基于單片機(jī)的智能晾衣系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著時(shí)代的發(fā)展變化，人們的生活愈來(lái)愈好，各種技術(shù)飛快發(fā)展，特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展從很大程度上推動(dòng)了智能家居的向前邁進(jìn)了一大階段。這一次的設(shè)計(jì)采用了51單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，DHT11溫濕度傳感器是對(duì)周圍環(huán)境中的水分和溫度進(jìn)行檢測(cè)的關(guān)鍵部件，而光敏電阻和雨滴傳感器則是對(duì)陽(yáng)光和雨滴進(jìn)行檢測(cè)的。利用這些元件進(jìn)行監(jiān)測(cè)和檢測(cè)，對(duì)得到的這些環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析，通過(guò)設(shè)定的環(huán)境參數(shù)來(lái)控制晾衣架，但是要使晾衣架能夠收回和伸出需要用到絲杠電機(jī)，電機(jī)控制模塊是這個(gè)系統(tǒng)一個(gè)重要的部分，這個(gè)設(shè)計(jì)適用范圍比較廣，無(wú)論是從地域來(lái)看，還是從季節(jié)來(lái)看，這個(gè)晾衣架都可以滿足需求，地域改變、季節(jié)改變這個(gè)設(shè)計(jì)都能夠適應(yīng)。晾衣架在平日的生活中隨處可見(jiàn)，但大多只是一根晾衣服的桿桿或者一個(gè)架子，不具備對(duì)天氣的感知能力，在大多數(shù)時(shí)候人們基于工作或者其他什么不能一直呆在家，這時(shí)衣服的晾曬就成為一個(gè)困擾人們的問(wèn)題，是該晾曬還是不晾曬呢？上述描述的問(wèn)題都會(huì)在這次設(shè)計(jì)中解決，以51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)出一種能感應(yīng)環(huán)境參數(shù)變化，并根據(jù)實(shí)時(shí)氣候變化來(lái)自動(dòng)控制晾衣架的智能晾衣裝置；讓晾衣架做各種晾曬工作，同時(shí)還配備了紅外遙控可以直接進(jìn)行控制從很大程度上提高了居家的舒適度和便利性。關(guān)鍵詞：51單片機(jī)；溫濕度傳感器；光敏電阻；液晶顯示器

AbstractWiththedevelopmentandchangesofthetimes,people'slivesaregettingbetterandbetter,andvarioustechnologiesaredevelopingrapidly,especiallythedevelopmentoftheInternetofThingstechnology,whichhasgreatlypromotedprogressofsmarthomes.Thisdesignuses51singlechipmicrocomputerasthecontrolcoreofthesystem.TheDHT11temperatureandhumiditysensoristhekeycomponenttodetectthemoistureandtemperatureinthesurroundingenvironment,whilethephotoresistorandraindropsensorareusedtodetectsunlightandraindrops.Usingthesecomponentsformonitoringanddetection,analyzingtheobtainedenvironmentalparameters,andcontrollingtheclothesrackthroughsetenvironmentalparameters.However,inorderfortheclothesracktoretractandextend,ascrewmotorisrequired.Themotorcontrolmoduleisanimportantpartofthissystem,andthisdesignhasawiderangeofapplications.Whetherfromaregionalorseasonalperspective,thisclothesrackcanmeettheneeds,withregionalchangesThisdesigncanadapttoseasonalchanges.Clothesdryingrackscanbeseeneverywhereindailylife,butmostofthemarejustapoleorrackfordryingclothes,withouttheabilitytoperceivetheweather.Inmostcases,peoplecannotstayathomeallthetimebasedonworkorotherreasons.Atthistime,clothesdryingbecomesaproblemthattroublespeople.Shouldweairornot?Theproblemsdescribedabovewillbeaddressedinthisdesign.Witha51microcontrollerasthecore,anintelligentclothesdryingdevicethatcansensechangesinenvironmentalparametersandautomaticallycontroltheclothesrackbasedonreal-timeclimatechangewillbedesigned;Theclotheshangerisusedforvariousdryingtasks,andisalsoequippedwithaninfraredremotecontrolthatcanbedirectlycontrolled,greatlyimprovingthecomfortandconvenienceoflivingathome.Keywords:51microcontroller;temperatureandhumiditysensor;photoresistor;liquidcrystaldisplay目錄TOC\o"1-3"\h\u第1章緒論 .3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)：社會(huì)的迅速發(fā)展以及人們不斷提高的消費(fèi)水平，晾衣架行業(yè)逐漸向智能化、高端的方向發(fā)展，晾衣架是我國(guó)洗衣用品市場(chǎng)最受歡迎的產(chǎn)品之一，近年來(lái)晾衣架的市場(chǎng)總額不斷提高，增長(zhǎng)速度很快，也許在不久的將來(lái)智能晾衣架在未來(lái)將變成家家戶戶必備之物，我國(guó)是世界上最大的曬衣架制造商，不僅需要滿足國(guó)內(nèi)需求，部分產(chǎn)品也用于出口，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)多家知名晾衣架企業(yè)，其中“好太太”企業(yè)占了很大部分市場(chǎng)，其他知名企業(yè)還有晾霸、盼盼、戀依等等。國(guó)外：晾衣架作為一個(gè)獨(dú)立行業(yè)，在國(guó)外已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，種類繁多，類型齊全，質(zhì)量好，實(shí)用性強(qiáng)。設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求智能家居是當(dāng)今科技發(fā)展的熱點(diǎn)之一，智能晾衣架作為智能家居的一種，受到了越來(lái)越多人的關(guān)注。使用51單片機(jī)設(shè)計(jì)的智能晾衣架，不僅具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式，還能實(shí)現(xiàn)紅外遙控操作，方便實(shí)用。手動(dòng)模式是智能晾衣架的基本模式，通過(guò)按鍵控制收回和伸出，用戶可以自由控制晾衣架的狀態(tài)。而自動(dòng)模式則具有更加智能的控制功能，通過(guò)內(nèi)置的光敏電阻和溫濕度傳感器，判斷光照條件和濕度數(shù)據(jù)，自動(dòng)控制晾衣架的收回和伸出。當(dāng)光照不足或濕度過(guò)高時(shí)，晾衣架會(huì)自動(dòng)伸出，以便衣物能夠更好的晾干，當(dāng)光照充足或濕度適宜時(shí)，晾衣架會(huì)自動(dòng)收回，以節(jié)省能源。除此之外，智能晾衣架還具有紅外遙控裝置，用戶可以通過(guò)遙控器實(shí)現(xiàn)操作晾衣架的伸縮功能，方便快捷。智能晾衣架的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)51單片機(jī)的高效控制，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)晾衣架各個(gè)部件的精準(zhǔn)控制，從而達(dá)到智能化的效果。智能家居的發(fā)展趨勢(shì)是更加便捷、智能化，使人們的生活更加方便和舒適。智能晾衣架的出現(xiàn)，無(wú)疑是智能家居領(lǐng)域的一次進(jìn)步，它不僅是一種實(shí)用的家居設(shè)備，更是智能時(shí)代的代表之一。主要內(nèi)容如下：系統(tǒng)的控制要求準(zhǔn)確；保證按鍵功能的正常使用；液晶顯示顯示功能能夠正確顯示、能夠正常使用；絲杠電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常；電路的分析包括電路和系統(tǒng)的工作原理。

第2章硬件設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)的框架智能家居設(shè)備已經(jīng)成為現(xiàn)代家庭的必備之一。在這些設(shè)備中，智能晾衣架是一種非常實(shí)用的設(shè)備。它可以幫助家庭在潮濕的天氣和雨季時(shí)室內(nèi)晾衣，同時(shí)還可以通過(guò)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種模式來(lái)滿足不同需求。作為智能晾衣架的核心，單片機(jī)具有非常重要的作用。它不僅可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)晾衣功能，還可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制和遠(yuǎn)程操控等多種功能。其中，自動(dòng)晾衣模式是最常用的模式之一。這種模式下，溫濕度、光照傳感器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路可以自動(dòng)感知環(huán)境溫度、濕度和光照強(qiáng)度，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)晾衣。此外，手動(dòng)控制模式也是非常實(shí)用的模式之一。通過(guò)按鍵電路和液晶顯示器，用戶可以方便地控制晾衣架的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)還可以實(shí)時(shí)地查看晾衣架的狀態(tài)。這種模式非常適合對(duì)晾衣架的轉(zhuǎn)動(dòng)角度有要求的用戶。除了自動(dòng)和手動(dòng)控制模式，智能晾衣架還具有遠(yuǎn)程操控功能。通過(guò)紅外遙控電路，用戶可以在遠(yuǎn)離晾衣架的情況下控制晾衣架的轉(zhuǎn)動(dòng)。這種功能非常適合那些喜歡遠(yuǎn)程操控的用戶。在設(shè)計(jì)智能晾衣架時(shí)，需要將各個(gè)模塊進(jìn)行綜合應(yīng)用。只有這樣才能實(shí)現(xiàn)功能齊全的智能晾衣架。通過(guò)這些模塊的綜合應(yīng)用，智能晾衣架不僅可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)晾衣、手動(dòng)控制、遠(yuǎn)程操控等多種功能，還可以智能感知環(huán)境的溫度、濕度和光照強(qiáng)度，從而更好地為用戶提供服務(wù)。