智能晾衣架的设计

智能晾衣架的设计 基于义隆EM78447A的智能晾衣架的设计摘要：如何解决由于人不在家，所晾衣服被雨水淋湿的问题呢？作者利用义隆单片 机EM78447A芯片设计出一种智能晾衣架，它能够自动识别晴天和雨天，智能地为我 们服务。本文详细介绍该智能晾衣架的硬件电路(雨滴传感器、光照传感器、单片 机硬件电路、电机驱动电路)的电路原理及其软件设计.关键词：EM78447A 智能晾衣架 设计Abstract: How solve the problem that the clothes being dried in the sun are soaked by rain when you are absent? In order to do that， The author designed a kind of intelligent clothesrack which can distinguish sunny days from rainy days automatically by using righteousness prosperous monolithic integrated circuit EM78447A chip , the intelligence serves for us. In this article the hardware electric circuit (raindrop sensor, illumination sensor, monolithic integrated circuit hardware electric circuit, motordriven electric circuit) principles of the intelligent clothesrack and its software designing are detailedKey word: The EM78447A, intelligent clothesrack， design0.引言每当下雨的时候，又恰好无人在家，然而你的衣服却晾在阳台上，你就会想我 该怎么办呢？基于这个问题，我们设想：假如有一台智能型的晾衣架，它能够自动 识别晴天和雨天，智能地为我们服务，多好啊！下面就给大家介绍我们的作品 晴雨智能晾衣架。1.设计思路利用EM78447A单片机作为智能晾衣架的核心控制芯片.该芯片是台湾义隆公司 推出的8位单片机。其主要特点是：它的内部包括算术逻辑单元(ALU)、容量为4K*13 的只读存储器(ROM)、20个输入/输出(I/O)、148个通用数据寄存器可直接寻址 使用、9个特殊功能寄存器、具有五级堆栈，具有编程简单、外围电路简单、可靠 性高，而价格便宜等优点。利用雨滴传感器和光照传感器来识别晴雨天气。单片机EM78447A接收来自传感 器的信号后发出晾衣服架收缩或伸张功能的指令，使晾衣服架自动收缩或伸张，有 效地避免在下雨时，衣服无人收起而被雨淋湿了，或在阳光强烈时，衣服没有被阳 光充分地晾晒。同时，增加两个手动按钮，手动按钮的信号同样送至单片机EM78447A 进行处理，用于晾衣服架收缩或伸张的手动控制.2硬件电路设计(1)雨滴传感器电路的设计雨滴传感器电路的如图1所示。集成运放采用LM358。集成运放A1构成电压比 较器电路。当没有雨滴落在由敷铜板做成的传感器上面时，集成运放A1输出高电平 (raindrop signal=1)。当雨滴落在由敷铜板做成的传感器上面时，集成运放A1输 出低电平(raindrop signal=0)。图1雨滴传感器电路(2)光照传感器电路的设计光照传感器电路如图2所示。集成运放A2构成电压比较器电路。调节电位器 RP1,使在阴天的情况下，集成运放A2输出高电平(beam signal=1)，当太阳光照 到光敏元件3DU11时，集成运放A2输出低电平(beam signal=0)。图2光燎传感器电路(3)单片机EM78447A硬件电路的设计智能晾衣架的设计单片机EM78447A硬件电路如图3所示。