)與親和感染了我。借此機(jī)會(huì)，我要向尊敬老師致以最誠(chéng)摯的謝意！

兩年多來(lái)，同窗好友等人在我的學(xué)業(yè)和生活中給予我莫大的支持和幫助，與他們分享我進(jìn)步的快樂(lè)，分擔(dān)失敗的苦澀是人生中的幸事！感謝我的師兄，他們?cè)谖业膶W(xué)習(xí)過(guò)程中引導(dǎo)我前進(jìn)，教我把握課題的進(jìn)度，我今天的文檔和他們的關(guān)心是分不開(kāi)的。感謝師弟、師妹們的無(wú)私幫助！感謝求學(xué)期間給我提供幫助的老師、同學(xué)！

最后，我要感謝我的所有親人在我求學(xué)生涯中給予我一貫的支持和鼓勵(lì)！

1. #include "led.h"
   
2. #include "delay.h"
   
3. #include "sys.h"
   
4. #include "key.h"
   
5. #include "usart.h"
   
6. #include "key.h"
   
7. #include "nokia_5110.h"
   
8. #include "adc.h"
   
9. 
   
10. void motor_forward(void);
    
11. void motor_back(void);
    
12. 
    
13. int main(void)
    
14. {            
    
15.               while(1)
    
16.               {
    
17.                             key = KEY_Scan();
    
18.                             switch(key)
    
19.                             {
    
20.                                           case 1:
    
21.                                           {            
    
22.                                                         k=0;
    
23.                                                         light_set++;
    
24.                                                         if(light_set >= 10)
    
25.                                                                       light_set = 0;
    
26.                                           }
    
27.                                           break;
    
28.                                           case 2:
    
29.                                           {
    
30.                                                         k=0;
    
31.                                                         rain_set++;
    
32.                                                         if(rain_set >= 10)
    
33.                                                                                     rain_set = 0;
    
34.                                           }
    
35.                                           break;
    
36.                                           default:
    
37.                                                         k++;
    
38.                                                                       break;
    
39.                             }
    
40.                             delay_ms(5);
    
41.                             sprintf(str,"light_set:%d",light_set);
    
42.                             LCD_write_String(0,1,str);
    
43.                             sprintf(str,"rain_set:%d",rain_set);
    
44.                             LCD_write_String(0,3,str);
    
45.                             if(k>=1000)
    
46.                                           break;
    
47.               }            
    
48.             
    
49.               while(1)
    
50.               {
    
51.                             light = Get_Adc_Average(0,10);
    
52.                             light = light/410;
    
53.                             rain  = Get_Adc_Average(1,10);
    
54.                             rain = rain/410;
    
55.                             son   = Get_Adc_Average(2,10);
    
56.                             son = son/410;
    
57.                             soff  = Get_Adc_Average(3,10);
    
58.                             soff = soff/410;
    
59.                                          
    
60.                             sprintf(str,"light:%d",9-light);
    
61.                             LCD_write_String(0,0,str);            
    
62.                             sprintf(str,"light_set:%d",light_set);
    
63.                             LCD_write_String(0,1,str);
    
64.                             sprintf(str,"rain:%d",9-rain);
    
65.                             LCD_write_String(0,2,str);            
    
66.                             sprintf(str,"rain_set:%d",rain_set);
    
67.                             LCD_write_String(0,3,str);
    
68.                             sprintf(str,"state:%d %d",son,soff);
    
69.                             LCD_write_String(0,4,str);            
    
70.                             sprintf(str,"state:off");
    
71.                             LCD_write_String(0,5,str);                                                                     
    
72.                            
    
73.               }            
    
74. 
    
75. }
    
76. 
    
77. void motor_forward(void)
    
78. {
    
79.                             MOTOR1 = 0;
    
80.                             MOTOR2 = 1;
    
81.                             MOTOR3 = 1;
    
82.                             MOTOR4 = 1;
    
83.                             delay_ms(10);
    
84.                             MOTOR1 = 1;
    
85.                             MOTOR2 = 0;
    
86.                             MOTOR3 = 1;
    
87.                             MOTOR4 = 1;
    
88.                             delay_ms(10);
    
89.                             MOTOR1 = 1;
    
90.                             MOTOR2 = 1;
    
91.                             MOTOR3 = 0;
    
92.                             MOTOR4 = 1;
    
93.                             delay_ms(10);
    
94.                             MOTOR1 = 1;
    
95.                             MOTOR2 = 1;
    
96.                             MOTOR3 = 1;
    
97.                             MOTOR4 = 0;
    
98.                             delay_ms(10);
    
99. }
    
100. void motor_back(void)
     
101. {
     
102.                             MOTOR1 = 1;
     
103.                             MOTOR2 = 1;
     
104.                             MOTOR3 = 1;
     
105.                             MOTOR4 = 0;
     
106.                             delay_ms(10);
     
107.                             MOTOR1 = 1;
     
108.                             MOTOR2 = 1;
     
109.                             MOTOR3 = 0;
     
110.                             MOTOR4 = 1;
     
111.                             delay_ms(10);
     
112.                             MOTOR1 = 1;
     
113.                             MOTOR2 = 0;
     
114.                             MOTOR3 = 1;
     
115.                             MOTOR4 = 1;
     
116.                             delay_ms(10);
     
117.                             MOTOR1 = 0;
     
118.                             MOTOR2 = 1;
     
119.                             MOTOR3 = 1;
     
120.                             MOTOR4 = 1;
     
121.                             delay_ms(10);
     
122. }

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2021-9-29 04:49 上傳

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