綜上所述，智能晾衣架是一種非常實(shí)用的智能家居設(shè)備。通過(guò)單片機(jī)、傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、按鍵電路、液晶顯示器和紅外遙控電路等多種模塊的綜合應(yīng)用，可以設(shè)計(jì)出功能齊全的智能晾衣架，從而更好地為人們的生活服務(wù)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)總框圖如圖2.1所示：圖2.1總體設(shè)計(jì)框圖2.2主控芯片的選擇51單片機(jī)在剛開(kāi)始時(shí)是由Intel公司研發(fā)設(shè)計(jì)的，后面賣給了其他公司，新型51單片機(jī)由STC生產(chǎn)研發(fā)，單片機(jī)內(nèi)包含程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)計(jì)數(shù)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、并行I/O接口、串行通信口和中斷系統(tǒng)等等。引腳圖如圖2.2所示：圖2芯片圖圖2.2引腳圖2.2.1主要特性全新的51單片機(jī)，它有6個(gè)時(shí)鐘周期/機(jī)器周期和12個(gè)鐘周期/機(jī)器周期兩種可選擇的型號(hào)，它與傳統(tǒng)51單片機(jī)的指令代碼完全兼容。51單片機(jī)工作電壓有兩種，一種是5v、一種是3.3v，5v就選5v直流電壓供電，3.3v就選3.3v直流電壓供電。工作頻率：晶振頻率決定單片機(jī)的的工作頻率，常見(jiàn)的主要分為兩種類型12MHz、11.952MHz。單片機(jī)存儲(chǔ)代碼的容量為8k，即1024字節(jié)。運(yùn)行空間為512字節(jié)有32個(gè)通用I/O接口，每個(gè)I/O接口都可以單獨(dú)用作輸入或者輸出來(lái)使用，當(dāng)P0和P2端口作為訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)作地址/數(shù)據(jù)總線，這時(shí)則不能作I/O接口使用。P1、P2、P3內(nèi)部存在上拉電阻，而P0不存在上拉電阻。通過(guò)采用ISP(InstanceStatementProgramming)/IAP(InstanceStatementProgrammingProgramming)，無(wú)需特殊的編程機(jī)，無(wú)需特殊的硬件設(shè)備，只需編寫(xiě)器即可直接編寫(xiě)該程序；通過(guò)串行接口，可將軟件直接從內(nèi)存中下載到內(nèi)存中。具備EEPROM的特性提供監(jiān)視的作用常見(jiàn)的51型MCU通常具有兩個(gè)16比特的定時(shí)/計(jì)數(shù)裝置。通用異步串行口（UART）可以用做異步通信，能夠?qū)⒋械男畔⑴c外部設(shè)備相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。單片機(jī)用途很廣泛，汽車、軍事，商業(yè)服務(wù)以及生產(chǎn)制造等等方面。2.2.2單片機(jī)引腳功能單片機(jī)引腳主要由四大端口所包含的引腳組成，它們分別是P0、P1、P2和P3接口口，其各自包含的引腳及其各引腳的作用如下：P0接口（P0.0~P0.7，包含39~32引腳）:P0接口是一個(gè)雙向的輸入/輸出接口，一般作為8比特的地址總線使用，也可以作為8比特的雙向總線使用P1接口（P1.0~P1.7，包含1~8引腳）:P1接口為8位雙向輸入/輸出接口。P1接口是一種標(biāo)準(zhǔn)雙向接口，既可以用作輸入，也可以用作輸出。P2接口（P2.0~P2.7，包括21~28引腳）:P2接口是一個(gè)8比特的兩路輸入/輸出接口，帶有一個(gè)內(nèi)置的上拉式電阻。P2端口可以作為準(zhǔn)雙向I/O端口使用，通常還可以作輸出地址總線高8位，由于其端口的動(dòng)態(tài)性，P2端口的輸出不穩(wěn)定；輸出數(shù)據(jù)會(huì)被鎖定。P3接口（P3.0~P3.7,）P3接口也可用于輸入或者輸出，當(dāng)使用輸出功能時(shí)，輸出部分存在鎖存器，當(dāng)用作輸入功能時(shí)，輸入部分存在緩沖器。當(dāng)然P3端口內(nèi)部也時(shí)帶有上拉電阻的。該端口引腳具體功能如表2.1所示：引腳編號(hào)引腳功能P3.0串行輸入口P3.1串行輸出口P3.2外部中斷0P3.3外部中斷1P3.4定時(shí)器0的外部輸入P3.5定時(shí)器1的外部輸入P3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通P3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀選通表2.1P3端引腳功能表四大端口的各種性能基本上上面都提到了，其余引腳功能如表2.2所示：引腳功能RST(9引腳)該引腳屬于復(fù)位端，保障電路可靠。XTAL2(18引腳)一般外接晶振，內(nèi)置放大器輸出的可靠性。XTAL1(19引腳)外接晶振，可以接收脈沖信號(hào)19引腳接內(nèi)置放大器輸入端。VSS(20引腳）接地。ALE(30引腳)該引腳使用來(lái)所存P0端口所輸出的低8位地址。VPP(31引腳)單片機(jī)內(nèi)有EPROM的芯片，EPROM在編程的過(guò)程中，所施加的編程電源。VCC（40引腳）電源電壓表2.2其余引腳功能表2.2.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器51型MCU至少有兩臺(tái)16比特的內(nèi)置計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器.