目錄頁(yè)共37頁(yè)第一章緒論1.1選題的背景與意義自動(dòng)晾衣架以前作為人類日常使用的家居用品，但如今卻早已成為了不少家庭的生活日用品。追溯自動(dòng)晾衣架的來(lái)歷，根據(jù)中國(guó)史書的文獻(xiàn)來(lái)看，早在周朝時(shí)期，中國(guó)就有了自動(dòng)晾衣架的身影。只不過(guò)在當(dāng)時(shí)由于周朝中貴族們對(duì)禮儀的重視，所以衣冠著裝都需要很講究，因此衣服的干凈整齊自然就成為了必然。為滿足這些需求，較早產(chǎn)生了專門用于懸掛衣服的架子。但相信大家也從一些古裝片里可以發(fā)現(xiàn)，把洗衣晾曬到院子里的，基本都是用的竹稈、麻繩等。這也便是中國(guó)早期社會(huì)所產(chǎn)生的簡(jiǎn)易“晾衣架”了。早期的我國(guó)封閉社區(qū)，做工精致、材料講究的自動(dòng)晾衣架往往就是上流權(quán)貴階級(jí)的奢華家庭用品。需要上好的木頭，匠人先來(lái)雕刻制作精美的雕花圖案。但一般的平民百姓是享受不了的，所以他們只好就地取材，用竹竿或木桿做成了晾桿，然后再外加一種自制的支架。而這種晾衣的習(xí)俗竟然沿襲了數(shù)千年，一直到現(xiàn)在中國(guó)國(guó)內(nèi)很多的鄉(xiāng)村地方仍在保留著這個(gè)最樸素、最簡(jiǎn)便的晾衣方法。盡管凝聚著中國(guó)古代很多的聰明才智，但舊時(shí)的衣架到了現(xiàn)代社會(huì)，卻也有了全新的變化與發(fā)揮。由于人類的發(fā)展與技術(shù)的進(jìn)步，以及現(xiàn)代的制造工藝與先進(jìn)合金材料應(yīng)用的結(jié)合,形成了現(xiàn)代的自動(dòng)晾衣架，而晾衣架也日漸進(jìn)一步發(fā)展成現(xiàn)代人們家庭日常生活的基本必備品。從一九九五年以來(lái)，我國(guó)內(nèi)地也從港臺(tái)地區(qū)出發(fā)逐步引入了手拉式的不銹鋼管晾衣架生產(chǎn)，這也標(biāo)志著我國(guó)現(xiàn)代自動(dòng)晾衣架產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的新起步。近年來(lái)我們國(guó)家的建筑行業(yè)已經(jīng)是飛速發(fā)展的情況，而緊隨其后的建筑及家居行業(yè)，也自然是水漲船高。自動(dòng)晾衣架作為建筑類五金制品，隨著中國(guó)人民生活水平的提升，也變成了考慮選購(gòu)的重要家居建材。人類晾曬衣物和日常生活用具的習(xí)慣也由當(dāng)初的原來(lái)的固定式晾桿，到手拉升降衣架，再發(fā)展到手動(dòng)晾衣架以及最近的數(shù)碼遙控器晾衣架。短暫的一零年時(shí)光里，商品已經(jīng)發(fā)生了巨大的改變,晾衣架不再單純是一種飾物成為一種實(shí)用性的商品。1.2目前研究現(xiàn)狀市面上開始出現(xiàn)自動(dòng)晾衣架，而消費(fèi)者對(duì)商品的要求，也由原來(lái)單純的基本使用要求，逐漸提高到對(duì)商品的整體設(shè)計(jì)、功用、顏色、售后服務(wù)等多方位的綜合要求。目前較為主流的商品，大部分都集無(wú)線遙控、集成燈光、高速風(fēng)干、智能烘烤、光波消毒、藍(lán)牙音響、空氣凈化等功能于一身。而晾衣架所拓展出的功用，已不僅僅局限于個(gè)人衣物的攤開與晾曬，也已廣泛受到了消費(fèi)者的青睞，并開始形成一種“陽(yáng)臺(tái)家電行業(yè)”。目前的社會(huì)發(fā)展中，也存在著一大批生產(chǎn)自動(dòng)智能家具的商家，但是他們所制造的衣架都是放在房子內(nèi)部，通過(guò)電路和按鍵來(lái)控制衣架的上下升降，來(lái)解決曬干衣服的問題。因此此設(shè)計(jì)是通過(guò)溫濕度傳感器和光敏傳感器感應(yīng)外界天氣中、溫度和光照情況，運(yùn)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)控制晾衣架的伸張和收縮,來(lái)做出晾曬衣物的解決方式。由于社會(huì)的不斷發(fā)展和人們對(duì)美觀觀念的轉(zhuǎn)變，目前所流行的晾衣架太過(guò)笨重和功能反應(yīng)不靈敏的情況愈發(fā)出現(xiàn)，對(duì)于產(chǎn)品的要求逐漸增強(qiáng)，同時(shí)也被產(chǎn)品花里胡哨的功能所吸引，是否使用方便做出一定的要求。而現(xiàn)在我設(shè)計(jì)的自動(dòng)晾衣架，整體設(shè)計(jì)、功能、服務(wù)、使用體驗(yàn)較市面上的自動(dòng)晾衣架都要更簡(jiǎn)單上手，更加適合不同年齡段的人使用。