基于STC15W4K32S4芯片的智能曬衣裝置

摘要：隨著中國城市化進(jìn)程的推進(jìn)，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(shí)間、空間因素不能及時(shí)收取衣物。本文提出了一種基于STC15W4K32S4單片機(jī)的智能曬衣和收衣裝置，裝置主要由雨滴傳感模塊、單片機(jī)控制器、可伸縮曬衣桿、手動(dòng)控制開關(guān)四部分組成，設(shè)置自動(dòng)收曬模式和手動(dòng)收曬模式，裝置工作在自動(dòng)收衣模式時(shí)，當(dāng)雨滴落在固定于屋外的雨滴傳感器上，將發(fā)送信號(hào)給單片機(jī)，如果晾衣桿在屋外，單片機(jī)控制晾衣桿的力臂收縮至屋內(nèi)；手動(dòng)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(shí)代已經(jīng)到來，本裝置可以進(jìn)一步克服時(shí)間上的障礙，充分利用有限空間，提高生活質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：智能家居；單片機(jī)；自動(dòng)化

1 研究背景

城市人口突增，傳統(tǒng)固定式晾衣方式已難以適應(yīng)城市生存模式，經(jīng)常會(huì)發(fā)生在公共場(chǎng)所晾衣的亂象。手動(dòng)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(shí)質(zhì)僅取代了撐衣桿的作用。自動(dòng)升降式晾衣裝置在手動(dòng)升降式裝置上進(jìn)一步由軸輪與轉(zhuǎn)機(jī)代替了人力。以上三種常用方式多局限于固定的室內(nèi)空間，未能合理并高效地利用到室外空間。之后，出現(xiàn)了折疊伸縮式晾衣裝置，在陽臺(tái)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(yù)報(bào)服務(wù)質(zhì)量不斷提升，但人們無法提前精準(zhǔn)預(yù)知下雨時(shí)刻，再加之外出等情況的存在，該類裝置無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jī)的正反轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)晾衣桿的移動(dòng)來收取衣物，裝置占據(jù)空間較大。本裝置基于STC15W4K32S4單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)固定于晾衣桿兩端的繼電器控制的升壓模塊進(jìn)行升壓來進(jìn)行伸縮，設(shè)計(jì)了一種體積較小，具有實(shí)用價(jià)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(zhì)FR04雙面材料，超大面積5.0*4.0CM，并用鍍鎳處理表面，具有對(duì)抗氧化，導(dǎo)電性，工作電壓3.3V5V。它具有多種優(yōu)點(diǎn)：壽命長(zhǎng)；比較器輸出波形好、信號(hào)干凈，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，超過15mA；可選擇數(shù)字開關(guān)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(guān)鍵是可伸縮力臂根據(jù)自動(dòng)伸縮自拍桿改裝，在自拍桿的底部和滑動(dòng)桿的底部固定繼電器，將晾衣桿焊接在滑動(dòng)桿的頂部。當(dāng)繼電器升壓，滑動(dòng)桿伸出至屋外，當(dāng)繼電器降壓，滑動(dòng)桿縮回。

2.3 單片機(jī)控制器

本裝置利用的是STC15W4K32S4系列單片機(jī)，是新一代51單片機(jī)，采用STC加密技術(shù)，無法解密，指令代碼可完全兼容傳統(tǒng)51單片機(jī)，但速度快812倍，保證了收衣的及時(shí)性。其ISP編程時(shí)5MHz30MHz寬范圍可設(shè)置，可徹底省略外部昂貴的晶振和外部復(fù)位電路，具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。且包含8路10位PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換（30萬次/秒），內(nèi)置4K字節(jié)大容量SRAM，4組獨(dú)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(qiáng)大。在KeilC開發(fā)環(huán)境中，選擇Intel 8052編譯即可，將實(shí)現(xiàn)升壓功能的代碼考慮到芯片中，操作簡(jiǎn)單。

當(dāng)雨滴傳感模塊檢測(cè)到室外有雨，其引腳將變?yōu)榈碗娖?，單片機(jī)循環(huán)查看引腳狀態(tài)，若引腳為低電平，不再升壓，滑動(dòng)桿縮回室內(nèi)，防止衣物被淋濕。

2.4 手動(dòng)控制模塊

手動(dòng)控制模塊通過開關(guān)控制雨滴傳感器引腳的電平來實(shí)現(xiàn)，可強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)收衣、曬衣功能，優(yōu)先級(jí)高于雨滴傳感模塊的命令。當(dāng)人需要收衣物，可以利用開關(guān)將引腳至為低電平，晾衣桿縮回；當(dāng)人需要曬衣物，可以利用開關(guān)將引腳至為高電平，晾衣桿伸出。

3 工作原理

裝置分為自動(dòng)收曬模式和手動(dòng)收曬模式。人通過開關(guān)強(qiáng)制將雨滴傳感器的引腳至于高電平，STC15W4K32S4單片機(jī)運(yùn)行升壓模塊代碼，曬衣桿固定桿與滑動(dòng)桿受到磁力排斥，滑動(dòng)桿帶著晾衣桿伸到室外曬衣物。當(dāng)無人監(jiān)管的時(shí)候，單片機(jī)持續(xù)查看引腳狀態(tài)，如果下雨，雨滴傳感器引腳變?yōu)榈碗娖?，磁力消失，晾衣桿迅速縮回，實(shí)現(xiàn)下雨自動(dòng)收衣；一旦停雨，傳感器引腳變?yōu)楦唠娖剑瑔纹瑱C(jī)立即啟動(dòng)升壓代碼，滑動(dòng)桿將晾衣桿帶出屋外，繼續(xù)曬衣。任何時(shí)候人們希望收回衣物，都可以通過開關(guān)控制引腳電平為低電平，使晾衣桿縮回。

4 展望

STC15W4K32S4單片機(jī)是一種功能極其強(qiáng)大的單片機(jī)，因此自動(dòng)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?yán)闷銭SP8266無線模塊實(shí)現(xiàn)在wifi環(huán)境下利用手機(jī)終端或電腦終端控制衣物的收曬。進(jìn)一步克服時(shí)間與空間的障礙，提供一種更加智慧互聯(lián)的生活居家體驗(yàn)。

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作者簡(jiǎn)介：陽思琦（1997），女，漢族，湖南長(zhǎng)沙人，本科，研究方向：通信與信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)挖掘，智能家居。