類別被劃分成了定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（T/C0）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1(T/C1)，以及一個(gè)是定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2(T/C2）。根據(jù)編程的不同這些元件既可以當(dāng)作計(jì)時(shí)器也可以作為計(jì)數(shù)器。定時(shí)/計(jì)數(shù)器接收信號(hào)，有的信號(hào)來(lái)自外部引腳，有的信號(hào)來(lái)自于單片機(jī)的晶振，當(dāng)接收到一次脈沖下降沿，計(jì)數(shù)寄存器數(shù)值就會(huì)加1，當(dāng)信號(hào)來(lái)源于外部引腳時(shí)作計(jì)數(shù)器使用，原因是來(lái)源于外部引腳的計(jì)數(shù)脈沖周期不確定，當(dāng)來(lái)源于單片機(jī)內(nèi)部晶振時(shí)，作定時(shí)器使用。2.2.4外部中斷其字面意思比較明顯，機(jī)器在收到信號(hào)后，停止當(dāng)前正在處理的任務(wù)，率先進(jìn)行的是外部人員設(shè)定好的程序。外部中斷的觸發(fā)方式有兩種，首先是邊沿觸發(fā)，當(dāng)斷開(kāi)源口線被探測(cè)到為高電平時(shí)（機(jī)械探測(cè)期間），而在下一機(jī)械探測(cè)期間探測(cè)到為低電平的信號(hào)時(shí)，被稱為“中斷標(biāo)記”；這是一個(gè)要求打斷的信號(hào)。另一種是電平觸動(dòng)模式，當(dāng)源口線路被切斷后，一旦發(fā)現(xiàn)有低電平時(shí)，將發(fā)出一個(gè)要求切斷的信號(hào)。2.2.5串口通信串行接口可以對(duì)并行數(shù)據(jù)和串行數(shù)據(jù)進(jìn)行更改，接收到來(lái)自單片機(jī)的并行信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，發(fā)送到外部，當(dāng)接收到外部的串行數(shù)據(jù)時(shí)也可以將其信號(hào)轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)供給使用[2]。能夠完成該任務(wù)的電路，就是串行接口電路。2.2.6系統(tǒng)各部分電路MCU最少系統(tǒng)由開(kāi)關(guān)，電源接口，下載接口組成；單片機(jī)STC89c52，晶體振蕩器，重置器。最小化的系統(tǒng)指的是用最少的元件和一個(gè)單片機(jī)來(lái)構(gòu)成一個(gè)能工作的系統(tǒng)。最小系統(tǒng)的原理圖利用AltiumDesigner軟件先將復(fù)位電路繪制好，其次是時(shí)鐘電路，在軟件的庫(kù)中找到51單片機(jī)型號(hào)，將其拉出，復(fù)位電路接單片機(jī)9引腳，時(shí)鐘電路X1端接19引腳，X2接18引腳，這樣就完成了51單片機(jī)的最小系統(tǒng)繪制，其電路圖如圖2.3所示：圖2.3最小系統(tǒng)圖復(fù)位電路：復(fù)位電路由一個(gè)電解電容、一個(gè)10k電阻和一個(gè)復(fù)位按鍵組成，復(fù)位電路接單片機(jī)引腳9[4]，也就是復(fù)位引腳，復(fù)位信號(hào)也就是從該引腳輸入芯片內(nèi)部的觸發(fā)器的，系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)只要有一個(gè)高電平信號(hào)維持兩個(gè)機(jī)器周期[5]。該電路可以使電路回到初始狀態(tài)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。其復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn)有幾種方式，可以直接手動(dòng)進(jìn)行，也可以按照設(shè)定好的程序進(jìn)行復(fù)位，同時(shí)還可以直接通電就進(jìn)行復(fù)位操作。復(fù)位電路對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都是極為重要的，系統(tǒng)電路要可靠穩(wěn)定運(yùn)行復(fù)位電路是必不可少的。其實(shí)物圖如圖2.4所示：圖2.4復(fù)位電路實(shí)物圖復(fù)位電路電路圖如圖2.5所示：圖2.5復(fù)位電路圖時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路中包含兩個(gè)瓷片電容、一個(gè)晶振。一端接單片機(jī)19引腳、一端接18引腳，電路中的兩個(gè)電容的作用分別是穩(wěn)定頻率和快速起振，其電容選擇30pF。晶振選用11.0592Mhz的型號(hào)，利用時(shí)鐘電路可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各部件的控制，使其協(xié)調(diào)工作。實(shí)物圖如圖2.6所示：圖2.6時(shí)鐘電路實(shí)物圖晶振實(shí)物圖時(shí)鐘電路的電路圖如圖2.7所示：圖2.7時(shí)鐘電路圖下載接口：對(duì)于單片機(jī)程序的燒錄和原理圖的仿真都是比較重要的，不需要其他的外置設(shè)備。如圖2.8所示：圖2.8下載接口2.3電機(jī)選擇與參數(shù)確定2.3.1步進(jìn)電機(jī)概述在當(dāng)今社會(huì)步進(jìn)電機(jī)為生產(chǎn)和發(fā)展注入了鮮活的血液，各種裝置的控制需要用到步進(jìn)電機(jī)，各種事物的制作需要步進(jìn)電機(jī)，在許多時(shí)候物件要進(jìn)行平移和轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著人們物質(zhì)生活的不斷提高，許多方面開(kāi)始向智能化發(fā)展，在該設(shè)計(jì)中的晾衣架就是利用步進(jìn)電機(jī)模擬晾衣架的收回和伸出，步進(jìn)電機(jī)可以接收到脈沖信號(hào)故適合數(shù)字控制，在數(shù)控機(jī)床、智能家居方面運(yùn)用廣泛。