1.3本文的主要研究?jī)?nèi)容利用在自動(dòng)晾衣架上配備的光敏傳感器、溫濕度傳感器，包括從雨滴傳感器上收集的溫濕度傳感器數(shù)據(jù)分析信息和光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)分析信息，并綜合數(shù)據(jù)分析的自動(dòng)收集、處理、處理技術(shù),和移動(dòng)終端的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集與互動(dòng)技能，即可讓自動(dòng)晾衣架對(duì)外所在環(huán)境狀況做出數(shù)據(jù)分析并進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的伸縮反應(yīng)，從而達(dá)到了自主曬干。本研究目的意在設(shè)計(jì)一種全自動(dòng)智能家居用具——自動(dòng)晾衣架。該智能避雨晾衣架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、使用方便，既可適用于學(xué)生公寓，又能適用于單元式多層住宅樓，必將給廣大住宿學(xué)生和廣大上班族及家務(wù)工作者帶來(lái)很大的方便之處。第二章總體方案2.1自動(dòng)晾衣架的工作流程在我們晾曬衣服的時(shí)候，我們先用遙控將晾衣架降到我們身高最適宜的高度，將衣服掛在可伸縮晾衣架上，在結(jié)束掛衣服的動(dòng)作之后，如果晾曬的衣服超過(guò)晾衣架的最大承重量，那么晾衣架的報(bào)警模塊會(huì)在超重感應(yīng)器的檢測(cè)下進(jìn)行報(bào)警提示；在完成一系列的初步確認(rèn)之下，晾衣架會(huì)在直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)之下，自動(dòng)將晾衣架升起。同時(shí)，我們?cè)O(shè)置了一系列的系統(tǒng)要求。遙控器將控制晾衣架的主動(dòng)隨時(shí)伸出或縮回；濕度度控制范圍：小于35%（直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，晾衣架自動(dòng)伸出）；大于55%（直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，晾衣架自動(dòng)收回）；光敏源檢測(cè)控制：光線強(qiáng)度變?nèi)酰ㄖ绷麟姍C(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，晾衣架自動(dòng)收回）；具有光電阻隔、漏電防護(hù)等的安全保護(hù)。預(yù)留有多路擴(kuò)展功能。2.2總體方案本設(shè)計(jì)目標(biāo)要求為自動(dòng)智能晾衣架的設(shè)計(jì)概述，可簡(jiǎn)單完成晾衣架的手動(dòng)升降，以及衣物重量的自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)的故障維護(hù)等工作。設(shè)計(jì)衣物的搭載者整體重量不得大于二十五千克，而晾衣架的最大上升速率為0.4m/s。電源的額定功率為一百二十瓦。硬件系統(tǒng)電路從主要功用模組上就可分類為有:主控系統(tǒng)電路、電源電路、溫濕度采集電路、按鈕、顯示器集成電路，以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。硬件系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)框圖第三章硬件設(shè)計(jì)3.1自動(dòng)晾衣架絲杠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)絲杠螺母機(jī)構(gòu)也稱為螺桿傳動(dòng)機(jī)械裝置。它有著可以將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為上下垂直運(yùn)動(dòng)；也可以使上下的垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的功能。絲杠螺母機(jī)構(gòu)還在一定程度上同時(shí)具備來(lái)回滾動(dòng)摩擦和左右滑動(dòng)摩擦的完全不一的構(gòu)造結(jié)構(gòu)特性。在與傳統(tǒng)的滑動(dòng)絲桿螺母構(gòu)造特點(diǎn)相比較而言，新型螺桿傳動(dòng)裝置有構(gòu)造結(jié)構(gòu)點(diǎn)單方便、做工簡(jiǎn)便輕巧、研發(fā)生產(chǎn)價(jià)格更低的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具有良好的自鎖功能。但是它的不足之處在于摩擦阻值太大進(jìn)而影響了它傳動(dòng)效率大大降低35%-45%。滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)勢(shì)就在于摩擦阻值更低，傳動(dòng)效率更高；因此，我們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中使用了滾輪式絲杠螺母機(jī)構(gòu)。圖3-1自動(dòng)晾衣架絲杠結(jié)構(gòu)示意圖3.2主控電路3.2.1單片機(jī)方案選擇方法一:采用單片機(jī)AT89C51作為系統(tǒng)處理器。AT89C51含有FLASH存儲(chǔ)器。此類帶4K字節(jié)的低壓力、高功能CMOS8位微數(shù)據(jù)處理器。它自身?yè)碛谐?jí)強(qiáng)大的算術(shù)能力以及非常實(shí)用的功能并且自身容積小、能耗量低、發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)、功能完善和性價(jià)比更適等優(yōu)等條件，運(yùn)用軟件程序來(lái)協(xié)助完成各式各樣的算數(shù)和邏輯方法的控制，并且此種方法也被用在在別的領(lǐng)域。方法二:選擇現(xiàn)場(chǎng)可編程式門列陣(FPGA)作為系統(tǒng)處理器。它是在PAL、GAL、CPLD等可編程性元器件的基礎(chǔ)上，跟隨著科學(xué)技術(shù)衍生出來(lái)的最新研究品種。它具有運(yùn)行程序極高穩(wěn)定性、控制板體積微小、進(jìn)一步擴(kuò)展功能好的優(yōu)秀條件；因此在研究的價(jià)格方面較為昂貴，并且本研究設(shè)計(jì)中沒有特別花哨的功能，因此FPGA的處置速度快的特點(diǎn)不能很好的展現(xiàn)出來(lái)。綜述上述特點(diǎn):我們選取方案一作為本課題設(shè)計(jì)。3.2.2單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89C51是美國(guó)ATMEL科學(xué)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的一種低電壓特性良好的CMOS-8位單片機(jī)。其中芯片內(nèi)部包含四K字節(jié)的可重寫唯讀程序內(nèi)存器（perom）和一百二十八字節(jié)的隨意存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）。它擁有密度大且集中和不容易流失性儲(chǔ)存技術(shù)，擁有二百五十六字節(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器,32條I/0口線、3個(gè)16位定時(shí)器/記數(shù)器、6輸入四優(yōu)先級(jí)嵌套的中斷架構(gòu)、一個(gè)串行I/O口并且和一般通用的MCS-51指示命令系統(tǒng)所互通。這類內(nèi)置芯片采用八位中央處理器（CPU）和快速存儲(chǔ)功能，處理速度快以及更高的實(shí)用性。形狀及引腳排序如圖3-2所示。圖3-2AT89C51引腳圖3.2.3主控電路自動(dòng)恢復(fù)和按鍵恢復(fù)都是恢復(fù)電路中最常見的線上供電方式。如設(shè)計(jì)中需要按鍵或自動(dòng)復(fù)位,采用的復(fù)位頻率一般情況下為十二MHz,而它電容選擇數(shù)值為十uF,電流取值為十K。時(shí)鐘復(fù)位電路圖如圖3-3所示。圖3-3時(shí)鐘復(fù)位電路圖將一個(gè)12Mhz晶體振蕩器與30PF電容器并聯(lián)，該電容器與單片機(jī)XIAL1或XIAL2相連接。晶振電路結(jié)構(gòu)如圖3-4所示。圖3-4晶振電路圖單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖3-5所示。主要包括單片機(jī)機(jī)芯、電源電路、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路四部分。其間包括時(shí)鐘電路為單片機(jī)提供工作基本時(shí)鐘，復(fù)位電路將被用在將單片機(jī)內(nèi)部各個(gè)電路的狀態(tài)改變?yōu)槌跏贾?。圖3-5單片機(jī)最小系統(tǒng)電路3.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3.3.1電機(jī)的選擇方案一：選用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)直流電機(jī)是指可以讓直流發(fā)電產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)變成機(jī)械裝備所需要的設(shè)備能量轉(zhuǎn)換為直流能量（直流電流能量）的轉(zhuǎn)子直流電機(jī)系統(tǒng)。