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自動收衣系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用論文
1.自動收衣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
本產(chǎn)品主要由處理器、主控面板、雨量傳感器模塊、風(fēng)速傳感裝置模塊、電源模塊、減速電機等模塊組成。
1.1自動收衣系統(tǒng)的傳動機構(gòu)
本設(shè)計的自動晾衣架與晾衣架相配套的遮雨布安裝在陽臺，機械部分是在普通不銹鋼管晾衣架兩端各安裝一個滑輪和光軸，再穿入鋼絲繩，由電機控制其上升/下降，另一個電機控制不銹鋼管向前/向后運轉(zhuǎn)，達到晾衣架的伸縮和上升、下降的效果。左、右兩側(cè)支架的前后端分別安裝有限位開關(guān)，控制其運動行程，當(dāng)螺母運動到極限位置時，限位開關(guān)動作，使電動機停止運行。
1.2自動收衣系統(tǒng)的工作原理
本文從實用角度出發(fā)，設(shè)計了自動控制和手動控制兩種工作模式，且可自動在自動控制和人工控制兩種工作模式之間切換。在自動控制模式下，該系統(tǒng)可以實時感知天氣變化，實時控制晾衣架的自動伸縮。當(dāng)天晴時，通過溫濕傳感器和風(fēng)速傳感器檢測戶外空氣的溫度、濕度和風(fēng)速，并將信號傳遞給單片機，將接收到的信號進行分析之后，單片機發(fā)出相應(yīng)的控制信號驅(qū)動電機使晾衣架伸出，當(dāng)晾衣架完全伸出時，限位開關(guān)動作并將信號傳遞給單片機，使晾衣架停止繼續(xù)伸出，從而達到晴天自動曬衣的功能。下雨或刮大風(fēng)的時候，利用雨量、風(fēng)速傳感器檢測雨滴和風(fēng)速，并將信號傳遞給單片機，單片機發(fā)出相應(yīng)的控制信號驅(qū)動電機使晾衣架收回，當(dāng)晾衣架完全收回時，限位開關(guān)動作并將信號傳遞給單片機，使晾衣架停止繼續(xù)收縮，從而達到雨天自動收衣的功能。在人工控制模式下，通過人機對話，可人工控制晾衣架的伸縮。當(dāng)用戶需要收回衣服時，只需按下收衣按鈕，即可將衣服收回；當(dāng)用戶需要晾曬衣服時，只需按下曬衣按鈕，即可將衣服伸出晾曬。此外，為保護傳感器使晾衣架能夠正常工作，當(dāng)晾衣架工作在人工控制模式時，溫濕度傳感器和風(fēng)速傳感器會自動停止工作，這樣既節(jié)約了電能，又延長了傳感器的使用壽命。
2.硬件電路設(shè)計說明
2.1單片機控制模塊
P2.6、P2.5：該兩個按鈕是帶鎖的白色按鈕；P2.4、P2.3：該兩個按鈕是不帶鎖的黑色按鈕；P2.2、P2.0：是給1602作為寫入數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)用的；P1.0、P1.1：是用來分別導(dǎo)通2個接觸器J1和J2；P1.2：當(dāng)雨量傳感器有反轉(zhuǎn)信號時候，這個I/O口設(shè)置為低電平，然后LED紅燈就會導(dǎo)通；P1.4：雨量傳感器的信號線；P3.4：測量光電傳感器的脈沖數(shù)。
2.2電機模塊
當(dāng)繼電器J1閉合時：J1常閉觸頭斷開并且常開觸頭閉合。此時，電流通過LED燈DS3和電機M1。當(dāng)繼電器J2閉合時：J2常閉觸頭斷開并且常開觸頭閉合。此時，電流通過LED燈DS2和電機M1。若電機J1和J2同時得電，LED燈和電機都不動作。
2.3雨量檢測模塊
VCC通過上拉電阻R15回到P1.4等待三極管Q3導(dǎo)通。當(dāng)有導(dǎo)電物體碰到雨量傳感器的時候，三極管Q3就會被導(dǎo)通，P1.4的電平拉低，單片機就得到一個反轉(zhuǎn)信號，同時M2電機開始運轉(zhuǎn)，加快雨量傳感器的風(fēng)干。
2.4風(fēng)力檢測模塊電路
二極管部分：VCC通過1K電阻限流，然后導(dǎo)通紅外的LED二極管再回到負極。三極管部分：VCC經(jīng)過上拉電阻10K，回到TL0保持高電平，等到三極管導(dǎo)通。當(dāng)紅外LED被導(dǎo)通時，三極管得到電流信號導(dǎo)通，TL0就被拉到低電平，當(dāng)有障礙物阻擋紅外LED燈的時候，三極管就會斷開，TL0又被拉到高電平。利用這個通斷的原理，通過不同導(dǎo)通頻率來檢測出風(fēng)力。
3.自動收衣系統(tǒng)的軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件設(shè)計包括主程序設(shè)計和多個子程序設(shè)計。
4.試驗及應(yīng)用驗證
該自動收衣系統(tǒng)樣機做成并安裝好后，對其進行了模擬降雨試驗，通過人工加濕的方式反復(fù)進行了多次試驗，其中有98%次成功實現(xiàn)智能收衣，保證衣物未被雨水淋濕。
5.結(jié)語
本文設(shè)計的基于單片機的自動收衣系統(tǒng)，以直流電機作為動力源帶動滑輪機構(gòu)從而實現(xiàn)電動晾衣和收衣功能，直流電機采用繼電器電路進行控制，操作方便，同時通過雨量傳感器檢測天氣的變化并自動控制直流電機運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)降雨時自動收衣的功能。經(jīng)過試驗及實際應(yīng)用驗證表明，該系統(tǒng)安裝使用方便，智能檢測雨滴、風(fēng)速、濕度等因素，自動收衣晾衣成功率高，可實現(xiàn)無人監(jiān)控，具有較好的應(yīng)用前景。
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