實(shí)物圖如圖2.9：圖2.9絲杠電機(jī)圖2.3.2步進(jìn)電機(jī)特性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理是電磁原理，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是電磁驅(qū)動(dòng)的，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也叫脈沖電動(dòng)機(jī)，它能把電磁驅(qū)動(dòng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成自己的動(dòng)作。由于計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)成了主要的執(zhí)行元件。它的特點(diǎn)有：無(wú)需反饋，易于實(shí)現(xiàn)控制。系統(tǒng)與微機(jī)的連接、速度控制（啟動(dòng)、停止和反轉(zhuǎn)）及控制回路的設(shè)計(jì)用到的元件比較少，電路簡(jiǎn)單易懂。電機(jī)通電，通過(guò)相的變化，來(lái)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，故沒(méi)有角累積誤差。步進(jìn)電機(jī)無(wú)論是啟動(dòng)還是停止反應(yīng)都很迅速，反轉(zhuǎn)響應(yīng)也很快。有轉(zhuǎn)向器的軸承結(jié)構(gòu)，維修費(fèi)用低。即便不使用傳感器，也能精確定位。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為開(kāi)環(huán)控制，其動(dòng)作僅依賴于輸入的脈沖信號(hào)改變脈沖頻率就可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速2.3.3步進(jìn)電機(jī)工作原理步進(jìn)電機(jī)的工作原理是利用電磁鐵原理，將接收到的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)為線位移或者角位移，接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度[6]；控制電機(jī)接收到的脈沖頻率，電機(jī)的轉(zhuǎn)速也會(huì)受到控制[7]；其結(jié)構(gòu)包含定子、轉(zhuǎn)子和繞組等等。以三相反應(yīng)式單三拍步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行說(shuō)明，首先要清楚其結(jié)構(gòu)，定子上裝有6個(gè)均勻分布的磁極，每個(gè)磁極上都有控制繞組，按照一定的接法接好，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的磁極為一相，每相隔120度設(shè)定一個(gè)編號(hào)，其中的三個(gè)磁極分別編號(hào)為1、2和3，當(dāng)在1相繞組通電時(shí)，經(jīng)轉(zhuǎn)子形成閉合回路，會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)形成磁拉力，會(huì)是轉(zhuǎn)子磁化，形成自鎖；將通入的電脈沖通入2相，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，3相通電，將2相斷電，轉(zhuǎn)子又將轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，定子繞組按照1、2、3、1順序通電，轉(zhuǎn)子順時(shí)針完成轉(zhuǎn)動(dòng)，從一相通電換到另一相通電稱作一拍，三拍指一個(gè)循環(huán)換接三次。2.3.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選擇單片機(jī)接口信號(hào)需要通過(guò)L293D放大再連接到相應(yīng)的電機(jī)接口，L293D為一般應(yīng)用于馬達(dá)執(zhí)行機(jī)構(gòu)之整合型晶片，其內(nèi)部為一雙H橋式馬達(dá)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。L293D可以當(dāng)作電流放大器，電機(jī)接收低信號(hào)電流，在輸出端輸出高信號(hào)電流，與之連接的電機(jī)就會(huì)接收到高信號(hào)電流。該芯片引腳和功能如表2.3所示：引腳號(hào)各引腳功能1啟用驅(qū)動(dòng)器通道1和2（高可用有效輸入）2,6,10,15驅(qū)動(dòng)輸入，通向3,6,11,14驅(qū)動(dòng)輸出9啟用驅(qū)動(dòng)器通道3和44,5,12,13設(shè)備接地和散熱器，通過(guò)多個(gè)是新通孔連接到印刷電路板接地層。VCC1用于內(nèi)部邏輯轉(zhuǎn)換的5v電源VCC2驅(qū)動(dòng)器的電源vcc4.5至36v表2.3芯片引腳功能表該電路用到的實(shí)物有104電容、470電容、絲杠電機(jī)和L293D芯片。其中102電容是低通濾波（一種過(guò)濾方式，低頻信號(hào)可以通過(guò)），470電解電容屬于整流濾波（利用電容器電壓不會(huì)突變的原理，盡可能減小電壓的波動(dòng)）。其物件如圖2.10所示：圖2.10電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)物電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖如圖2.11所示；圖2.11電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖2.4溫濕度傳感器的選擇與參數(shù)確定DHT11傳感器是內(nèi)部裝有一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，利用這些元件測(cè)量溫度和濕度的一個(gè)裝置，這次設(shè)計(jì)中所使用的溫濕度傳感器[8]，其優(yōu)點(diǎn)有體積小、性能穩(wěn)定、精度高、抗干擾能力強(qiáng)等等。