其特點(diǎn)是調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)單穩(wěn)定、更多操縱廣泛性、超過(guò)所承載能力好，并且能支持兩臺(tái)及兩臺(tái)以上設(shè)備工作，擁有快速停止、開啟以及機(jī)器正反轉(zhuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，可以完成最基本的智能操控。研究時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他種類的電機(jī)并且價(jià)格更為便宜。方案二：采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是開環(huán)步進(jìn)電機(jī)部件，可將電脈沖信息轉(zhuǎn)換為角運(yùn)動(dòng)或線偏移。在沒有能超重的狀況情面的時(shí)候電機(jī)運(yùn)行起來(lái)的速度和停止的時(shí)候所在的地方是依靠脈沖發(fā)射的信號(hào)頻率線譜和脈沖信號(hào)的曲段數(shù)所決定的，無(wú)關(guān)載重的干擾，因此步進(jìn)電機(jī)具有快速啟動(dòng)和停止功能的優(yōu)點(diǎn)，但步進(jìn)電機(jī)容易形成共振，不適合在操作不熟練下使用，而且制造生產(chǎn)價(jià)格上也會(huì)很高。根據(jù)上面所說(shuō)的優(yōu)缺點(diǎn)，我們采用方案一作為本設(shè)計(jì)方案。3.3.2直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)介系統(tǒng)的電氣部分主要由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，H橋電路也是直流電機(jī)應(yīng)用中最常見的驅(qū)動(dòng)電路。實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候，用分立器件做H橋是相當(dāng)艱難的，但是由于現(xiàn)在市面上也已有一些密封好的H橋集成化電路，在接上電源、電機(jī)和控制器等電路工作后就能夠應(yīng)用了，因此在一定的電壓和頻率范圍內(nèi)應(yīng)用十分簡(jiǎn)單的。因?yàn)樵谶@次設(shè)計(jì)中需要使用到直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)操控，所以我們運(yùn)用H橋電路驅(qū)動(dòng)。H橋電路是我們經(jīng)常使用的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路，因?yàn)樗碾娐吠庑慰雌饋?lái)與英語(yǔ)字母H特別像，所以被我們經(jīng)常性的稱為“H橋電路”。并且它是由四個(gè)二極管相構(gòu)成的四條排列組設(shè)而成的支撐柱一樣，處在中間位置的發(fā)電器是電路中的橫梁。如下圖3-6所示，在H橋驅(qū)動(dòng)元器件的電路中還含有一個(gè)電動(dòng)機(jī)和四個(gè)三極管，并且還要求導(dǎo)通在對(duì)角化的另一種型號(hào)的可控三極管。在運(yùn)用和不同可控三極管的相通電的狀況下，所輸出的電壓會(huì)經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)從左到右或者從右到左的差距，用來(lái)改變電機(jī)驅(qū)動(dòng)的正反轉(zhuǎn)情況。圖3-6H橋直流驅(qū)動(dòng)電路為了使發(fā)電機(jī)保持一個(gè)平穩(wěn)的工作狀態(tài)，H橋電路會(huì)在兩個(gè)角所相互對(duì)立，如下圖3-7所展示出的，當(dāng)Q1與Q4相連接的同時(shí)，電源電壓會(huì)經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)經(jīng)Q1并且從左到右流通到電壓。然后再通過(guò)負(fù)欠電源回轉(zhuǎn)流到Q4。電流與電壓如在圖中所顯示的那樣，因此電壓是通過(guò)驅(qū)動(dòng)器電機(jī)正時(shí)針旋轉(zhuǎn)得到的。假若晶體管在相連通的情況下，它們的電壓會(huì)經(jīng)過(guò)電源設(shè)備從左到右的在驅(qū)動(dòng)器電機(jī)所規(guī)定的地方旋轉(zhuǎn)。