单片机EM78447A为低频工作方式，晶 振频率选用 23768Hz，C1 选用 25pF，C2 选用 15pF.R6R11 均10KQ, R12、R13 均 为1KQ, D1、D2选用1N4001，两只三极管选用9014, J1、J2选用直流12V继电器 (容量为2A)，D3、D4分别为红色、绿色发光二极管。VDD(+5V)SB2SQ1SQ3SQ2*raindrop signal 彳beam signal O-VDDOSCIOSCOP60P61P70P62P71F63P64P72P65P73VSSEM78447AJ3单片机硬件电路WVRIOi *i七 D2 7+12VDIJ2RllWVR12 -Wv R13 WvD3D4(4)传动原理及电机驱动电路的设计该智能晾衣架的主体机构采用市售菱形手动伸缩晾衣架进行改装而成，如图4 所示，其传动原理是：两台电动机各自通过皮带带动两根60cm长的丝杆转动，丝 杆上的螺母与菱形架的顶点固定，当丝杆正转时，螺母就向前运动，从而推动晾衣 架伸张.w L-电用1竺叶套畀下. K .菊宝兰胡晅士栗臼珞京理示意耳电机驱动电路如图5所示。M1、M2选用12V的直流电动机，当继电器J1的线 圈通电时，J1常开触点闭合，电动机正转，智能晾衣架伸张。由于晾衣架两边的菱 形伸张和收缩支架的摩擦力不可能相同以及电动机的参数不可能完全相同等原因， 两台电动机不会同时停止，所以用四只限位开关分别控制两台电动机。当支架的一 边已经运动到位，对应电动机就先停止，此时，单片机会继续发出晾衣架收缩或伸 张的指令，直到支架的另一边运动到位，其对应电动机停止后，单片机会才停止发 出晾衣架收缩或伸张的指令.+12V图5电机驱动电路3. 软件设计（1）工作原理当按下SB1时，单片机的P70 口发出指令（P70 口为高电平），继电器J1线圈通 电，智能晾衣架伸张,P72 口发出指令（P72 口为高电平），发光二极管D3亮；SQ1、 SQ3为智能晾衣架伸张的限位开关，当SQ1、SQ3均闭合时，单片机的P70 口停止发 出指令（P70 口为高阻抗），继电器J1线圈断电，智能晾衣架停止伸张,P72 口停止 发出指令（P72 口为高阻抗），发光二极管D3灭；当按下SB2时，单片机的P71 口发出指令（P71 口为高电平），继电器J2线圈通 电，智能晾衣架收缩，P73 口发出指令（P73 口为高电平），发光二极管D4亮；SQ2、 SQ4为智能晾衣架收缩的限位开关，当SQ2、SQ4均闭合时，单片机的P71 口停止发 出指令（P71 口为高阻抗），继电器J2线圈断电，智能晾衣架停止收缩，P73 口停 止发出指令（P73 口为高阻抗），发光二极管D4灭；当雨滴传感器输出低电平（raindrop signal=0），单片机的P71 口发出指令（P71 口为高电平），继电器J2线圈通电，智能晾衣架收缩，P73 口发出指令（P73 口为智能晾衣架的设计 高电平），发光二极管D4亮，直到SQ2、SQ4均闭合，智能晾衣架停止收缩；当光照传感器输出为低电平（beam signal=0）达到1分钟后（避开雨天闪电 对光照传感器引起的干扰），单片机的P70 口发出指令（P70 口为高电平），继电器 J1线圈通电，智能晾衣架伸张，P72 口发出指令（P72 口为高电平），发光二极管D3 亮，直到SQ1、SQ3均闭合，智能晾衣架停止伸张；（2）软件设计智能晾衣架的程序流程图如图5所示：4.结束语该作品经试验，其效果达到设计的预期目的.本作品在设计具有相当的科学性和创新性，主要体现在如下几个方面:（1）结合机电一体化进行设计，特别是机械部分的传动设计具有一定的科学性。（2）结合传感技术，利用光敏传感器、湿度传感器识别晴雨天气，灵敏性和稳定 性高。（3）利用单片机进行控制，具有一定的先进性和较高的可靠性。（4）电子电路、机械传动协调，实现智能化，应用价值高。参考文献：1、沈小丰编著EM78系列单片机原理与应用设计北京航空航天大学出版社（2002 年 10 月）2、杨绪东、刘行景、杨兴瑶编实用电子电路精选化学工业出版社（1999年 1月）3、张庆双等编著实用电子电路200例机械工业出版社（2003年4月）4、康华光主编、陈大钦副主编电子技术基础 模拟部分（第四版）高等教育出 版社（1999年6月）5、陈建铎主编单片机原理与应用科学出版社（2005年2月）