采用的是單行制的串行接口，系統(tǒng)集成簡(jiǎn)易快捷，應(yīng)用領(lǐng)域比較廣。在該部分電路中還接了一個(gè)3k電阻，起到一定的分壓作用，傳感器阻值的變化會(huì)改變?nèi)与妷?，該信?hào)會(huì)反饋到單片機(jī)，通過(guò)這個(gè)信號(hào)判斷該部分是否應(yīng)該啟動(dòng)。其DHT11傳感器有4個(gè)引腳，具體說(shuō)明見(jiàn)表2.4：Pin名稱注釋1VDD提供3.3-5.5的直流電源2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線（DATA用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式）3NC空腳，請(qǐng)懸空（不接收信號(hào)）4GND接地，電源負(fù)極表2.4溫濕度傳感器引腳功能表該溫濕度傳感器模塊的實(shí)物圖如圖2.12所示：圖2.12溫濕度傳感器實(shí)物圖其電路連接圖如圖2.13所示：圖2.13溫濕度傳感器電路圖2.5紅外一體接收頭：HX1838紅外線接收器：通常紅外線接收器的線路都是整合在組件中的，這樣紅外線接收器就變成了一個(gè)整合的產(chǎn)品。它的內(nèi)部線路包括很多方面，例如要對(duì)紅外線的訊號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，就要用到監(jiān)控二極管。監(jiān)視二極管向一個(gè)放大和限制裝置發(fā)出一個(gè)信號(hào)，通過(guò)這種方法，可以把脈沖的幅度控制在一定的水平。所得到的信號(hào)被輸入到一個(gè)可以通過(guò)30khz~60khz一定范圍的負(fù)載波的帶通濾波器中，然后通過(guò)在紅外接收頭上常見(jiàn)的電路調(diào)解電路和積分電路，然后進(jìn)入到一個(gè)比較器中，并通過(guò)一個(gè)比較器的輸出；在輸出時(shí)，將恢復(fù)信號(hào)的波形。一體化紅外線接收頭包括三個(gè)引腳，分別是信號(hào)輸出前端、供電端和接地。其中一端與P32引腳相連，可以用作輸入和輸出，一端與vcc相連，由于內(nèi)部放大器效果比較明顯，會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定，產(chǎn)生一定的干擾，通常會(huì)接入一個(gè)陶瓷電容與此同時(shí)還會(huì)串接一個(gè)上拉電阻，保障電壓穩(wěn)定。其實(shí)物圖如如圖2.14：圖2.14紅外一體接收器實(shí)物圖紅外一體接收器模塊電路連接圖如下圖2.15所示：圖2.15紅外一體接收電路圖紅外遙控器：采用常用的38k調(diào)制頻率，使用方便，內(nèi)部使用的是3v的紐扣電池，壽命長(zhǎng)，很耐用。其實(shí)物圖如圖2.16所示：圖2.16紅外遙控器圖2.6WiFi模塊與app制作（1）該電路由ESP8266和LM1117(屬于低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列)組成。ESP8266是一種常用的WiFi模塊，其性能比較強(qiáng)大，用途、領(lǐng)域也很廣泛。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛快發(fā)展的當(dāng)下，ESP8266可謂大展身手，在諸多智能的領(lǐng)域發(fā)者巨大作用，比如智能家居，一些汽車的聯(lián)網(wǎng)模式等等。如此強(qiáng)大的WiFi模塊優(yōu)點(diǎn)當(dāng)然也就很顯著了，主要由以下優(yōu)點(diǎn)：（1）該模塊可以直接連接到WiFi網(wǎng)絡(luò)，不需要使用外部芯片；（2）用電池就可以實(shí)現(xiàn)功能，該故模塊能耗很低；（3）大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)片也可以使用這個(gè)模塊，制造成品比較低；（4）程序的編寫(xiě)很容易實(shí)現(xiàn)，可通過(guò)AT指令（用于連接和通信的指令，應(yīng)用于終端設(shè)備和PC之間）和Lua腳本（用標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言編寫(xiě)，是一種輕量小巧的語(yǔ)言）進(jìn)行編程。該電路中應(yīng)用到的LM1117元件，是一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器，WiFi模塊的工作電壓為3.3v，LM1117通過(guò)接入外部電阻可對(duì)電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，而LM1117本身就有幾個(gè)固定電壓輸出型號(hào)[11]，其中一個(gè)型號(hào)就是3.3v，同時(shí)該元件還提供熱保護(hù)[12]，確保WiFi模塊的正常使用。ESP8266和LM1117實(shí)物如圖2.17所示：該模塊的電路如圖2.18所示：