圖3-7H橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)以順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)電路下圖3-8所展示的是晶體管互相連接通路的情況，因此電流會(huì)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)從左到右的流通過(guò)來(lái)，假如下圖兩個(gè)三極管所形成通路的時(shí)候，下圖中電流會(huì)根據(jù)箭頭指示的方向經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)所流經(jīng)的過(guò)程而形成逆反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)。圖3-8H橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)以逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)電路3.3.3驅(qū)動(dòng)電路直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖3-9所顯示。圖3-9直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖3.4溫濕度檢測(cè)電路系統(tǒng)的測(cè)量部分主要由溫濕度傳感器和光敏電阻構(gòu)成。溫濕度傳感器是一個(gè)具有已經(jīng)校正過(guò)數(shù)字信號(hào)的輸出值的溫濕度綜合感應(yīng)器。由于使用了獨(dú)有的數(shù)據(jù)模塊收集方法與溫濕度數(shù)據(jù)傳感方法，使得此產(chǎn)品銷售具備了高度的安全性和優(yōu)秀的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。因而具備了性能卓越、超快響應(yīng)、抗干擾性能強(qiáng)、價(jià)格比等極高優(yōu)勢(shì)。超小型的體積、很低的功率，且信息傳遞距離達(dá)到了二十米以上。在溫濕度檢測(cè)傳感器收集到每時(shí)每刻的情況時(shí)，我們可對(duì)照表3-1找出相對(duì)應(yīng)的溫濕度阻抗特性數(shù)據(jù)情況。表3-1溫濕度阻抗特性數(shù)據(jù)在這次設(shè)計(jì)開發(fā)中，我們選用的是廣泛利用的擁有可靠性很高的DTHH11溫濕度傳感器。DHT11是一種已經(jīng)被校對(duì)以數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度感應(yīng)器。精準(zhǔn)性濕度為正負(fù)百分之五RH，溫度正負(fù)百分之二度，最大量程濕準(zhǔn)度百分之二十到百分之九十RH，溫度0～50℃。DHT11溫濕度測(cè)量系統(tǒng)是簡(jiǎn)化的單總線方法，它有一個(gè)數(shù)據(jù)連接線，所有從中的數(shù)據(jù)互換、操作等都由單總線進(jìn)行；它們主次結(jié)極，只從主機(jī)叫從機(jī)的時(shí)，從機(jī)才能回應(yīng)。圖3-10DHT11電路圖3.5液晶顯示電路LCD1602液晶表示的工作原理是液晶物理材質(zhì)的性質(zhì)來(lái)決定的，利用電源和電壓對(duì)于它表示區(qū)間進(jìn)行操控，有電的話就可以表示出來(lái)需要形狀。液晶顯示屏它的厚度很薄、涉及的范維廣、而且能在很大規(guī)模的電路上上電工作、可以簡(jiǎn)單輕易的顯示全彩色的優(yōu)勢(shì)，并且能夠一起顯示32個(gè)字符，是一種顯示的液晶顯示器電路。所以這次采用的是LCD1602液晶屏表示濕度以及溫度。圖3-11液晶顯示電路圖3.6光敏檢測(cè)電路光敏電阻是根據(jù)光電導(dǎo)效應(yīng)而制作或形成的光敏檢測(cè)元器件，它的電阻值會(huì)因?yàn)楣庠磸?qiáng)度的照射而改變的。當(dāng)光照強(qiáng)度不斷增加的時(shí)候，他的阻抗系數(shù)會(huì)慢慢的減??；當(dāng)光照強(qiáng)度不斷持續(xù)減小的時(shí)候，其阻抗系數(shù)值會(huì)持續(xù)增大。光敏電阻通常是在金屬絕緣材料基底板上添加一塊光電導(dǎo)線，并在廣電導(dǎo)線的兩端添加上正負(fù)電極，在電極二端再加上引線端子，經(jīng)過(guò)嚴(yán)密封裝之后放進(jìn)帶有微孔的銅制或塑膠外殼體內(nèi)。一般的光敏表面都會(huì)被制作為彎曲形，而且電極表面則會(huì)被迫制作成為梳狀，這么做是為了提高光敏電阻的對(duì)光強(qiáng)度，并且縮短兩個(gè)電極之間的間距，增強(qiáng)光敏電阻反應(yīng)的快速性。這個(gè)系統(tǒng)使用感光光敏電阻特性來(lái)測(cè)量光亮強(qiáng)度的程度，并使用測(cè)光強(qiáng)度判斷區(qū)分白天和黑夜，而濕度傳感器測(cè)量輔助的陰晴天氣狀況，電路結(jié)構(gòu)如圖3-12所顯示。