圖2.17芯片實(shí)物圖圖2.18WiFi模塊電路圖（2）在網(wǎng)絡(luò)上找到制作app的工具，創(chuàng)建一個(gè)小程序，頁(yè)面根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)置，要實(shí)現(xiàn)晾衣架的功能設(shè)計(jì)了一款app如圖2.19所示：圖2.19app界面圖2.7光敏電阻與雨滴傳感器的選擇與電路設(shè)計(jì)這個(gè)部分包括LM393,5個(gè)10K電阻，2M電阻；由光敏電阻器及水滴感應(yīng)器所構(gòu)成。光敏電阻器的工作方式：它是由一種類似于硫化物或硒化物的半導(dǎo)體材料構(gòu)成，它的工作方式是以內(nèi)部的光伏現(xiàn)象為基礎(chǔ)。結(jié)果表明，當(dāng)光照射時(shí)，所有的電子和空穴均發(fā)生了電荷傳輸，并且在外場(chǎng)的影響下發(fā)生了漂移；由于電子流向正電極，而空穴流向負(fù)電極，因此感光電阻的電阻快速降低。在沒(méi)有光源的情況下，它的阻值會(huì)變得很大，具有非常大的暗阻。將模擬值變?yōu)閿?shù)字值，當(dāng)連接光敏電阻的電壓低于LM393負(fù)極電壓時(shí)，輸出低電平，在其引腳3，輸出數(shù)字值。分壓電阻，加定位器是為了調(diào)節(jié)靈敏度。LM393稱為雙電壓比較器集成電路LM393引腳功能如表2.5所示：引腳序號(hào)引腳名稱引腳說(shuō)明1輸出AIC第一個(gè)運(yùn)算放大器的輸出2反相輸出AIC第一個(gè)運(yùn)算放大器的反相輸入3非反相輸出AIC第一個(gè)運(yùn)算放大器的非反相輸入4接地（GND）IC的兩個(gè)運(yùn)算放大器接地/負(fù)極5反相輸入BIC第二個(gè)運(yùn)算放大器的反相輸入6非反相輸入BIC第二個(gè)運(yùn)算放大器的同相輸入7輸出BIC第二個(gè)運(yùn)算放大器輸出8電壓IC運(yùn)算放大器電源表2.5LM393引腳功能表由該LM393控制的雨滴傳感器和光敏電阻實(shí)物圖如圖2.20所示：圖2.20LM393實(shí)物圖該部分電路圖如圖2.21所示：圖2.21LM393電路圖2.8系統(tǒng)原理圖的繪制利用軟件AltiumDesigner進(jìn)行系統(tǒng)總體電路的繪制，如下所敘述：時(shí)鐘電路：從元件庫(kù)中拉出一個(gè)電容，然后將其復(fù)制得到兩個(gè)電容，設(shè)置合適參數(shù)，電容旁邊CAP字樣將其隱藏，再?gòu)脑?kù)中拉出帶有XTAL字樣的元件，這個(gè)元件是時(shí)鐘電路必須用到的元件，稱為晶振，點(diǎn)擊工具欄兩股波浪線的圖樣，將一個(gè)時(shí)鐘電路用一個(gè)端子與一個(gè)MCU管腳19和一個(gè)MCU管腳18管腳相連，另一個(gè)端子與地面相連；于是，一個(gè)時(shí)鐘回路就形成了。復(fù)位電路：開(kāi)關(guān)一個(gè)、電容一個(gè)、10k電阻一個(gè)，按照上述步驟連接好，一端接單片機(jī)引腳9，一端接地。LCD1602液晶顯示：調(diào)出單片機(jī)89c52，在元件庫(kù)中輸入lm016，得到LCD1602，三個(gè)按鈕，一個(gè)排阻；按鈕分別接P3.1、P3.2、P3.3，把排阻接好，再將LCD1602接好，其線路要按照下表2.6所示接法去接。元件引腳對(duì)應(yīng)搭配單片機(jī)引腳排阻引腳LCD液晶引腳P0.01D0P0.12D1P0.23D2P0.34D3P0.45D4P0.56D5P0.67D6P0.78D7表2.6對(duì)應(yīng)引腳表L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路：在元件庫(kù)中找到L293D將其拉到繪制電路的頁(yè)面，引腳4、5、12、13接地，引腳8接兩個(gè)電容。WiFi模塊電路：ESP8266引腳4與LM1117引腳1相連，EAP8266引腳6、8與LM1117引腳2相接，同時(shí)ESP8266引腳4接地。紅外一體接收下載程序接口5v電源接口LM393芯片控制模塊雨滴傳感器管腳2與LM393管腳3相連，其管腳1與LM393管腳4相連，并且芯片管腳3與2M的電阻器相連，2與10K的電阻器相連，3與10K的電阻器相連；引腳4和引腳5分別與一個(gè)10K電阻器和一個(gè)光敏電阻器相連，引腳6與一個(gè)10K電阻器相連，引腳7與一個(gè)10K電阻器相連。繪制好的電路圖如圖2.22所示：圖2.22系統(tǒng)原理圖使用protues軟件仿真打開(kāi)Protues，在開(kāi)始菜單欄下點(diǎn)擊新建工程，并將工程名稱設(shè)計(jì)好，點(diǎn)擊元件模式，大多數(shù)元件都可以找到，知道元件具體名稱的話，可以直接搜索，可以雙擊元件，同時(shí)也可以直接點(diǎn)擊確定，將元件添加到元件欄，89C51的添加，其次是LCD1602，但直接搜索以1602不會(huì)出現(xiàn)該元件，利用以LM開(kāi)頭的進(jìn)行搜索，找到元件，將其放到元件欄，點(diǎn)擊終端模式，LCD1602引腳1接地，將單片機(jī)與LCD1602對(duì)應(yīng)相連接的引腳設(shè)置相同的標(biāo)號(hào)，并連接好。按照原理圖，將其逐一繪制好。單擊右鍵對(duì)單片機(jī)進(jìn)行屬性編輯，找到添加文件那一欄，找到51.hex文件，插入，點(diǎn)擊確定，點(diǎn)擊運(yùn)行，然后就行仿真。如圖2.23所示：圖2.23工程圖圖2.24仿真圖按下設(shè)置按鍵，可切換工作模式，自動(dòng)模式或者手動(dòng)模式，按下加/減鍵對(duì)濕度和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，如上圖2.24所示，該仿真的順利進(jìn)行說(shuō)明原理圖的設(shè)計(jì)可以使用。第3章程序設(shè)計(jì)該裝置的設(shè)計(jì)就是為了進(jìn)行衣服的晾曬，根據(jù)天氣情況判斷晾衣架是進(jìn)行伸出操作還是收回動(dòng)作，考慮到天氣情況就不得不用到溫濕度傳感器，有時(shí)天氣會(huì)下雨，雨滴傳感器也是必不可少，要進(jìn)行晾曬，光照條件的好壞也是決定性因素，光敏電阻也就顯得尤為重要，那么這些模塊都集齊了，要使得各模塊起到自己的作用，程序的設(shè)計(jì)就是一件很有必要的事情。