光敏電阻器的電路模式PGM5539，設(shè)計(jì)達(dá)成的手段是利用光敏阻值光與電的特殊機(jī)能，感光電阻小時(shí)是不產(chǎn)生光，能讓系統(tǒng)穩(wěn)定正?；ぷ鳌Ｔ谒緢D中，根據(jù)工作時(shí)候的電路（在一般照明下），調(diào)節(jié)電位器的阻值，然后比較器輸出功率高，由于光暗的的程度方式不一樣，光敏阻值的放大，低于反相端的極端電流，比較器輸出功率變小，而后經(jīng)由外部中斷，單片機(jī)控制直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)一起逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并且使衣物回收進(jìn)來(lái)。圖3-12光敏檢測(cè)電路3.7紅外遙控電路在現(xiàn)如今科技高度發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)當(dāng)中，紅外遙控已經(jīng)被頻繁的用在各種種類的家用電器上了，并且為人們?cè)谌粘？臻e時(shí)間使用的時(shí)候提供了很大的便捷方面。紅外遙控系統(tǒng)電路在一般情況下來(lái)說(shuō)是由此設(shè)備的兩個(gè)方面組合成的，其中內(nèi)部包括：紅外線發(fā)射器裝置以及紅外線接收器裝置。其工作原理電路圖如圖3-13所示。圖3-13紅外遙控系統(tǒng)圖紅外收發(fā)器裝置還可以經(jīng)由鍵盤電路器、紅外解碼芯片元器件、總的電路和紅外設(shè)備分發(fā)信息?；蛘咦鳛榧t外編碼對(duì)象，結(jié)合全系統(tǒng)設(shè)備，結(jié)合強(qiáng)大的集成化系統(tǒng)的紅外接收和紅外收發(fā)設(shè)備。被經(jīng)常用在較好的處理信息在通過(guò)紅外線發(fā)射控制信號(hào)裝置傳送到接收方的基準(zhǔn)帶的二進(jìn)制信息調(diào)制解調(diào)器的脈沖信號(hào)信息，一般看到的脈沖寬度調(diào)制的信息從而完成脈波中間時(shí)間間隔的脈沖寬度調(diào)制來(lái)完成信號(hào)調(diào)節(jié)的方式。其電路圖如圖3-14所示。圖3-14紅外遙控接收電路紅外遙控發(fā)射設(shè)計(jì)是通過(guò)發(fā)射機(jī)器，指示訊號(hào)發(fā)生電路,調(diào)整集成電路,直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路和紅外線發(fā)射機(jī)裝置基本來(lái)構(gòu)成指示命令鍵。在開啟指示命令按鈕的同時(shí),由命令信息生成電路所生成的控制信息將在經(jīng)過(guò)調(diào)制電路調(diào)制的控制指令信息生成之后需要，在最后經(jīng)過(guò)由驅(qū)動(dòng)器集成電路驅(qū)使的紅外發(fā)射裝置，并且顯示出具體的紅外遙控命令信息。其紅外發(fā)射電路圖下圖3-15所示。圖3-15紅外遙控發(fā)射電路圖紅外線接收機(jī)安裝中，所說(shuō)的前置信號(hào)放大集成電路，解碼集成電路，所說(shuō)的號(hào)令信息測(cè)量電路，儲(chǔ)存和驅(qū)動(dòng)集成模塊電路，紅外電路接受器等的完成。在紅外遙控光線接收或紅外發(fā)射機(jī)裝置設(shè)備收到了某個(gè)指示信號(hào)之后，要把紅外線的信息進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，然后被送到前面的放大器集成電路進(jìn)行放大，完成后在解調(diào)器之后完成信號(hào)檢測(cè)電路的指令信號(hào)檢驗(yàn)，然后通過(guò)在集成電路上運(yùn)行的存儲(chǔ)器電路和驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行各項(xiàng)運(yùn)算。其電路圖如圖3-16所示。圖3-16紅外遙控接收電路第四章軟件設(shè)計(jì)4.1主程序設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中為了整個(gè)過(guò)程的編譯、調(diào)試,通過(guò)構(gòu)件化和模塊化等設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)體系進(jìn)行了設(shè)計(jì)。內(nèi)容主要包含了主控系統(tǒng)、液晶顯示模組、紅外遙控模組。按照工程設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)以及前面敘述的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，單片機(jī)控制系統(tǒng)主程序流程圖如圖4-1所示。