3.1軟件設(shè)計(jì)控制該裝置的程序使用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，其平臺(tái)使用keilusion4，該軟件界面包括以下幾個(gè)部分，菜單工具欄、文件管理窗口，顯示文件具體內(nèi)容的窗口以及輸出窗口，如圖3.1所示：圖3.1軟件界面圖3.2軟件的基本使用方法打開(kāi)keiluvsion4軟件，新建一個(gè)工程，在元件庫(kù)中選擇需要的元件新建一個(gè)源文件并將其添加到工程中將元件的各個(gè)選項(xiàng)選擇好，勾選生成hex文件以及軟件模擬調(diào)試選擇；3.3系統(tǒng)總體程序設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)晾衣動(dòng)作，需要滿足的條件比較多，光照強(qiáng)度不足、外界濕度過(guò)大、溫度過(guò)低以及有雨滴的產(chǎn)生裝置都不會(huì)進(jìn)行晾衣動(dòng)作。光敏電阻信號(hào)的采集，如果光敏電阻采集到信號(hào)則執(zhí)行下一步操作，若沒(méi)有，直接返回主程序，還有雨滴檢測(cè)，溫濕度檢測(cè)，只要有一項(xiàng)不滿足都會(huì)返回主程序，該裝置可以使用紅外遙控進(jìn)行控制，系統(tǒng)接收到紅外信號(hào)，系統(tǒng)接收到中斷信號(hào)，停止當(dāng)前的工作，以紅外遙控為準(zhǔn)。邏輯方案如圖3.2所示；圖3.2系統(tǒng)流程圖3.4部分元件的程序設(shè)計(jì)1)溫濕度傳感器使用溫濕度傳感器進(jìn)行溫度和濕度的檢測(cè)，若濕度和溫度都滿足條件，系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)行下一步動(dòng)作。根據(jù)采集的濕度，判斷是否啟動(dòng)裝置，若濕度過(guò)大，裝置不執(zhí)行操作，若濕度合適繼續(xù)測(cè)定溫度，在溫度也合適的條件下，該部分執(zhí)行相應(yīng)操作。其流程圖如圖3.3所示：圖3.3溫濕度檢測(cè)流程圖電機(jī)部分根據(jù)電機(jī)接收到的信號(hào)，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)輸入端為高電平，反相輸入端為低電平，觸發(fā)限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)輸入端為低電平，反相輸入端為高電平。流程圖如圖3.4所示；圖3.4電機(jī)控制流程圖LCD1602液晶顯示先將模塊進(jìn)行初始化操作，設(shè)定相應(yīng)坐標(biāo)和字符，相應(yīng)的位置對(duì)應(yīng)相應(yīng)的字符，如果該字符沒(méi)有顯示完畢，則程序返回到命令的重新設(shè)置步驟，相應(yīng)的坐標(biāo)以及字符都要重新設(shè)置，如果該字符顯示完畢，就利用一塊屏幕實(shí)現(xiàn)多組數(shù)據(jù)的顯示。該部分流程圖如圖3.5所示；圖3.5液晶顯示流程圖紅外一體接收濕度，溫度都可以在其手動(dòng)模式下進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)外界溫度低于設(shè)定的溫度時(shí)晾衣架收回，外界濕度低于設(shè)定值也會(huì)收回。其程序控制流程圖如圖3.6所示；圖3.6紅外一體流程圖第4章系統(tǒng)搭建與調(diào)試4.1系統(tǒng)搭建首先進(jìn)行的是51單片機(jī)和液晶顯示的焊接，這部分的焊接包括下載接口、51單片機(jī)、復(fù)位電路、液晶顯示電路、時(shí)鐘電路和P0上拉電阻。插上51單片機(jī)的底座，觀察底座，有缺口的一端放左側(cè)，引腳按照逆時(shí)針擺放，然后將其底座固定好；找到1602液晶顯示排座，找到其電阻公共端，第一腳接vcc，其他引腳和單片機(jī)引腳接一塊。電解電容分正負(fù)極，一端引腳長(zhǎng)，一端引腳短，長(zhǎng)的為正，短的為負(fù)，負(fù)極有明顯的陰影部分，引腳接單片機(jī)第9腳和第31腳，元件不能完全插到底部，然后把元件按倒焊接好，10k電阻分別焊接在12引腳和14引腳，復(fù)位電路就完成了；其次是晶體振蕩器，用12M的晶體振蕩器，把它焊在MCU的第18和第19針腳的旁邊，根據(jù)定位的需要，把兩塊陶瓷的電容器，都焊在一起。瓷片電容要與單片機(jī)的20腳相連；3k電阻放置在電路板的第二行或者第三行，1602液晶顯示底座與3k電阻錯(cuò)開(kāi)一個(gè)孔，把底座和電阻焊接好。排針的焊接，先選出四組排針，短端插入萬(wàn)用板，利于焊接，長(zhǎng)端露出，最邊上的接vcc，依次接P30、P31最后的引腳接地。溫濕度傳感器的焊接，先確定溫濕度傳感器的位置，然后將其放倒，使用電絡(luò)鐵將其焊好，后續(xù)將3k電阻接上，一段接vcc，一段接2引腳。電源接口的焊接，將電源接口盡量放在萬(wàn)用板的邊上，方便插拔，將三個(gè)引腳都焊接好，中間引腳沒(méi)什么用，上面的引腳接地，下面的引腳接vcc輕觸按鍵的焊接，有四個(gè)引腳不過(guò)有用的就只有兩個(gè)，在同側(cè)兩引腳是內(nèi)部相連的，可以使用相對(duì)的兩個(gè)引腳，也可以使用不同側(cè)面的引腳。具體實(shí)物圖如圖4.1所示；圖4.1裝置實(shí)物圖4.2制作過(guò)程將51單片機(jī)、1602液晶、下載接口排針、DHT11溫濕度傳感器、電解電容、瓷片電容、LED發(fā)光二極管、電阻、三極管、自鎖開(kāi)關(guān)、輕觸按鍵、電源接口根據(jù)原理圖進(jìn)行焊接。將實(shí)物焊接在萬(wàn)用板上，焊接過(guò)程如圖4.2所示；圖4.2元件焊接圖（2）根據(jù)原理圖進(jìn)行電路的焊接，如圖4.3示：圖4.3電路焊接圖4.3制作用到的工具及材料電烙鐵錫絲剪刀鉗子（指甲刀代替）若干導(dǎo)線，如圖4.4所示；圖4.4工具圖4.4注意事項(xiàng)注意安全，不要碰到電烙鐵的加熱部分要完全按照電路圖來(lái)接，避免出現(xiàn)錯(cuò)接和漏接。事先進(jìn)行焊接練習(xí)，避免在焊接過(guò)程中出現(xiàn)重大失誤。手掌要保持清潔，以免加速元件的腐蝕。加熱的電烙鐵要找固定的地方放置，方便隨時(shí)取用。接下來(lái)