圖4-1軟件主程序流程圖4.2電機(jī)控制子程序設(shè)計(jì)直流電器的主要有如下兩種監(jiān)控方法：第一種是電樞電壓控制系統(tǒng)，即在有恒定電磁的前提條件下，監(jiān)控發(fā)電機(jī)的速度和力矩輸入輸出都是對(duì)增加到二端的電樞繞組電壓信息加以控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的；第二種是勵(lì)磁控制，即電器的速度和所傳遞力矩的方向都可以隨勵(lì)磁電壓的多少變化，從而影響定子磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，對(duì)直流電機(jī)加以控制。圖4-2電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序流程圖4.3紅外遙控子程序設(shè)計(jì)在這個(gè)設(shè)計(jì)中，可以使用紅外遙控器的0，1，2，3四鍵調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的正逆方向。0鍵傳動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，1鍵傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)倒轉(zhuǎn)，2鍵帶動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，3鍵帶動(dòng)電機(jī)倒轉(zhuǎn)。其設(shè)置按鍵值如表4-1所示。表4-1紅外遙控器數(shù)碼按鍵值針對(duì)本次晾衣架事件所要求功能設(shè)計(jì)，單片機(jī)控制臺(tái)中的紅外遙控器軟件程序必須具備如下兩個(gè)功能：1)按鍵掃描：紅外遙控子進(jìn)程中必須及時(shí)地對(duì)4×4矩陣鍵盤進(jìn)行掃描，以獲取其鍵盤編號(hào)，并依據(jù)鍵盤編號(hào)查詢出其相應(yīng)的紅外線發(fā)送編號(hào)。2)編號(hào)發(fā)送：采用編碼技術(shù)，由P3.4口發(fā)出的紅外編號(hào)。單片機(jī)編程功能上雖說(shuō)比較簡(jiǎn)單，不過(guò)對(duì)于按鍵掃描與編號(hào)發(fā)送的即時(shí)性卻有很大的需要，所以應(yīng)該做到既要準(zhǔn)確掃描到鍵盤上，也要促使紅外編號(hào)進(jìn)行發(fā)送。在時(shí)序上當(dāng)按鍵掃描子程序被調(diào)出時(shí)會(huì)幾乎占用了全部程式最基本的時(shí)間，使得在什么時(shí)間按鍵都能夠被紅外遙控系統(tǒng)所偵測(cè)到。但是發(fā)送的紅外編碼程序只是當(dāng)掃描到所有鍵盤時(shí)才會(huì)自動(dòng)調(diào)用，而且發(fā)送每次的紅外線編碼程序只是會(huì)費(fèi)時(shí)58.5/ms或76.5/ms，而且費(fèi)時(shí)也極短，所以它對(duì)鍵盤時(shí)間并沒有產(chǎn)生什么影響。程序流程圖如下圖4-3所示。圖4-3紅外遙控子程序流程圖4.4溫濕度檢測(cè)子程序設(shè)計(jì)溫濕度檢測(cè)采用DHT11溫濕度檢測(cè)傳感器。由于DHT11采用單總線模式，讀寫數(shù)據(jù)占用同一條線路，因此每次操作必須嚴(yán)格按照順序進(jìn)行。圖4-4是溫度和濕度檢測(cè)子程序的流程圖。單片機(jī)首先在信號(hào)線上發(fā)送復(fù)位脈沖，復(fù)位DHT11芯片，然后發(fā)送ROM操作命令，用匹配的序列號(hào)代碼激活DHT11。選用的DHT11會(huì)進(jìn)去接受儲(chǔ)存器詢問命令的情況，存儲(chǔ)器詢問命令完成溫濕度變換、收集和其他工作（在發(fā)送rom命令之前，單個(gè)總線的儲(chǔ)存器命令和控制命令不工作）。圖4-4溫濕度檢測(cè)子程序流程圖第五章系統(tǒng)安裝與調(diào)試5.1硬件系統(tǒng)調(diào)試開始硬件集成電路設(shè)計(jì)調(diào)試，是對(duì)已經(jīng)通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完畢的軟硬件功能集成電路以及連續(xù)工作完成電路板開始進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)試，以及測(cè)量電路是否設(shè)計(jì)合理或連接恰當(dāng)，能否達(dá)到所希望的理想成果以及能具體觀察到的具體現(xiàn)象。在進(jìn)行硬件線路調(diào)試的同時(shí)主要分為以下這樣一些過(guò)程。首先，在初次接通完成集成電路后，使用數(shù)字萬(wàn)用表的蜂鳴檔檢測(cè)電路接線完成，如：首先檢測(cè)電路電源口是不是都接單片機(jī)40腳(VCC)，接電端是不是都接入單片機(jī)二十腳(GND)等，這是第一點(diǎn)需要做到的。然后，再使用鍵盤模組檢查測(cè)量電路，即：選擇鍵盤模組把高低電平端接上五伏供電電源，低輸出電平端連接上，然后再逐一檢查各個(gè)按鈕，是不是均為普通斷路；在液晶顯示模組系統(tǒng)中，通過(guò)電腦加載的DTH11溫度、濕度感應(yīng)器，若液晶顯示能正常正確的顯示，則說(shuō)明該電路是正確的，可以除去一步一步地檢查線路。最終,若將各個(gè)模組都調(diào)試工作完畢,并開始對(duì)硬件系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行管理工作,如編寫簡(jiǎn)單的程序,如通過(guò)溫濕度傳感器調(diào)整液晶顯示屏等,并檢驗(yàn)電路是否設(shè)計(jì)合理和接線正確無(wú)誤。如果無(wú)法實(shí)現(xiàn)此功能,則需要逐個(gè)模板或每個(gè)電路的內(nèi)部調(diào)試,直到可以完成期望的功能。同時(shí)，我們?cè)谡{(diào)試的時(shí)候也遇到了一些問題。例如：第一次使用的絲杠、直桿都太細(xì)，與本平臺(tái)不匹配；我的解決辦法是在進(jìn)一步的尺寸測(cè)量下，重新選擇絲杠直桿；在重新選擇絲杠后沒辦法安裝軸承，解決方法是用紗紙打磨光滑之后重新安裝。5.2軟件系統(tǒng)調(diào)試軟件程序開發(fā)調(diào)試則是在完成了相關(guān)程式后開始開發(fā)調(diào)試,然后下發(fā)至單片機(jī)并經(jīng)過(guò)集成電路板開發(fā)調(diào)試,看能否達(dá)到了期望的功用,然后再根據(jù)所觀察的現(xiàn)象繼續(xù)進(jìn)行程式的調(diào)整,直到能夠達(dá)到其期望的功效;主要包括這樣的幾個(gè)過(guò)程完成調(diào)試。第一步驟，經(jīng)過(guò)編寫電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)程序并且把程序?qū)懭氲絾纹瑱C(jī)中進(jìn)行檢查調(diào)試，檢驗(yàn)是不是可以完成二個(gè)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)行動(dòng)。第二步驟，新建并設(shè)置光敏傳感器子程序。并且把子程式寫入到單片機(jī)中開始調(diào)試檢查電路，觀察是否能在量測(cè)到的燈光變暗時(shí)把二臺(tái)電動(dòng)機(jī)一起反轉(zhuǎn)。第三步驟，然后在依據(jù)有關(guān)的外接線路，對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制程序進(jìn)行了重新編寫，以達(dá)到遠(yuǎn)程控制和溫濕度監(jiān)控、光線測(cè)量以及在產(chǎn)生共同影響的情況下驅(qū)動(dòng)電機(jī)云狀等多種條件的綜合作用。在軟件調(diào)試的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)了P3.2管腳與其他功能重復(fù)，所以我們修改了部分控制功能；及微動(dòng)開關(guān)觸碰后有一定的延遲，于是我們進(jìn)行了程序變量復(fù)位，將子程序置于自動(dòng)控制程序之后和復(fù)位程序之前。5.3整機(jī)調(diào)試將所有硬件電路板和軟件整體調(diào)試，觀察是否能達(dá)到所需的理想功效。第一，我們把程序?qū)懭氲絾纹瑱C(jī)中，然后連接整合完內(nèi)外部電路，再將內(nèi)外部電源連接至電路板中；最后，通電調(diào)試。在整機(jī)系統(tǒng)調(diào)試的流程中，我們看出了單片機(jī)與系統(tǒng)、各種感應(yīng)器、直流電機(jī)與顯示平臺(tái)都沒做總體集成，我們截取了一段長(zhǎng)40厘米，寬30厘米的鐵板，用來(lái)定位所有元器件，使他們位于同一個(gè)平面，以方便調(diào)試時(shí)使用；同時(shí)還出現(xiàn)了孔與螺絲孔不對(duì)應(yīng)，晾衣架展示平臺(tái)出現(xiàn)支撐偏移、不夠穩(wěn)固的情況，我們采取了用膠槍對(duì)其進(jìn)行第一次定位，再鉆孔固定，再次加固螺絲讓晾衣架更加穩(wěn)固。結(jié)論結(jié)論本文介紹了以單片機(jī)AT89C51為核心的控制系統(tǒng)的自動(dòng)晾衣架。設(shè)計(jì)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制晾衣架的自動(dòng)伸縮；另外